卡盘工作台机构的制作方法

本发明涉及在加工装置中对被加工物进行保持的卡盘工作台机构。

背景技术：

半导体晶片等被加工物的正面被格子状的间隔道(切断线)划分成多个区域，在该间隔道所划分出的各区域中形成有ic、lsi等器件。在器件制造工序中，通过将被加工物沿着间隔道切断而制造各个器件芯片。被加工物的分割是通过切削装置或激光加工装置等加工装置来实施的。在各加工装置中设置有卡盘工作台机构，该卡盘工作台机构将对被加工物进行吸引保持的卡盘工作台以能够旋转的方式配设在固定基台上(例如，参照专利文献1)。

卡盘工作台机构需要构成为使卡盘工作台能够相对于固定基台旋转并且对卡盘工作台的保持面作用负压。因此，提出了在卡盘工作台机构中采用旋转连接构造的方案。在卡盘工作台与旋转基台的连接部位设置多通接头，在该多通接头中设置有多个管，管从多通接头通过固定基台内而与吸引源连接。通过管对卡盘工作台的保持面施加吸引力，卡盘工作台的旋转不会对管造成阻碍。

专利文献1：日本特开2015-036179号公报

然而，在加工动作中当卡盘工作台进行旋转驱动时，伴随卡盘工作台的旋转而在各管中产生扭转。当加工动作重复而使各管的扭转反复时，在各管中蓄积疲劳而发生劣化，进而管的接头部分发生破损，从而会在卡盘工作台机构内堆积碎片。因此，存在下述问题：对于操作者来说，管的更换作业或清扫作业繁杂，需要长时间的维护。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述方面而完成的，其目的之一在于提供如下的卡盘工作台机构：不使用管而将卡盘工作台支承为能够旋转且能够进行吸引，并且能够缩短维护时间。

本发明的一个方式的卡盘工作台机构，其将卡盘工作台安装在上部并且对该卡盘工作台以能够旋转的方式进行支承，所述卡盘工作台将被加工物吸引保持于上表面，该卡盘工作台机构的特征在于，该卡盘工作台机构具有：固定基台，在该固定基台的内部形成有与外部吸引源连通的连通路径；以及旋转单元，其以能够旋转的方式配设在该固定基台的上方，在该旋转单元的上部安装卡盘工作台，该旋转单元具有：旋转基台，其以能够旋转的方式配设在该固定基台的上方；以及插入部，其相对于该旋转基台装拆自如地固定于旋转中心并且构成为能够插入至该固定基台，在该插入部的内部形成有将吸引力传递给该卡盘工作台上表面的吸引路径，该插入部具有与该固定基台的卡合凹部卡合的卡合端部，当该卡合端部与该卡合凹部卡合时，该卡合端部的外周壁与该固定基台的该卡合凹部的内壁之间利用密封环进行密封，并且该连通路径与该吸引路径连结。

根据该结构，旋转单元以能够旋转的方式配设在固定基台上，并且设置于旋转单元的插入部插入至固定基台而将插入部的吸引路径与固定基台的连通路径连通。由此，来自外部吸引源的吸引力通过固定基台的连通路径和插入部的吸引路径而施加给卡盘工作台。另外，插入部的卡合端部与固定基台的卡合凹部卡合，利用密封环对卡合端部的外周壁与卡合凹部的内壁之间进行气密密封。由此，能够将卡盘工作台支承为能够旋转且能够进行吸引，而不会产生漏气。另外，由插入部的吸引路径和固定基台的连通路径形成一条路径，因此使路径内的压力损失少，从而实现吸引力的提高。另外，通过从旋转单元的旋转基台拆下插入部，从固定基台的卡合凹部拔出插入部的卡合端部这样的简单的作业，能够从上方容易地对密封环进行更换，从而能够大幅缩短维护时间。

另外，在本发明的一个方式的卡盘工作台机构中，该旋转单元利用轴承而保持于该固定基台，在该固定基台上具有使该旋转单元旋转的旋转电动机。

根据本发明，能够不使用管而将卡盘工作台支承为能够旋转且能够进行吸引。另外，由于通过将插入部拆下这样的简单的作业而能够从上方容易地对密封环进行更换，因此能够大幅缩短密封环的更换作业所需的维护时间。

附图说明

图1是本实施方式的切削装置的立体图。

图2是比较例的卡盘工作台机构的剖视示意图。

图3是本实施方式的卡盘工作台机构的剖视示意图。

图4的(a)、(b)和(c)是本实施方式的密封环的更换作业的说明图。

标号说明

40：卡盘工作台；41：保持面；50：卡盘工作台机构；51：旋转单元；52：固定基台；54：旋转基台；55：插入部；57：轴承；72：插入部的卡合端部；73：固定基台的卡合凹部；78：环状槽；84：密封环；91：旋转电动机；94：外部吸引源；95：吸引路径；97：连通路径；w：被加工物。

具体实施方式

以下，参照附图对具有本实施方式的卡盘工作台机构的切削装置进行说明。图1是本实施方式的切削装置的立体图。图2是比较例的卡盘工作台机构的剖视示意图。另外，在以下的说明中，例示了切削装置中具有卡盘工作台机构的结构来进行说明，但不限于该结构。例如，也可以在激光加工装置或磨削装置等其他加工装置中具有卡盘工作台机构。

如图1所示，切削装置1构成为利用切削刀具26对卡盘工作台40上的被加工物w进行切削而分割成各个器件芯片。被加工物w是长方形状的封装基板，基板正面被格子状的间隔道划分并在由间隔道划分的各区域内形成有各种器件。另外，被加工物w不仅限于csp(chipsizepackage：芯片尺寸封装)基板、晶片级csp(waferlevelchipsizepackage：晶片级芯片尺寸封装)基板等小型的封装基板，也可以是尺寸比csp基板等大的封装基板。

在切削装置1的外壳10的上表面形成有在x轴方向延伸的矩形状的开口，该开口被能够与卡盘工作台40一起移动的移动板11和波纹状的防水罩12覆盖。在防水罩12的下方设置有使卡盘工作台40在x轴方向移动的未图示的滚珠丝杠式的移动机构。在卡盘工作台40的正面形成有通过多个吸引口对被加工物w进行吸引保持的保持面41。保持面41通过卡盘工作台40内的流体路径而与吸引源连接，并通过产生于保持面41的负压对被加工物w进行吸引保持。

卡盘工作台40在装置中央的交接位置与临近切削单元24的加工位置之间往复移动。图1示出了卡盘工作台40在交接位置处待机的状态。在外壳10中，与该交接位置相邻的一个角部下凹一级，载置工作台14以能够升降的方式设置在下凹的部位中。在载置工作台14上载置有收纳了被加工物w的盒c。载置工作台14在载置有盒c的状态下进行升降，由此，在高度方向上对被加工物w的拉出位置和推入位置进行调整。

在载置工作台14的后方设置有与y轴方向平行的一对定心导向件15和使被加工物w在一对定心导向件15与盒c之间出入的推拉机构16。通过一对定心导向件15来引导推拉机构16所进行的被加工物w的出入并且对被加工物w的x轴方向进行定位。另外，除了借助推拉机构16将加工前的被加工物w从盒c拉出至一对定心导向件15之外，还通过推拉机构16将加工完的被加工物w从一对定心导向件15推入到盒c中。

在一对定心导向件15的附近设置有第一搬送臂17，该第一搬送臂17在定心导向件15与卡盘工作台40之间对被加工物w进行搬送。通过第一搬送臂17的回旋而利用l字状的臂部18的前端的搬送垫19对被加工物w进行搬送。另外，在交接位置的卡盘工作台40的后方设置有旋转清洗机构21。在旋转清洗机构21中，在朝向旋转中的旋转工作台22喷射清洗水而对被加工物w进行清洗之后，代替清洗水而吹送干燥空气从而使被加工物w干燥。

在外壳10上设置有支承台28，该支承台28对具有切削刀具26的切削单元24进行支承。切削单元24构成为将切削刀具26安装在被支承台28支承的主轴的前端。关于切削刀具26，例如，利用结合剂将金刚石磨粒固定而成形为圆板状。另外，切削单元24与使切削刀具26在y轴方向和z轴方向上移动的未图示的移动机构连结。在切削单元24中，从多个喷射喷嘴喷射清洗液，并使高速旋转的切削刀具26相对于卡盘工作台40相对移动从而对被加工物w进行切削。

在支承台28的侧面29设置有第二搬送臂31，该第二搬送臂31在卡盘工作台40与旋转清洗机构21之间对被加工物w进行搬送。通过第二搬送臂31的进退移动而利用从支承台28的侧面29朝向斜前方延伸的臂部32的前端的搬送垫33对被加工物w进行搬送。另外，在支承台28上设置有横穿在卡盘工作台40的移动路径的上方的单侧支承部35，对被加工物w进行拍摄的拍摄部36被单侧支承部35支承。拍摄部36所拍摄的拍摄图像被应用于切削单元24与卡盘工作台40的对准。并且，在支承台28上载置有对加工条件等进行显示的监视器37。

在外壳10内收纳有仅使卡盘工作台40在外壳10上露出的卡盘工作台机构50(参照图3)。卡盘工作台机构50使卡盘工作台40旋转从而将切削刀具26定位在垂直的间隔道上，并且在卡盘工作台40的保持面41上作用用于对被加工物w进行保持的负压。因此，卡盘工作台机构50中，对形成有流体路径的固定基台采用了如下的旋转连接构造：对空气的泄漏进行抑制，并且将卡盘工作台40以能够旋转的方式连接。

然而，如图2的比较例所示，通常的卡盘工作台机构100中，利用多个管105而实现旋转连接构造。关于比较例的卡盘工作台机构100的旋转连接构造，对卡盘工作台101进行支承的旋转基台102被配设成围绕着圆筒形状的固定基台103。在旋转基台102的中央部分设置有与多个管105连结的多通接头104，各管105从多通接头104通过固定基台103的内部而与外部吸引源(未图示)连接。并且，来自外部吸引源的吸引力通过管105而施加给卡盘工作台101的保持面107。

但是，在该卡盘工作台机构100中，管105伴随卡盘工作台101的旋转而扭转，因此担心由于经年劣化管105发生破损并且多通接头104与管105的连结部分发生破损。存在下述问题：该管105或多通接头104的破损所带来的碎片堆积在固定基台103内部，管105或多通接头104的更换作业和固定基台103内的清扫作业变得繁杂，需要长时间的维护。另外，来自外部吸引力的吸引力通过多个管105而施加给卡盘工作台101的保持面107，因此管105中的压力损失增大，吸引力降低。

因此，在本实施方式中，对上述比较例的旋转连接构造进行变更，从而不使用多个管105而将卡盘工作台40支承为能够旋转且能够进行吸引。并且，通过对于卡盘工作台机构50的一部分的零件进行简单的拆下作业，能够容易地对机构内部的密封环84(参照图3)等消耗部件进行更换，从而能够大幅缩短维护时间。另外，通过将卡盘工作台40与外部吸引源94(参照图3)利用一条路径连接起来，从而减少流路内的压力损失，提高了吸引力。

以下，对本实施方式的卡盘工作台机构进行说明。图3是本实施方式的卡盘工作台机构的剖视示意图。另外，卡盘工作台机构是通过插入部的装拆而能够从上方对密封环进行更换的结构即可，并不限于图3所示的例子。例如，在以下的说明中，例示了封装基板用的卡盘工作台机构，但对于半导体晶片或光器件晶片用的卡盘工作台机构而言也可以采用同样的结构。

如图3所示，卡盘工作台机构50构成为将卡盘工作台40安装在上部并以能够旋转的方式进行支承，将在上部安装有卡盘工作台40的旋转单元51以能够旋转的方式配设在固定基台52的上方，其中，所述卡盘工作台40将被加工物w吸引保持于上表面。卡盘工作台40采用了将工作台主体43装拆自如地安装在工作台基座42的上表面上的上下对分构造。工作台主体43中，在形成有多个吸引口44的上层部分的周围呈凸缘状形成有固定于工作台基座42的下层部分。在工作台主体43的上层部分通过多个吸引口44而形成有保持面41，在工作台主体43的下层部分形成有螺栓45用的安装孔46(参照图4的(a))。

另外，工作台基座42形成为中央开口的环形板状，在与工作台主体43的安装孔46(参照图4的(a))对应的部位形成有螺纹孔47(参照图4的(a))。通过使从工作台主体43的安装孔46突出的螺栓45的前端与该工作台基座42的螺纹孔47螺合，工作台主体43装拆自如地安装在工作台基座42上。通过在工作台基座42上安装工作台主体43，形成使多个吸引口44与旋转单元51的吸引路径95连通的连通室96。另外，在工作台基座42的比螺纹孔47(参照图4的(a))靠径向内侧的位置处形成有螺栓48用的安装孔49(参照图4的(b))。

旋转单元51构成为：利用凸缘板56将能够插入至固定基台52的插入部55与以能够旋转的方式配设在固定基台52的上方的旋转基台54连结。旋转基台54以覆盖固定基台52的上方部分的方式形成为大筒状，其借助设置在旋转基台54与固定基台52的相对面的轴承57而与固定基台52连结。另外，在旋转基台54的上表面形成有供卡盘工作台40安装的工作台安装面61，在工作台安装面61上在与工作台基座42的安装孔49(参照图4的(b))对应的部位形成有螺纹孔62(参照图4的(b))。通过使从工作台基座42的安装孔49突出的螺栓48的前端与旋转基台54的螺纹孔62螺合，工作台基座42装拆自如地安装在旋转基台54的上部。

在旋转基台54的上表面的径向内侧，在比工作台安装面61形成得低一级的板安装面63上安装有环形板状的凸缘板56。凸缘板56的径向外侧与板安装面63连结，凸缘板56的径向内侧与圆筒形状的插入部55的上端面连结。凸缘板56的厚度同工作台安装面61与板安装面63之间的阶差一致，工作台安装面61与凸缘板56的上表面形成为同一平面。即，凸缘板56的上表面也成为供卡盘工作台40安装的工作台安装面的一部分。

在凸缘板56的径向外侧形成有螺栓64用的安装孔65(参照图4的(c))，在板安装面63上，在与安装孔65对应的部位形成有螺纹孔69(参照图4的(c))。通过使从凸缘板56的安装孔65突出的螺栓64的前端与板安装面63的螺纹孔69螺合，凸缘板56装拆自如地安装在板安装面63上。另外，凸缘板56的径向内侧从工作台基座42的中央的开口露出，在该工作台基座42的露出部分形成有螺栓67用的安装孔68。

插入部55形成为从凸缘板56朝向固定基台52的连通路径97延伸的圆筒形状。在插入部55的内部形成有将来自固定基台52的连通路径97的吸引力传递给卡盘工作台40的上表面的吸引路径95。在插入部55的上端面，在与凸缘板56的安装孔68(参照图4的(c))对应的部位形成有螺纹孔(未图示)。通过使从凸缘板56的安装孔68突出的螺栓67的前端与插入部55的螺纹孔螺合，插入部55装拆自如地安装在凸缘板56上。这样，插入部55借助凸缘板56而装拆自如地固定于旋转基台54的旋转中心。

在凸缘板56的上表面、旋转基台54的板安装面63以及插入部55的上端面分别形成有环状槽75、76、77(参照图4的(c))，在各环状槽75、76、77中安装有密封环81、82、83。工作台基座42借助密封环81而与工作台安装面61密封，凸缘板56借助密封环82而与板安装面63密封，插入部55的上端面借助密封环83而与凸缘板56密封。由此，可抑制卡盘工作台40的吸引力的降低，而不会从部件彼此的叠合面泄漏空气。

在插入部55的下端形成有进入固定基台52的连通路径97内的卡合端部72。卡合端部72是通过将插入部55的下端侧的外周面缩径而形成的，其卡合在将固定基台52的连通路径97的上端侧扩径而成的卡合凹部73内。在卡合端部72的外周面形成有环状槽78，在环状槽78中安装有密封环84。当卡合端部72与卡合凹部73卡合时，利用密封环84对卡合端部72的外周壁与卡合凹部73的内周壁之间进行密封。由此，可将连通路径97与吸引路径95气密连结，而不会从卡合端部72与卡合凹部73的叠合面泄漏空气。

另外，通过将卡盘工作台40从旋转基台54上拆下，将凸缘板56从旋转基台54和插入部55上拆下，密封环81、82、83露出于外部。进而，通过将插入部55与凸缘板56一起从旋转基台54上拆下，密封环84露出于外部。因此，能够容易地仅对消耗品的密封环81、82、83、84进行更换，而无需将旋转单元51整体从固定基台52拆下。另外，对密封环81、82、83使用固定用密封，对密封环84使用运动用密封，但均可以使用o型环。

固定基台52构成为在下部基台86上设置上部基台87，在上部基台87和下部基台86的内部形成有与外部吸引源94连通的连通路径97。另外，固定基台52的连通路径97与插入部55的吸引路径95连通，吸引路径95与卡盘工作台40内的连通室96连通。由连通路径97和吸引路径95形成一条路径，因此能够对卡盘工作台40的保持面41施加来自外部吸引源94的吸引力，而不会产生流路内的压力损失。在上部基台87上设置有轴承57，通过轴承57而将旋转基台54以能够旋转的方式保持于固定基台52。

另外，在旋转基台54和固定基台52上设置有使旋转单元51旋转的旋转电动机91。旋转电动机91构成为与旋转基台54连结的转子93在固定于固定基台52的定子92的周围旋转。在定子92上安装有线圈绕组等，在转子93上按照与定子92空出微小的间隙而相对的方式设置有多个磁铁。通过对定子92的线圈绕组通电，转子93以固定基台52为中心进行旋转，与转子93连结的旋转基台54和卡盘工作台40一体旋转。

这样，关于卡盘工作台机构50的旋转连接，以能够旋转的方式对卡盘工作台40进行支承，并且能够不使空气泄漏而对卡盘工作台40的保持面41施加来自外部吸引源94的吸引力。另外，插入部55的卡合端部72与固定基台52的卡合凹部73借助密封环84进行滑动，因此该滑动部位的密封环84特别容易发生劣化。但是，插入部55装拆自如地安装于旋转基台54，因此能够通过将插入部55从旋转基台54拆下而容易地对密封环84进行更换。

参照图4，对密封环的更换作业进行说明。图4是本实施方式的密封环的更换作业的说明图。其中，图4的(a)示出了工作台主体的拆下作业，图4的(b)示出了工作台基座的拆下作业，图4的(c)示出了凸缘板和插入部的拆下作业。另外，在以下的说明中，对设置在旋转单元的卡合端部与固定基台的卡合凹部之间的密封环的更换作业进行说明。

如图4的(a)所示，在密封环84(参照图4的(c))的更换作业中，首先由操作者拧下工作台主体43的外周部分的各螺栓45，并将工作台主体43从工作台基座42的上表面拆下。由此，隐藏在工作台主体43的内侧的工作台基座42用的螺栓48露出于外部。接着，如图4的(b)所示，由操作者拧下工作台基座42的各螺栓48，并将工作台基座42从旋转基台54的工作台安装面61拆下。由此，隐藏在工作台基座42的内表面侧的凸缘板56用的螺栓64露出于外部，并且安装在凸缘板56的上表面的环状槽75的密封环81露出于外部。

接着，如图4的(c)所示，由操作者拧下凸缘板56的径向外侧的各螺栓64，并将凸缘板56从旋转基台54的板安装面63拆下，将固定于凸缘板56的插入部55从固定基台52拔出。由此，安装在板安装面63的环状槽76的密封环82露出于外部，安装在插入部55的卡合端部72的环状槽78的密封环84露出于外部。然后，在将环状槽78内的劣化的密封环84拆下并安装新的密封环84之后，通过与上述的拆下动作相反的步骤对凸缘板56、工作台基座42、工作台主体43进行安装。

另外，在密封环84的更换作业时也可以对凸缘板56的上表面的环状槽75的密封环81、板安装面63的环状槽76的密封环82进行更换。另外，在图4中，插入部55固定于凸缘板56，但也可以将插入部55从凸缘板56拆下而对安装在插入部55的上端面的环状槽77的密封环83进行更换。

如以上那样，本实施方式的卡盘工作台机构50中，旋转单元51以能够旋转的方式配设于固定基台52，并且设置于旋转单元51的插入部55插入至固定基台52而将插入部55的吸引路径95与固定基台52的连通路径97连通。由此，来自外部吸引源94的吸引力通过固定基台52的连通路径97和插入部55的吸引路径95而施加给卡盘工作台40。另外，插入部55的卡合端部72与固定基台52的卡合凹部73卡合，利用密封环84对卡合端部72的外周壁与卡合凹部73的内壁之间进行气密密封。由此，能够将卡盘工作台40支承为能够旋转且能够进行吸引，而不会产生漏气。另外，由插入部55的吸引路径95与固定基台52的连通路径97形成一条路径，由此减少路径内的压力损失，实现了吸引力的提高。另外，通过将插入部55从旋转单元51的旋转基台54拆下，将插入部55的卡合端部72从固定基台52的卡合凹部73拔出这样的简单的作业，能够从上方容易地对密封环84进行更换，从而能够大幅缩短维护时间。

另外，在上述的实施方式中，在卡盘工作台40的保持面41上形成有多个吸引口44，但不限于该结构。卡盘工作台40的保持面41也可以由多孔陶瓷形成为多孔质。另外，卡盘工作台40采用了将工作台主体43装拆自如地安装在工作台基座42上的结构，但工作台基座42和工作台主体43也可以形成为一体。

另外，在上述的实施方式中，作为旋转电动机91例示了电磁式电动机来进行说明，但不仅限于该结构。作为旋转电动机91，也可以使用静电式电动机或超声波式电动机。

另外，在上述的实施方式中，采用了如下的结构：通过将凸缘板56螺纹固定在旋转基台54上并将插入部55螺纹固定在凸缘板56上，而借助凸缘板56将插入部55固定在旋转基台54上，但不限于该结构。插入部55装拆自如地固定在旋转基台54上即可，可以以任何方式相对于旋转基台54固定。

另外，在上述的实施方式中，外部吸引源94能够通过固定基台52的连通路径97对卡盘工作台40的保持面41施加吸引力即可，例如，可以由吸引泵或抽气器构成。

另外，在上述的实施方式中，作为被加工物w，例示了封装基板，但被加工物w只要是成为加工对象的工件即可，可以是半导体晶片或光器件晶片。

另外，在上述的实施方式中，采用了在形成于插入部55的卡合端部72的外侧面的环状槽78中安装密封环84的结构，但不限于该结构。密封环84能够对卡合凹部73的内周壁与卡合端部72的外周壁之间进行密封即可。如图3所示，卡合凹部73的上侧的开口端凹入而成为阶梯状，卡合端部72的阶梯部72a进入该阶梯状的凹陷73a，但也可以利用密封环对卡合凹部73的阶梯状的凹陷73a与卡合端部72的阶梯部72a之间进行密封。该情况下，可以是，在卡合凹部73的阶梯状的凹陷73a的底面形成供密封环安装的环状槽，利用卡合凹部73与卡合端部72从上下方向夹入密封环。即使是这样的结构，也能够通过将插入部55从旋转基台54拆下而使密封环露出于外部。

另外，对本发明的实施方式和变形例进行了说明，但作为本发明的其他实施方式，可以是将上述实施方式和变形例整体或部分地进行组合而得到的实施方式。

另外，本发明的实施方式并不限于上述的各实施方式，可以在不脱离本发明的技术思想的主旨的范围内进行各种变更、置换、变形。另外，只要能够通过技术性创造或派生的其他技术利用其他方法实现本发明的技术思想，则可以使用该方法进行实施。因此，权利要求书保护能够包含在本发明的技术思想的范围内的所有实施方式。

另外，在本发明的实施方式中，对将本发明应用于卡盘工作台机构的结构进行了说明，但也可以将其应用于使卡盘工作台能够旋转且能够进行吸引的旋转连接构造。

如以上说明那样，本发明具有如下的效果：不使用管而将卡盘工作台支承为能够旋转且能够进行吸引，并且能够缩短维护时间，特别是对于封装基板用的卡盘工作台机构有用。