JP5149072B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、チャックテーブルに保持された被加工物を、高速回転させた切削ブレードによって切削する切削装置に関するものである。

半導体やガラス、セラミックス、金属などの電子部品材料等の被加工物に対して、切削ブレードを用いて溝加工や切断加工を施す切削装置では、被加工物への切り込み量（切削深さ）を所定の値にて一定に保つことが重要な要素となっている。

このため、一般的には、被加工物を保持するチャックテーブルの保持面を基準にして切削手段を切り込み送りし、チャックテーブルの保持面からの切り残し量で被加工物への切り込み量を求める方法が採られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−５９３６５号公報

しかしながら、このような方法で被加工物への切り込み量を求めると、チャックテーブルの保持面からの距離が一定となる位置で切削が行われるため、被加工物の厚さのばらつきや反り、あるいは、被加工物が貼り合わせ基板であった場合の貼り合せ不良などによる変形等があると、被加工物への実際の切り込み量にばらつきが生じてしまい、切り込み量を一定にしたい場合には所定の切り込み量が得られないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被加工物に厚さのばらつきや反りなどの変形があっても、被加工物を所定の切り込み量による一定深さで切削することができる切削装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を所定の切り込み量切削する切削手段と、前記チャックテーブルと前記切削手段とを相対的に移動させる加工送り手段と、前記切削手段を前記チャックテーブルに対して垂直方向に移動させて切り込み送りする切り込み送り手段と、該切り込み送り手段を制御する切り込み送り制御手段とを備える切削装置であって、前記切削手段は、回転スピンドルと、該回転スピンドルを回転駆動する回転駆動手段と、前記回転スピンドルに装着された円盤状の切削ブレードと、を備え、前記切り込み送り制御手段は、切削時における前記回転駆動手段の負荷状態を検出する負荷状態検出部と、被加工物に対する前記切削ブレードの切り込み量と前記回転駆動手段の負荷状態との相関関係に基づき、前記負荷状態検出部で検出される負荷状態が前記所定の切り込み量に対応する負荷状態となるように前記切り込み送り手段を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる切削装置は、上記発明において、前記切り込み送り制御手段は、被加工物に対する前記切削ブレードの切り込み量を変化させたときの前記回転駆動手段の負荷状態を測定することにより取得された負荷状態と切り込み量との相関関係を予め記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記記憶部に記憶された相関関係に基づき、前記負荷状態検出部で検出される負荷状態が前記所定の切り込み量に対応する負荷状態となるように前記切り込み送り手段を制御することを特徴とする。

また、本発明にかかる切削装置は、上記発明において、前記負荷状態検出部が検出する負荷状態は、前記回転駆動手段の負荷電流値であることを特徴とする。

本発明にかかる切削装置は、回転スピンドルを回転駆動する回転駆動手段から測定される負荷状態が、切削ブレードが被加工物に切り込んだ際の切り込み量に対応した負荷値を示す相関関係を有する点に着目し、負荷状態検出部で検出される回転駆動手段の負荷状態が所定の切り込み量に対応する負荷状態となるように切り込み送り手段を制御することで、被加工物に厚さのばらつきや反りなどの変形があっても、被加工物を所定の切り込み量による一定深さで切削することができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態である切削装置について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態の切削装置の一例を示す外観斜視図であり、図２は、その切削手段周りの構成を抽出して示す斜視図である。本実施の形態の切削装置１０は、被加工物Ｗを分割予定ラインに沿って切削する切削装置に適用したものであり、概略構成として、図１に示すように、カセット部１１、搬出入手段１２、搬送手段１３、洗浄手段１４、搬送手段１５とともに、チャックテーブル２０、撮像手段３０および切削手段４０を備える。

カセット部１１は、被加工物Ｗが保持テープＴを介してフレームＦと一体となった状態で複数枚収容する。搬出入手段１２は、カセット部１１に収容された被加工物Ｗを搬送手段１３が搬送可能な載置領域に搬出するとともに、切削処理済みの被加工物Ｗをカセット部１１に搬入する。搬送手段１３は、搬出入手段１２によって載置領域に搬出された被加工物Ｗをチャックテーブル２０上に搬送する。また、洗浄手段１４は、切削手段４０による処理済みの被加工物Ｗを洗浄する。搬送手段１５は、切削手段４０による処理済みの被加工物Ｗをチャックテーブル２０上から洗浄手段１４へ搬送する。

切削手段４０は、円盤状の切削ブレード４１が着脱自在に装着された回転スピンドル４２と、この回転スピンドル４２を回転可能に支持するとともに回転駆動するモータ等の回転駆動手段４３を含む円筒状のハウジング４４とを備え、チャックテーブル２０に保持された被加工物Ｗに切削ブレード４１が作用して切削を行うものである。ここで、切削ブレード４１は、例えばダイヤモンド砥粒をＮｉメッキで固めた電鋳ブレードである。

撮像手段３０は、図２に示すように、ハウジング４４の側部に設けられたもので、チャックテーブル２０に保持された被加工物Ｗの表面を撮像するＣＣＤカメラ等を搭載した顕微鏡であり、切削すべき分割予定ラインに対する切削ブレード４１の位置付けに供するアライメント用である。

被加工物Ｗを保持する保持面２１を有するチャックテーブル２０は、図２に示すように、駆動源５０に連結されて回転可能とされている。駆動源５０は、移動基台５１に固定されている。ここで、切削装置１０は、切削加工動作に必要な送り動作を行うための加工送り手段６０、切り込み送り手段７０および割り出し送り手段８０を備える。

加工送り手段６０は、移動基台５１をＸ軸方向に移動させることで、チャックテーブル２０を切削手段４０に対して相対的にＸ軸方向に加工送りするためのものである。加工送り手段６０は、Ｘ軸方向に配設されたボールねじ６１と、ボールねじ６１の一端に連結されたパルスモータ６２と、ボールねじ６１と平行に配列された一対のガイドレール６３とから構成され、ボールねじ６１には、移動基台５１の下部に設けられた図示しないナットが螺合している。ボールねじ６１は、パルスモータ６２に駆動されて回転し、それに伴って移動基台５１がガイドレール６３にガイドされてＸ軸方向に移動する構成となっている。

切り込み送り手段７０は、切削手段４０のハウジング４４を支持する支持部５２を壁部５３に対してＺ軸方向に移動させることで、切削手段４０を昇降させて被加工物Ｗに対する切り込み量を制御するためのものである。切り込み送り手段７０は、壁部５３の一方の面においてＺ軸方向に配設されたボールねじ７１と、このボールねじ７１を回動させるパルスモータ７２と、ボールねじ７１と平行に配列された一対のガイドレール７３とを有し、支持部５２の内部の図示しないナットがボールねじ７１に螺合している。支持部５２は、パルスモータ７２によって駆動されてボールねじ７１が回動するのに伴ってガイドレール７３にガイドされてＺ軸方向に昇降し、支持部５２に支持された切削手段４０の切削ブレード４１もＺ軸方向に昇降する構成となっている。

割り出し送り手段８０は、切削手段４０のハウジング４４を支持部５２を介して支持する壁部５３をＹ軸方向に移動させることで、切削手段４０をチャックテーブル２０に対して相対的にＹ軸方向に割り出し送りするためのものである。割り出し送り手段８０は、Ｙ軸方向に配設されたボールねじ８１と、ボールねじ８１の一端に連結されたパルスモータ８２と、ボールねじ８１と平行に配列された一対のガイドレール８３とから構成され、ボールねじ８１には、壁部５３と一体に形成された移動基台５４の内部に設けられた図示しないナットが螺合している。ボールねじ８１は、パルスモータ８２に駆動されて回転し、それに伴って移動基台５４がガイドレール８３にガイドされてＹ軸方向に移動する構成となっている。

このような構成の切削装置１０は、高速回転させた切削ブレード４１を切り込み送り手段７０による切り込み送りでチャックテーブル２０上の被加工物Ｗに所定の切り込み量で切り込ませながら、切削手段４０に対してチャックテーブル２０を加工送り手段６０でＸ軸方向に相対的に加工送りすることで、被加工物Ｗ上の分割予定ラインを切削加工して切削溝を形成することができる。同一方向の次の分割予定ラインの切削加工は、チャックテーブル２０に対して切削手段４０の切削ブレード４１を割り出し送り手段８０でＹ軸方向に分割予定ライン幅分だけ相対的に割り出し送りすることで、同様に繰り返す。そして、同一方向の全ての分割予定ラインについて切削溝を形成した後、チャックテーブル２０の回転により被加工物Ｗを９０°回転させ、新たにＸ軸方向に配された全ての分割予定ラインについて切削手段４０で同様の切削加工を繰り返すことにより、個々のデバイスに分割される。

さらに、本実施の形態の切削装置１０は、切り込み送り手段７０を制御する切り込み送り制御手段９０を備えている。ここで、切り込み送り制御手段９０は、負荷状態検出部としての負荷電流検出部９１と、記憶部９２と、制御部９３とからなる。負荷電流検出部９１は、切削手段４０中の回転駆動手段４３に接続され、切削時において回転スピンドル４２を回転駆動する回転駆動手段４３の負荷電流値を負荷状態を示す値として検出するものである。

記憶部９２は、例えば不揮発性メモリからなり、事前に、切り込み送り手段７０による切り込み送り量を変化させることで被加工物Ｗに対する切削ブレード４１の切り込み量を変化させたときのそれぞれの切り込み量における回転駆動手段４３の負荷電流値（負荷状態）を測定することにより取得された負荷電流値と切り込み量との相関関係を予め記憶するためのものである。図３は、事前に取得された負荷電流値と切り込み量との相関関係の一例を示すデータ例の説明図であり、図４は、図３に示すデータ例に基づく負荷電流値と切り込み量との相関関係を示すグラフである。記憶部９２に記憶させる相関関係の情報は、図３に示すような数値データであっても、図４に示すようなグラフ対応の関数データであってもよい。図３や図４に示す結果によれば、例えばガラス、セラミックス、金属などの難切削材からなる被加工物Ｗを切削する際には、回転スピンドル４２を回転駆動する回転駆動手段４３から測定される負荷電流値が、切削ブレード４１が被加工物Ｗに切り込んだ際の切り込み量に対応した値を示すことが判る。すなわち、負荷電流値と切り込み量とは、ほぼ比例する相関関係があることが判る。

制御部９３は、このような被加工物Ｗに対する切削ブレード４１の切り込み量と回転駆動手段４３の負荷状態との相関関係に基づき、切削時において負荷電流検出部９１によって実際に検出される回転駆動手段４３の負荷電流値が当該切削加工において設定されている所定の切り込み量に対応する負荷電流値となるように切り込み送り手段７０による切削手段４０の切り込み送りをフィードバック制御するためのものである。図３や図４に示すような相関関係において、所定の切り込み量が例えば１００μｍと設定されている場合であれば、制御部９３は、負荷電流検出部９１によって検出されてフィードバックされる回転駆動手段４３の負荷電流値が変動しても、常に、所定の切り込み量１００μｍに対応する負荷電流値＝１．２３Ａとなるように切り込み送り手段７０による切削ブレード４１の切り込み送りを制御する。

このような構成において、例えば図５に示すような貼り合せ基板からなる被加工物Ｗに対して切削溝を形成する切削加工を行う場合を考える。図５に示す被加工物Ｗは、基板Ｗ１と基板Ｗ２とを貼り合せたものであり、貼り付け不良部分Ａに起因して被加工物Ｗの表面に変形部分Ｂが生じている例を示している。この場合、従来のようにチャックテーブル２０の保持面２１を基準として被加工物Ｗに対する切削ブレード４１の切り込み量ｃを制御すると、図５の拡大部分中に示すラインＬ１に従い切削加工を行うこととなり、変形部分Ｂでは切り込み量ｃが大きくなってしまう。

これに対して、本実施の形態では、所定の切り込み量ｃが設定されると、制御部９３は、負荷電流検出部９１によって検出される回転駆動手段４３の負荷電流値を常に監視し、検出されるこの負荷電流値が所定の切り込み量ｃに対応する負荷電流値からずれた場合には直ちに所定の切り込み量ｃに対応する負荷電流値となるように切り込み送り手段７０を制御する。例えば、図５に示すような被加工物Ｗの切削時において、切削加工が進み、切削ブレード４１が変形部分Ｂに達すると、ラインＬ１に従ったままでは、切削ブレード４１による切削量が多くなって検出される回転駆動手段４３の負荷電流値が大きくなる。そこで、制御部９３は、所定の切り込み量ｃに対応する負荷電流値となるように切り込み送り手段７０を制御し、切削ブレード４１を上昇方向に移動させる。これにより、負荷電流値は、所定の切り込み量ｃに対応する負荷電流値に復帰し、その部分の切り込み量は所定の切り込み量ｃとなる。このようにして、本実施の形態の場合には、変形部分Ｂの形状に従うラインＬ０で切削を行うこととなり、変形部分Ｂであっても、所望通りの切り込み量ｃが維持される。これは、貼り合せ基板の貼り合せ不良による変形部分に限らず、被加工物Ｗに厚さのばらつきや反りなどの変形がある場合も同様である。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。本実施の形態では、負荷電流検出部９１を備えることで、回転検出手段４３の負荷状態として負荷電流値を検出するようにしたが、検出する負荷状態としては、負荷電流値に限らず、例えば、回転駆動手段４３の回転数を検出するようにしてもよい。この場合、切り込み送り制御手段９０は、被加工物Ｗに対する切削ブレード４１の切り込み量を変化させたときの回転駆動手段４３の回転数を測定することにより取得された回転数と切り込み量との相関関係を予め記憶部に記憶しておき、制御部９３は、記憶部に記憶された相関関係に基づき、回転数検出部で検出される回転数が所定の切り込み量に対応する回転数となるように切り込み送り手段７０を制御するようにすればよい。

本発明の実施の形態の切削装置の一例を示す外観斜視図である。 切削手段周りの構成を抽出して示す斜視図である。 事前に取得された負荷電流値と切り込み量との相関関係の一例を示すデータ例の説明図である。 図３に示すデータ例に基づく負荷電流値と切り込み量との相関関係を示すグラフである。 貼り合せ基板への溝加工時の制御例を示す模式図である。

符号の説明

１０ 切削装置
２０ チャックテーブル
４０ 切削手段
４１ 切削ブレード
４２ 回転スピンドル
４３ 回転駆動手段
６０ 加工送り手段
７０ 切り込み送り手段
９０ 切り込み送り制御手段
９１ 負荷電流検出部（負荷状態検出部）
９２ 記憶部
９３ 制御部
Ｗ 被加工物

Claims (3)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を所定の切り込み量切削する切削手段と、前記チャックテーブルと前記切削手段とを相対的に移動させる加工送り手段と、前記切削手段を前記チャックテーブルに対して垂直方向に移動させて切り込み送りする切り込み送り手段と、該切り込み送り手段を制御する切り込み送り制御手段とを備える切削装置であって、
   前記切削手段は、回転スピンドルと、該回転スピンドルを回転駆動する回転駆動手段と、前記回転スピンドルに装着された円盤状の切削ブレードと、を備え、
   前記切り込み送り制御手段は、
   切削時における前記回転駆動手段の負荷状態を検出する負荷状態検出部と、
   被加工物に対する前記切削ブレードの切り込み量と前記回転駆動手段の負荷状態との相関関係に基づき、前記負荷状態検出部で検出される負荷状態が前記所定の切り込み量に対応する負荷状態となるように前記切り込み送り手段を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする切削装置。
2. 前記切り込み送り制御手段は、
   被加工物に対する前記切削ブレードの切り込み量を変化させたときの前記回転駆動手段の負荷状態を測定することにより取得された負荷状態と切り込み量との相関関係を予め記憶する記憶部を備え、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶された相関関係に基づき、前記負荷状態検出部で検出される負荷状態が前記所定の切り込み量に対応する負荷状態となるように前記切り込み送り手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
3. 前記負荷状態検出部が検出する負荷状態は、前記回転駆動手段の負荷電流値であることを特徴とする請求項１または２に記載の切削装置。

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