切削装置的制造方法
切削装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及对板状的被加工物进行切削的切削装置。
【背景技术】
[0002]例如利用具备圆环状的切削刀具的切削装置，对以半导体晶片为代表的板状的被加工物进行切削，从而分割成多个芯片。在该被加工物的切削中，当发生切削刀具破损、切削性能降低、与异物接触、加工负载变化这样的异常时，切削刀具会振动。
[0003]因此，为了检测这样的异常，研宄了各种方法。例如，能够以使用光学传感器的方法检测切削刀具的破损(例如，参照专利文献I)。并且，也能够根据对安装有切削刀具的主轴(马达)的电流进行监视的方法，来检测加工负载的变化。
[0004]专利文献1:日本特许4704816号公报
[0005]然而，在上述使用光学传感器的方法中，存在无法适当地检测出除了切削刀具的破损之外的异常的问题。与此相对，关于对电流进行监视的方法，能够检测出对切削刀具的旋转造成影响的各种的异常，但存在某种程度的测定误差，因此不适合于微小异常的检测。
【发明内容】
[0006]本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供能够适当地检测出切削中的异常的切削装置。
[0007]根据本发明，提供一种切削装置，其包括:卡盘工作台，其保持被加工物；以及切削构件，其具备切削刀具，该切削刀具对保持于该卡盘工作台的被加工物进行切削，该切削构件具备:主轴，其以能够旋转的方式支承于主轴外壳；以及第I凸缘部件和第2凸缘部件，它们安装于该主轴的端部，并夹持该切削刀具，所述切削装置的特征在于，所述切削装置具备:振动信号产生构件，其产生与该切削刀具的振动对应的振动信号；以及控制构件，其根据由该振动信号产生构件产生的振动信号来判定该切削刀具的状态，该振动信号产生构件由以下部分构成:超声波振子，其配设在该第I凸缘部件上，产生与对应于该切削刀具的振动的该振动信号相当的电压；以及传送构件，其与该超声波振子连接，将该电压传送至该控制构件，该传送构件包括:第I线圈构件，其安装于该第I凸缘部件；以及第2线圈构件，其以与该第I线圈构件隔开间隔地对置的方式配设在该主轴外壳上，在该第I凸缘部件上配设有与该第I线圈构件并联连接的谐振频率不同的多个该超声波振子。
[0008]并且，在本发明中，优选的是，所述控制构件对所述振动信号的与时间变化相当的波形进行傅里叶变换而进行解析，根据振动成分的变化来判定切削刀具的状态的变化。
[0009]发明效果
[0010]本发明的切削装置具备:产生与切削刀具的振动对应的振动信号的振动信号产生构件、和根据由振动信号产生构件产生的振动信号来判定切削刀具的状态的控制构件，因此，能够适当地检测出伴随着切削刀具的振动的切削中的异常。
【附图说明】
[0011]图1是示意性地示出本实施方式的切削装置的结构例的立体图。
[0012]图2是示意地示出切削单元的结构的分解立体图。
[0013]图3是示意地示出切削单元的截面等的图。
[0014]图4的㈧是示意地示出超声波振子和第I电感器的配置的图，图4的⑶是示出超声波振子和第I电感器的连接关系的电路图。
[0015]图5的(A)是示出向控制装置传送的电压的波形(时间域的波形)的例子的曲线图，图5的⑶是示出傅里叶变换后的波形(频率域的波形)的例子的曲线图。
[0016]图6是示出异常发生前后的波形(频率域的波形)的例子的曲线图。
[0017]标号说明
[0018]2:切削装置；
[0019]4:基座；
[0020]4a:开口；
[0021]6:X轴移动工作台；
[0022]8:防水罩；
[0023]10:卡盘工作台；
[0024]1a:保持面；
[0025]12:夹持器；
[0026]14:切削单元(切削构件);
[0027]16:支承结构；
[0028]18:切削单元移动机构；
[0029]20:Y 轴导轨；
[0030]22:Y轴移动工作台；
[0031]24:Υ轴滚珠丝杠；
[0032]26:Ζ 轴导轨；
[0033]28:Ζ轴移动工作台；
[0034]30:Ζ轴滚珠丝杠；
[0035]32:Ζ轴脉冲马达；
[0036]34:照相机；
[0037]36:主轴外壳；
[0038]38:外壳主体；
[0039]38a:螺纹孔；
[0040]40:外壳罩；
[0041]40a:开口；
[0042]40b:螺纹孔；
[0043]40c:卡定部；
[0044]42:主轴；
[0045]42a:开口；
[0046]44:螺钉；
[0047]46:第I凸缘部件；
[0048]46a:开口；
[0049]48:凸缘部；
[0050]48a:抵接面；
[0051]50:第I凸起部；
[0052]50a:外周面；
[0053]52:第2凸起部；
[0054]56:垫圈；
[0055]58:螺栓；
[0056]58a:外周面；
[0057]60:切削刀具；
[0058]60a:开口；
[0059]62:支承基座；
[0060]64:切削刃；
[0061]66:第2凸缘部件；
[0062]66a:开口 ；
[0063]66b:抵接面；
[0064]68:振动信号产生装置(振动信号产生构件)；
[0065]70:超声波振子；
[0066]70a:第I超声波振子；
[0067]70b:第2超声波振子；
[0068]70c:第3超声波振子；
[0069]72:传送路(传送构件)；
[0070]74:第I电感器(第I线圈构件);
[0071]76:第2电感器(第2线圈构件)；
[0072]78:控制装置(控制构件)；
[0073]O:轴心。
【具体实施方式】
[0074]参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是示意性地示出本实施方式的切削装置的结构例的立体图。如图1所示，切削装置2具备支承各结构的基座4。
[0075]在基座4的上表面形成有在X轴方向(前后方向、加工进给方向)上较长的矩形形状的开口 4a。在该开口 4a内设置有:X轴移动工作台6、使X轴移动工作台6沿X轴方向移动的X轴移动机构(未图示)、以及覆盖X轴移动机构的防水罩8。
[0076]X轴移动机构具备与X轴方向平行的一对X轴导轨(未图示)，并且在X轴导轨上以能够滑动的方式设置有X轴移动工作台6。在X轴移动工作台6的下表面侧固定有螺母部(未图示)，与X轴导轨平行的X轴滚珠丝杠(未图示)螺合于该螺母部。
[0077]在X轴滚珠丝杠的一端部连结有X轴脉冲马达(未图示)。通过利用X轴脉冲马达使X轴滚珠丝杠旋转，X轴移动工作台6沿着X轴导轨在X轴方向上移动。
[0078]在X轴移动工作台6上设置有用于抽吸保持板状的被加工物(未图示)的卡盘工作台10。被加工物例如是圆盘状的半导体晶片、树脂基板、陶瓷基板等，将被加工物的下表面侧抽吸保持到卡盘工作台10上。
[0079]卡盘工作台10与马达等旋转机构(未图示)连结，并绕沿Z轴方向(铅垂方向)延伸的旋转轴旋转。并且，卡盘工作台10利用上述X轴移动机构沿X轴方向移动。在卡盘工作台10的周围设置有用于对支承被加工物的环状的框架(未图示)进行夹持固定的夹持器12。
[0080]卡盘工作台10的表面(上表面)成为用于抽吸保持被加工物的保持面10a。该保持面1a通过在卡盘工作台10的内部形成的流路(未图示)而与抽吸源(未图示)连接。
[0081]在基座4的上表面以跨开口 4a的方式配置有支承切削单元(切削构件)14的门式的支承结构16。在支承结构16的前表面上部设置有使切削单元14沿Y轴方向(分度进给方向)和Z轴方向移动的切削单元移动机构18。
[0082]切削单元移动机构18具备配置在支承结构16的前表面且与Y轴方向平行的一对Y轴导轨20。在Y轴导轨20上以能够滑动的方式设置有构成切削单元移动机构18的Y轴移动工作台22。
[0083]在Y轴移动工作台22的背面侧(后表面侧)固定有螺母部(未图示)，与Y轴导轨20平行的Y轴滚珠丝杠24螺合于该螺母部。在Y轴滚珠丝杠24的一端部连结有Y轴脉冲马达(未图示)。若利用Y轴脉冲马达使Y轴滚珠丝杠24旋转，则Y轴移动工作台22沿着Y轴导轨20在Y轴方向上移动。
[0084]在Y轴移动工作台22的表面(前表面)设置有与Z轴方向平行的一对Z轴导轨26。在Z轴导轨26上以能够滑动的方式设置有Z轴移动工作台28。
[0085]在Z轴移动工作台28的背面侧(后表面侧)固定有螺母部(未图示)，与Z轴导轨26平行的Z轴滚珠丝杠30螺合于该螺母部。在Z轴滚珠丝杠30的一端部连结有Z轴脉冲马达32。若利用Z轴脉冲马达使Z轴滚珠丝杠30旋转，则Z轴移动工作台28沿着Z轴导轨26在Z轴方向上移动。
[0086]在Z轴移动工作台28的下部设置有用于切削被加工物的切削单元14。并且，在与切削单元14相邻的位置设置有对被加工物的上表面侧进行拍摄的照相机34。如上所述，通过使Y轴移动工作台22和Z轴移动工作台28移动，从而切削单元14和照相机34在Y轴方向和Z轴方向上移动。
[0087]图2是示意地示出切削单元14的结构的分解立体图，图3是示意地示出切削单元14的截面等的图。另外，在图2和图3中，省略了切削单元14的结构的一部分。
[0088]切削单元14具备固定在Z轴移动工作台28的下部的主轴外壳36。该主轴外壳36包括大致长方体状的外壳主体38、和固定在外壳主体38的一端侧的圆柱状的外壳罩40。
[0089]在外壳主体38的内部收纳有绕Y轴旋转的主轴42。主轴42的一端侧从外壳主体38向外部突出。在主轴42的另一端侧连结有用于使主轴42旋转的马达(未图示)。
[0090]在外壳罩40的中央形成有圆形的开口 40a。并且，在外壳罩40的外壳主体38侧设置有卡定部40c，在卡定部40c形成有螺纹孔40b。若将主轴42的一端侧贯穿插入开口40 a，将螺钉44穿过卡定部40c的螺纹孔40b并拧入外壳主体38的螺纹孔38a，则能够将外壳罩40固定到外壳主体38。
[0091]在主轴42的一端部形成有开口 42a，并且在该开口 42a的内壁面设置有螺纹槽。在该主轴42的一端部安装有第I凸缘部件46。
[0092]第I凸缘部件46包括:在径向上向外伸出的凸缘部48、以及从凸缘部48的正面和背面分别突出的第I凸起部50和第2凸起部52。在第I凸缘部件46的中央形成有贯通第I凸起部50、凸缘部48和第2凸起部52的开口 46a。
[0093]主轴42的一端部从背面侧(主轴外壳36侧)嵌入于第I凸缘部件46的开口 46a。在该状态下，若将垫圈56定位在开口 46a内，并将固定用的螺栓58穿过该垫圈56抒入开口 42a，则第I凸缘部件46被固定于主轴42。另外，在螺栓58的外周面58a设置有与开口42a的螺纹槽对应的螺纹牙。
[0094]凸缘部48的外周侧的正面成为与切削刀具60的背面抵接的抵接面48a。当从Y轴方向(主轴42的轴心方向)观察时，该抵接面48a形成为圆环状。
[0095]第I凸起部50形成为圆筒状，并且在其末端侧的外周面50a设置有螺纹牙。在切削刀具60的中央形成有圆形的开口 60a。通过将第I凸起部50贯穿插入该开口 60a，从而切削刀具60被安装到第I凸缘部件46。
[0096]切削刀具60是所谓的划片刀具(hub blade)，在圆盘状的支承基座62的外周固定有用于切削被加工物的圆环状的切削刃64。关于切削刃64，在金属或树脂等粘结材料(结合材料)中混合金刚石或CBN(Cubic Boron Nitride，立方氮化硼)等磨粒并形成为规定厚度。另外，作为切削刀具60，可以使用仅由切削刃构成的垫片刀具(washer blade)。
[0097]在将该切削刀具60安装到第I凸缘部件46的状态下，在切削刀具60的正面侧配置圆环状的第2凸缘部件66。在第2凸缘部件66的中央形成有圆形的开口 66a，并且在该开口 66a的内壁面设置有与在第I凸起部50的外周面50a形成的螺纹牙对应的螺纹槽。
[0098]第2凸缘部66的外周侧的背面成为与切削刀具60的正面抵接的抵接面66b (图3)。抵接面66b设置在与第I凸缘部件46的抵接面48a对应的位置。
[0099]通过将第I凸起部50的前端拧入该第2凸缘部件66的开口 66a，从而切削刀具60被第I凸缘部件46和第2凸缘部件66夹持。
[0100]在这样构成的切削单元14中设置有用于检测切削刀具60的振动的振动检测机构。振动检测机构包括产生与切削刀具60的振动对应的振动信号的振动信号产生装置(振动信号产生构件)68 (图3)。
[0101]振动信号产生装置68具备固定在第I凸缘部件46的内部的多个超声波振子70。该超声波振子70例如由钛酸钡(BaT13)、锆钛酸铅(Pb (Z1、Ti) O3)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)等材料形成，将切削刀具60的振动转换成电压(振动信号)。
[0102]通常，该超声波振子70构成为针对规定的频率的振动发生谐振。因此，根据超声波振子70的谐振频率，决定能够利用振动检测机构检测出的振动的频率。在本实施方式中，为了能够检测出大的频率范围的振动，使用谐振频率不同的多个超声波振子70。
[0103]在超声波振子70连接有用于传送由超声波振子70产生的电压的非接触型的传送路(传送构件)72 (图3)。该传送路72包括:与超声波振子70连接的第I电感器(第I线圈构件)74、和相对于第I电感器74以规定的间隔对置的第2电感器(第2线圈构件)76。
[0104]具有代表性地，第I电感器74和第2电感器76是缠绕导线而成的圆环状的线圈，并分别固定于第I凸缘部件46和外壳罩40。
[0105]图4的㈧是示意地示出超声波振子70和第I电感器74的配置的图，图4的(B)是示出超声波振子70和第I电感器74的连接关系的电路图。
[0106]在本实施方式中，如图4的(A)所示，在从Y轴方向(主轴42的轴心O的方向)观察时与第I电感器74重合的位置各配置有2个超声波振子70，该超声波振子70包括谐振频率不同的3个种类的超声波振子(第I超声波振子70a、第2超声波振子70b、第3超声波振子70c)。
[0107]例如，使用第I超声波振子70a、第2超声波振子70b、第3的超声波振子70c检测到的振动的频率范围分别是50kHz?10kHz、100kHz?300kHz、300kHz?500kHz。这样，通过使用谐振频率不同的多个超声波振子70，能够检测到大的频率范围的振动。在上述情况下，能够适当检测50kHz?500kHz的频率范围的振动。
[0108]2个第I超声波振子70a关于主轴42的轴心O对称地配置。并且，2个第2超声波振子70b关于主轴42的轴心O对称地配置。同样地，2个第3超声波振子70关于主轴42的轴心O对称地配置。
[0109]这样，通过将多个超声波振子70关于主轴42的轴心O对称地配置，能够高精度地检测出切削刀具60的振动。另外，超声波振子70的数量、配置、形状等不限定于图4的(A)所示的方式。
[0110]如图4的(B)所示，第I超声波振子70a、第2超声波振子70b、第3的超声波振子70c相对于第I电感器74并联连接。另外，第I电感器74与第2电感器76对置，并且磁结合。因此，由各超声波振子70产生的电压通过第I电感器74和第2电感器76的相互感应，传送到第2电感器76侧。
[0111]在第2电感器76连接有控制装置(控制构件)78。该控制装置78根据从第2电感器76传送来的电压来判定切削刀具的振动状态。具体地，通过傅里叶变换(例如，快速傅里叶变换)对每任意单位时间传送的电压的与时间变化相当的波形(时间域的波形)进行频谱解析，根据所得到的频率域的波形来判定切削刀具60的状态。作为单位时间，可以考虑切削I条线所需的时间(每一切割线)、切削I个被加工物所需的时间(每一工件)、切削任意的距离所需的时间(每一段切割距离)等各种方式。
[0112]图5的(A)是示出向控制装置78传送的电压的波形(时间域的波形)的例子的曲线图，图5的⑶是示出傅里叶变换后的波形(频率域的波形)的例子的曲线图。另外，在图5的㈧中，纵轴表示电压(V)，横轴表示时间(t)，在图5的⑶中，纵轴表示振幅，横轴表示频率(f)。
[0113]这样，如果利用控制装置78对来自振动信号产生装置68的电压(振动信号)的波形进行傅里叶变换，则如图5的(B)所示，将切削刀具60的振动分成主要的频率成分，能够容易地解析出切削中发生的异常。由此，能够实时且高精度地检测出切削中的异常。
[0114]图6是示出异常发生前后的波形(频率域的波形)的例子的曲线图。在图6中，纵轴表示振幅，横轴表示频率(f)。并且，在图6中，用实线表示异常发生前的波形，用虚线表示异常发生后的波形。
[0115]如图6所示，在异常发生后的波形中存在未曾在异常发生前的波形中见过的高频率侧的振动模式(振动成分)。控制装置78例如对异常的发生前后的波形(频率域的波形)进行比较，判定发生了与仅在异常发生后的波形中见到的振动模式对应的异常。
[0116]如上所述，本实施方式的切削装置2具备:产生与切削刀具60的振动对应的振动信号的振动信号发生装置(振动信号产生构件)68、和根据由振动信号产生装置68产生的振动信号来判定切削刀具60的状态的控制装置(控制构件)78，因此，能够适当地检测出伴随着切削刀具60的振动的切削中的异常。
[0117]并且，在本实施方式的切削装置2中，对电压(振动信号)的与时间变化相当的波形(时间域的波形)进行傅里叶变换，因此与直接解析振动信号的情况相比较，切削中发生的异常的解析变得容易。由此，能够以高精度检测出切削中的异常。
[0118]另外，本发明不限定于上述实施方式的记载。例如，也可以不对电压(振动信号)进行傅里叶变换而进行解析。此外，上述实施方式的结构、方法等，只要不脱离本发明的目的的范围，就能够适当变更来实施。
【主权项】
1.一种切削装置，其包括:卡盘工作台，其保持被加工物；以及切削构件，其具备切削刀具，该切削刀具对保持于该卡盘工作台的被加工物进行切削， 该切削构件具备:主轴，其以能够旋转的方式支承于主轴外壳；以及第I凸缘部件和第2凸缘部件，它们安装于该主轴的端部，并夹持该切削刀具， 所述切削装置的特征在于， 所述切削装置具备: 振动信号产生构件，其产生与该切削刀具的振动对应的振动信号；以及 控制构件，其根据由该振动信号产生构件产生的振动信号来判定该切削刀具的状态， 该振动信号产生构件由以下部分构成: 超声波振子，其配设在该第I凸缘部件上，产生与对应于该切削刀具的振动的该振动信号相当的电压；以及 传送构件，其与该超声波振子连接，将该电压传送至该控制构件， 该传送构件包括:第I线圈构件，其安装于该第I凸缘部件；以及第2线圈构件，其与该第I线圈构件隔开间隔地对置，并配设在该主轴外壳上， 在该第I凸缘部件上配设有与该第I线圈构件并联连接的谐振频率不同的多个该超声波振子。2.根据权利要求1所述的切削装置，其特征在于， 所述控制构件对所述振动信号的与时间变化相当的波形进行傅里叶变换而进行解析，根据振动成分的变化来判定切削刀具的状态的变化。
【专利摘要】本发明提供切削装置，能够适当地检测出切削中的异常。所述切削装置具备：振动信号产生构件(68)，其产生与切削刀具(60)的振动对应的振动信号；以及控制构件(78)，其根据由振动信号产生构件产生的振动信号来判定切削刀具的状态，振动信号产生构件由以下部分构成：超声波振子(70)，其配设在第1凸缘部件(46)上，产生与对应于切削刀具的振动的振动信号相当的电压；以及传送构件(72)，其与超声波振子连接，将电压传送至控制构件，在第1凸缘部件上配设有与构成传送构件的第1线圈构件(74)并联连接的谐振频率不同的多个超声波振子(70a、70b、70c)。
【IPC分类】H01L21/67, B24B27/06, B24B49/00, B24B51/00
【公开号】CN104889868
【申请号】CN201510090442
【发明人】久保雅裕, 中西优尔, 和泉邦治
【申请人】株式会社迪思科
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月28日
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及对板状的被加工物进行切削的切削装置。
【背景技术】
[0002]例如利用具备圆环状的切削刀具的切削装置，对以半导体晶片为代表的板状的被加工物进行切削，从而分割成多个芯片。在该被加工物的切削中，当发生切削刀具破损、切削性能降低、与异物接触、加工负载变化这样的异常时，切削刀具会振动。
[0003]因此，为了检测这样的异常，研宄了各种方法。例如，能够以使用光学传感器的方法检测切削刀具的破损(例如，参照专利文献I)。并且，也能够根据对安装有切削刀具的主轴(马达)的电流进行监视的方法，来检测加工负载的变化。
[0004]专利文献1:日本特许4704816号公报
[0005]然而，在上述使用光学传感器的方法中，存在无法适当地检测出除了切削刀具的破损之外的异常的问题。与此相对，关于对电流进行监视的方法，能够检测出对切削刀具的旋转造成影响的各种的异常，但存在某种程度的测定误差，因此不适合于微小异常的检测。
【发明内容】
[0006]本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供能够适当地检测出切削中的异常的切削装置。
[0007]根据本发明，提供一种切削装置，其包括:卡盘工作台，其保持被加工物；以及切削构件，其具备切削刀具，该切削刀具对保持于该卡盘工作台的被加工物进行切削，该切削构件具备:主轴，其以能够旋转的方式支承于主轴外壳；以及第I凸缘部件和第2凸缘部件，它们安装于该主轴的端部，并夹持该切削刀具，所述切削装置的特征在于，所述切削装置具备:振动信号产生构件，其产生与该切削刀具的振动对应的振动信号；以及控制构件，其根据由该振动信号产生构件产生的振动信号来判定该切削刀具的状态，该振动信号产生构件由以下部分构成:超声波振子，其配设在该第I凸缘部件上，产生与对应于该切削刀具的振动的该振动信号相当的电压；以及传送构件，其与该超声波振子连接，将该电压传送至该控制构件，该传送构件包括:第I线圈构件，其安装于该第I凸缘部件；以及第2线圈构件，其以与该第I线圈构件隔开间隔地对置的方式配设在该主轴外壳上，在该第I凸缘部件上配设有与该第I线圈构件并联连接的谐振频率不同的多个该超声波振子。
[0008]并且，在本发明中，优选的是，所述控制构件对所述振动信号的与时间变化相当的波形进行傅里叶变换而进行解析，根据振动成分的变化来判定切削刀具的状态的变化。
[0009]发明效果
[0010]本发明的切削装置具备:产生与切削刀具的振动对应的振动信号的振动信号产生构件、和根据由振动信号产生构件产生的振动信号来判定切削刀具的状态的控制构件，因此，能够适当地检测出伴随着切削刀具的振动的切削中的异常。
【附图说明】
[0011]图1是示意性地示出本实施方式的切削装置的结构例的立体图。
[0012]图2是示意地示出切削单元的结构的分解立体图。
[0013]图3是示意地示出切削单元的截面等的图。
[0014]图4的㈧是示意地示出超声波振子和第I电感器的配置的图，图4的⑶是示出超声波振子和第I电感器的连接关系的电路图。
[0015]图5的(A)是示出向控制装置传送的电压的波形(时间域的波形)的例子的曲线图，图5的⑶是示出傅里叶变换后的波形(频率域的波形)的例子的曲线图。
[0016]图6是示出异常发生前后的波形(频率域的波形)的例子的曲线图。
[0017]标号说明
[0018]2:切削装置；
[0019]4:基座；
[0020]4a:开口；
[0021]6:X轴移动工作台；
[0022]8:防水罩；
[0023]10:卡盘工作台；
[0024]1a:保持面；
[0025]12:夹持器；
[0026]14:切削单元(切削构件);
[0027]16:支承结构；
[0028]18:切削单元移动机构；
[0029]20:Y 轴导轨；
[0030]22:Y轴移动工作台；
[0031]24:Υ轴滚珠丝杠；
[0032]26:Ζ 轴导轨；
[0033]28:Ζ轴移动工作台；
[0034]30:Ζ轴滚珠丝杠；
[0035]32:Ζ轴脉冲马达；
[0036]34:照相机；
[0037]36:主轴外壳；
[0038]38:外壳主体；
[0039]38a:螺纹孔；
[0040]40:外壳罩；
[0041]40a:开口；
[0042]40b:螺纹孔；
[0043]40c:卡定部；
[0044]42:主轴；
[0045]42a:开口；
[0046]44:螺钉；
[0047]46:第I凸缘部件；
[0048]46a:开口；
[0049]48:凸缘部；
[0050]48a:抵接面；
[0051]50:第I凸起部；
[0052]50a:外周面；
[0053]52:第2凸起部；
[0054]56:垫圈；
[0055]58:螺栓；
[0056]58a:外周面；
[0057]60:切削刀具；
[0058]60a:开口；
[0059]62:支承基座；
[0060]64:切削刃；
[0061]66:第2凸缘部件；
[0062]66a:开口 ；
[0063]66b:抵接面；
[0064]68:振动信号产生装置(振动信号产生构件)；
[0065]70:超声波振子；
[0066]70a:第I超声波振子；
[0067]70b:第2超声波振子；
[0068]70c:第3超声波振子；
[0069]72:传送路(传送构件)；
[0070]74:第I电感器(第I线圈构件);
[0071]76:第2电感器(第2线圈构件)；
[0072]78:控制装置(控制构件)；
[0073]O:轴心。
【具体实施方式】
[0074]参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是示意性地示出本实施方式的切削装置的结构例的立体图。如图1所示，切削装置2具备支承各结构的基座4。
[0075]在基座4的上表面形成有在X轴方向(前后方向、加工进给方向)上较长的矩形形状的开口 4a。在该开口 4a内设置有:X轴移动工作台6、使X轴移动工作台6沿X轴方向移动的X轴移动机构(未图示)、以及覆盖X轴移动机构的防水罩8。
[0076]X轴移动机构具备与X轴方向平行的一对X轴导轨(未图示)，并且在X轴导轨上以能够滑动的方式设置有X轴移动工作台6。在X轴移动工作台6的下表面侧固定有螺母部(未图示)，与X轴导轨平行的X轴滚珠丝杠(未图示)螺合于该螺母部。
[0077]在X轴滚珠丝杠的一端部连结有X轴脉冲马达(未图示)。通过利用X轴脉冲马达使X轴滚珠丝杠旋转，X轴移动工作台6沿着X轴导轨在X轴方向上移动。
[0078]在X轴移动工作台6上设置有用于抽吸保持板状的被加工物(未图示)的卡盘工作台10。被加工物例如是圆盘状的半导体晶片、树脂基板、陶瓷基板等，将被加工物的下表面侧抽吸保持到卡盘工作台10上。
[0079]卡盘工作台10与马达等旋转机构(未图示)连结，并绕沿Z轴方向(铅垂方向)延伸的旋转轴旋转。并且，卡盘工作台10利用上述X轴移动机构沿X轴方向移动。在卡盘工作台10的周围设置有用于对支承被加工物的环状的框架(未图示)进行夹持固定的夹持器12。
[0080]卡盘工作台10的表面(上表面)成为用于抽吸保持被加工物的保持面10a。该保持面1a通过在卡盘工作台10的内部形成的流路(未图示)而与抽吸源(未图示)连接。
[0081]在基座4的上表面以跨开口 4a的方式配置有支承切削单元(切削构件)14的门式的支承结构16。在支承结构16的前表面上部设置有使切削单元14沿Y轴方向(分度进给方向)和Z轴方向移动的切削单元移动机构18。
[0082]切削单元移动机构18具备配置在支承结构16的前表面且与Y轴方向平行的一对Y轴导轨20。在Y轴导轨20上以能够滑动的方式设置有构成切削单元移动机构18的Y轴移动工作台22。
[0083]在Y轴移动工作台22的背面侧(后表面侧)固定有螺母部(未图示)，与Y轴导轨20平行的Y轴滚珠丝杠24螺合于该螺母部。在Y轴滚珠丝杠24的一端部连结有Y轴脉冲马达(未图示)。若利用Y轴脉冲马达使Y轴滚珠丝杠24旋转，则Y轴移动工作台22沿着Y轴导轨20在Y轴方向上移动。
[0084]在Y轴移动工作台22的表面(前表面)设置有与Z轴方向平行的一对Z轴导轨26。在Z轴导轨26上以能够滑动的方式设置有Z轴移动工作台28。
[0085]在Z轴移动工作台28的背面侧(后表面侧)固定有螺母部(未图示)，与Z轴导轨26平行的Z轴滚珠丝杠30螺合于该螺母部。在Z轴滚珠丝杠30的一端部连结有Z轴脉冲马达32。若利用Z轴脉冲马达使Z轴滚珠丝杠30旋转，则Z轴移动工作台28沿着Z轴导轨26在Z轴方向上移动。
[0086]在Z轴移动工作台28的下部设置有用于切削被加工物的切削单元14。并且，在与切削单元14相邻的位置设置有对被加工物的上表面侧进行拍摄的照相机34。如上所述，通过使Y轴移动工作台22和Z轴移动工作台28移动，从而切削单元14和照相机34在Y轴方向和Z轴方向上移动。
[0087]图2是示意地示出切削单元14的结构的分解立体图，图3是示意地示出切削单元14的截面等的图。另外，在图2和图3中，省略了切削单元14的结构的一部分。
[0088]切削单元14具备固定在Z轴移动工作台28的下部的主轴外壳36。该主轴外壳36包括大致长方体状的外壳主体38、和固定在外壳主体38的一端侧的圆柱状的外壳罩40。
[0089]在外壳主体38的内部收纳有绕Y轴旋转的主轴42。主轴42的一端侧从外壳主体38向外部突出。在主轴42的另一端侧连结有用于使主轴42旋转的马达(未图示)。
[0090]在外壳罩40的中央形成有圆形的开口 40a。并且，在外壳罩40的外壳主体38侧设置有卡定部40c，在卡定部40c形成有螺纹孔40b。若将主轴42的一端侧贯穿插入开口40 a，将螺钉44穿过卡定部40c的螺纹孔40b并拧入外壳主体38的螺纹孔38a，则能够将外壳罩40固定到外壳主体38。
[0091]在主轴42的一端部形成有开口 42a，并且在该开口 42a的内壁面设置有螺纹槽。在该主轴42的一端部安装有第I凸缘部件46。
[0092]第I凸缘部件46包括:在径向上向外伸出的凸缘部48、以及从凸缘部48的正面和背面分别突出的第I凸起部50和第2凸起部52。在第I凸缘部件46的中央形成有贯通第I凸起部50、凸缘部48和第2凸起部52的开口 46a。
[0093]主轴42的一端部从背面侧(主轴外壳36侧)嵌入于第I凸缘部件46的开口 46a。在该状态下，若将垫圈56定位在开口 46a内，并将固定用的螺栓58穿过该垫圈56抒入开口 42a，则第I凸缘部件46被固定于主轴42。另外，在螺栓58的外周面58a设置有与开口42a的螺纹槽对应的螺纹牙。
[0094]凸缘部48的外周侧的正面成为与切削刀具60的背面抵接的抵接面48a。当从Y轴方向(主轴42的轴心方向)观察时，该抵接面48a形成为圆环状。
[0095]第I凸起部50形成为圆筒状，并且在其末端侧的外周面50a设置有螺纹牙。在切削刀具60的中央形成有圆形的开口 60a。通过将第I凸起部50贯穿插入该开口 60a，从而切削刀具60被安装到第I凸缘部件46。
[0096]切削刀具60是所谓的划片刀具(hub blade)，在圆盘状的支承基座62的外周固定有用于切削被加工物的圆环状的切削刃64。关于切削刃64，在金属或树脂等粘结材料(结合材料)中混合金刚石或CBN(Cubic Boron Nitride，立方氮化硼)等磨粒并形成为规定厚度。另外，作为切削刀具60，可以使用仅由切削刃构成的垫片刀具(washer blade)。
[0097]在将该切削刀具60安装到第I凸缘部件46的状态下，在切削刀具60的正面侧配置圆环状的第2凸缘部件66。在第2凸缘部件66的中央形成有圆形的开口 66a，并且在该开口 66a的内壁面设置有与在第I凸起部50的外周面50a形成的螺纹牙对应的螺纹槽。
[0098]第2凸缘部66的外周侧的背面成为与切削刀具60的正面抵接的抵接面66b (图3)。抵接面66b设置在与第I凸缘部件46的抵接面48a对应的位置。
[0099]通过将第I凸起部50的前端拧入该第2凸缘部件66的开口 66a，从而切削刀具60被第I凸缘部件46和第2凸缘部件66夹持。
[0100]在这样构成的切削单元14中设置有用于检测切削刀具60的振动的振动检测机构。振动检测机构包括产生与切削刀具60的振动对应的振动信号的振动信号产生装置(振动信号产生构件)68 (图3)。
[0101]振动信号产生装置68具备固定在第I凸缘部件46的内部的多个超声波振子70。该超声波振子70例如由钛酸钡(BaT13)、锆钛酸铅(Pb (Z1、Ti) O3)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)等材料形成，将切削刀具60的振动转换成电压(振动信号)。
[0102]通常，该超声波振子70构成为针对规定的频率的振动发生谐振。因此，根据超声波振子70的谐振频率，决定能够利用振动检测机构检测出的振动的频率。在本实施方式中，为了能够检测出大的频率范围的振动，使用谐振频率不同的多个超声波振子70。
[0103]在超声波振子70连接有用于传送由超声波振子70产生的电压的非接触型的传送路(传送构件)72 (图3)。该传送路72包括:与超声波振子70连接的第I电感器(第I线圈构件)74、和相对于第I电感器74以规定的间隔对置的第2电感器(第2线圈构件)76。
[0104]具有代表性地，第I电感器74和第2电感器76是缠绕导线而成的圆环状的线圈，并分别固定于第I凸缘部件46和外壳罩40。
[0105]图4的㈧是示意地示出超声波振子70和第I电感器74的配置的图，图4的(B)是示出超声波振子70和第I电感器74的连接关系的电路图。
[0106]在本实施方式中，如图4的(A)所示，在从Y轴方向(主轴42的轴心O的方向)观察时与第I电感器74重合的位置各配置有2个超声波振子70，该超声波振子70包括谐振频率不同的3个种类的超声波振子(第I超声波振子70a、第2超声波振子70b、第3超声波振子70c)。
[0107]例如，使用第I超声波振子70a、第2超声波振子70b、第3的超声波振子70c检测到的振动的频率范围分别是50kHz?10kHz、100kHz?300kHz、300kHz?500kHz。这样，通过使用谐振频率不同的多个超声波振子70，能够检测到大的频率范围的振动。在上述情况下，能够适当检测50kHz?500kHz的频率范围的振动。
[0108]2个第I超声波振子70a关于主轴42的轴心O对称地配置。并且，2个第2超声波振子70b关于主轴42的轴心O对称地配置。同样地，2个第3超声波振子70关于主轴42的轴心O对称地配置。
[0109]这样，通过将多个超声波振子70关于主轴42的轴心O对称地配置，能够高精度地检测出切削刀具60的振动。另外，超声波振子70的数量、配置、形状等不限定于图4的(A)所示的方式。
[0110]如图4的(B)所示，第I超声波振子70a、第2超声波振子70b、第3的超声波振子70c相对于第I电感器74并联连接。另外，第I电感器74与第2电感器76对置，并且磁结合。因此，由各超声波振子70产生的电压通过第I电感器74和第2电感器76的相互感应，传送到第2电感器76侧。
[0111]在第2电感器76连接有控制装置(控制构件)78。该控制装置78根据从第2电感器76传送来的电压来判定切削刀具的振动状态。具体地，通过傅里叶变换(例如，快速傅里叶变换)对每任意单位时间传送的电压的与时间变化相当的波形(时间域的波形)进行频谱解析，根据所得到的频率域的波形来判定切削刀具60的状态。作为单位时间，可以考虑切削I条线所需的时间(每一切割线)、切削I个被加工物所需的时间(每一工件)、切削任意的距离所需的时间(每一段切割距离)等各种方式。
[0112]图5的(A)是示出向控制装置78传送的电压的波形(时间域的波形)的例子的曲线图，图5的⑶是示出傅里叶变换后的波形(频率域的波形)的例子的曲线图。另外，在图5的㈧中，纵轴表示电压(V)，横轴表示时间(t)，在图5的⑶中，纵轴表示振幅，横轴表示频率(f)。
[0113]这样，如果利用控制装置78对来自振动信号产生装置68的电压(振动信号)的波形进行傅里叶变换，则如图5的(B)所示，将切削刀具60的振动分成主要的频率成分，能够容易地解析出切削中发生的异常。由此，能够实时且高精度地检测出切削中的异常。
[0114]图6是示出异常发生前后的波形(频率域的波形)的例子的曲线图。在图6中，纵轴表示振幅，横轴表示频率(f)。并且，在图6中，用实线表示异常发生前的波形，用虚线表示异常发生后的波形。
[0115]如图6所示，在异常发生后的波形中存在未曾在异常发生前的波形中见过的高频率侧的振动模式(振动成分)。控制装置78例如对异常的发生前后的波形(频率域的波形)进行比较，判定发生了与仅在异常发生后的波形中见到的振动模式对应的异常。
[0116]如上所述，本实施方式的切削装置2具备:产生与切削刀具60的振动对应的振动信号的振动信号发生装置(振动信号产生构件)68、和根据由振动信号产生装置68产生的振动信号来判定切削刀具60的状态的控制装置(控制构件)78，因此，能够适当地检测出伴随着切削刀具60的振动的切削中的异常。
[0117]并且，在本实施方式的切削装置2中，对电压(振动信号)的与时间变化相当的波形(时间域的波形)进行傅里叶变换，因此与直接解析振动信号的情况相比较，切削中发生的异常的解析变得容易。由此，能够以高精度检测出切削中的异常。
[0118]另外，本发明不限定于上述实施方式的记载。例如，也可以不对电压(振动信号)进行傅里叶变换而进行解析。此外，上述实施方式的结构、方法等，只要不脱离本发明的目的的范围，就能够适当变更来实施。
【主权项】
1.一种切削装置，其包括:卡盘工作台，其保持被加工物；以及切削构件，其具备切削刀具，该切削刀具对保持于该卡盘工作台的被加工物进行切削， 该切削构件具备:主轴，其以能够旋转的方式支承于主轴外壳；以及第I凸缘部件和第2凸缘部件，它们安装于该主轴的端部，并夹持该切削刀具， 所述切削装置的特征在于， 所述切削装置具备: 振动信号产生构件，其产生与该切削刀具的振动对应的振动信号；以及 控制构件，其根据由该振动信号产生构件产生的振动信号来判定该切削刀具的状态， 该振动信号产生构件由以下部分构成: 超声波振子，其配设在该第I凸缘部件上，产生与对应于该切削刀具的振动的该振动信号相当的电压；以及 传送构件，其与该超声波振子连接，将该电压传送至该控制构件， 该传送构件包括:第I线圈构件，其安装于该第I凸缘部件；以及第2线圈构件，其与该第I线圈构件隔开间隔地对置，并配设在该主轴外壳上， 在该第I凸缘部件上配设有与该第I线圈构件并联连接的谐振频率不同的多个该超声波振子。2.根据权利要求1所述的切削装置，其特征在于， 所述控制构件对所述振动信号的与时间变化相当的波形进行傅里叶变换而进行解析，根据振动成分的变化来判定切削刀具的状态的变化。
【专利摘要】本发明提供切削装置，能够适当地检测出切削中的异常。所述切削装置具备：振动信号产生构件(68)，其产生与切削刀具(60)的振动对应的振动信号；以及控制构件(78)，其根据由振动信号产生构件产生的振动信号来判定切削刀具的状态，振动信号产生构件由以下部分构成：超声波振子(70)，其配设在第1凸缘部件(46)上，产生与对应于切削刀具的振动的振动信号相当的电压；以及传送构件(72)，其与超声波振子连接，将电压传送至控制构件，在第1凸缘部件上配设有与构成传送构件的第1线圈构件(74)并联连接的谐振频率不同的多个超声波振子(70a、70b、70c)。
【IPC分类】H01L21/67, B24B27/06, B24B49/00, B24B51/00
【公开号】CN104889868
【申请号】CN201510090442
【发明人】久保雅裕, 中西优尔, 和泉邦治
【申请人】株式会社迪思科
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月28日
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