切削装置的制作方法

1.本发明涉及安装有切削刀具的切削装置。


背景技术：

2.使用利用切削刀具进行切削而将被加工物分割成一个个器件的切削装置(例如，参照专利文献1)。专利文献1所示的切削装置为了使切削刀具的旋转中心与切削刃的外缘的中心一致，定期实施使切削刃切入修整板的所谓修整。
3.专利文献1：日本特开平10-055985号公报
4.以往使用的切削装置在切削刀具发生偏磨损等变形的情况下，即使修整切削刃，也无法消除变形，因而切削刀具的加工品质有可能变差。但是，现有的切削装置存在如下问题：无法检测出由切削刀具的这样的变形引起的外径形状的异常。


技术实现要素：

5.因此，本发明的目的在于，提供能够检测出切削刀具的外径的形状的异常的切削装置。
6.根据本发明的一个方面，提供了一种切削装置，该切削装置具有：卡盘工作台，其保持被加工物；切削单元，其利用安装在主轴上的切削刀具对保持在该卡盘工作台上的被加工物进行切削；以及管理单元，其管理安装在该主轴上的该切削刀具，该管理单元包含：发光部；受光部，其与该发光部对置，接收由该发光部发出的光；测定部，其测定在该切削刀具位于该发光部和该受光部之间的状态下从该发光部发出并被该受光部接收的光的受光量；实测波形形成部，其根据以切削刀具的多个旋转角计测的该受光量，形成表示切削刀具的外径的形状的实测波形；比较波形形成部，其形成表示在该切削刀具以任意的偏心量安装在该主轴上的情况下由该测定部测定出的切削刀具的外径的形状的比较波形；理想波形识别部，其使在该比较波形形成部中使用的该偏心量阶段性地变化而形成多个比较波形，将与该实测波形一致的区域最多的该比较波形识别为理想波形；差分计算部，其计算将该实测波形与该理想波形叠加而产生了差分的区域的面积；以及判定部，在该差分超过阈值的情况下，该判定部判定为切削刀具的形状异常。
7.根据本发明的另一方面，提供了一种切削装置，该切削装置具有：卡盘工作台，其保持被加工物；切削单元，其利用安装在主轴上的切削刀具对保持在该卡盘工作台上的被加工物进行切削；以及管理单元，其管理安装在该主轴上的该切削刀具，该管理单元包含：发光部，其发出光；受光部，其与该发光部对置，接收由该发光部发出的该光；测定部，其测定在该切削刀具位于该发光部和该受光部之间的状态下从该发光部发出并被该受光部接收的该光的受光量；实测波形形成部，其根据以多个切削刀具的旋转角计测的该受光量，形成表示切削刀具的外径的形状的实测波形；理想波形形成部，其形成表示该切削刀具以一定的偏心量安装在该主轴上的情况下的切削刀具的外径的形状的理想波形；差分计算部，其计算将该实测波形与该理想波形叠加而产生了差分的区域的面积；以及判定部，在该差
分超过阈值的情况下，该判定部判定为切削刀具的形状异常，该理想波形形成部计算该实测波形的最大值与最小值的中间值，形成将该中间值与该最大值和该最小值的差分作为切削刀具的偏心量的理想波形。
8.本技术发明能够检测出切削刀具的外径的形状的异常。
附图说明
9.图1是示出第1实施方式的切削装置的结构例的立体图。
10.图2是示出图1的切削装置的切削单元的结构例的立体图。
11.图3是示出图1的切削装置的切削单元和管理单元的结构例的侧视图。
12.图4是示出图1的切削装置的管理单元的处理的一例的曲线图。
13.图5是示出在图1的切削装置中使用的切削刀具的外径的形状的俯视图。
14.图6是示出图1的切削装置的动作的流程的一例的流程图。
15.图7是示出第2实施方式的切削装置的切削单元和管理单元的结构例的侧视图。
16.图8是示出图7的切削装置的管理单元的处理的一例的曲线图。
17.标号说明
18.1、1-2：切削装置；10：卡盘工作台；20：切削单元；21：切削刀具；30、30-2：管理单元；31：发光部；32：受光部；33：测定部；34：实测波形形成部；35：比较波形形成部；36：理想波形识别部；36-2：理想波形形成部；37：差分计算部；38：判定部；100：被加工物。
具体实施方式
19.以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。本发明并不受以下实施方式中记载的内容限定。另外，在以下所记载的构成要素中包含有本领域技术人员容易想到的构成要素、实际上相同的构成要素。并且，以下所记载的结构可以适当组合。另外，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的各种省略、置换或变更。
20.(第1实施方式)
21.根据附图对本发明的第1实施方式的切削装置1进行说明。图1是示出第1实施方式的切削装置1的结构例的立体图。图2是示出图1的切削装置1的切削单元20的结构例的立体图。图3是示出图1的切削装置1的切削单元20和管理单元30的结构例的剖视图。图4是示出图1的切削装置1的管理单元30的处理的一例的曲线图。图5是示出在图1的切削装置1中使用的切削刀具21的外径的形状的俯视图。
22.切削装置1是切削被加工物100的装置。在第1实施方式中，切削装置1所切削的被加工物100例如是以硅、蓝宝石、镓等作为母材的圆板状的半导体晶片或光器件晶片等晶片。被加工物100在由平坦的正面101的形成为格子状的多条分割预定线102划分的区域中形成有器件103。被加工物100在正面101的背侧的背面104上粘贴有粘合带105，在粘合带105的外缘部安装有环状框架106。另外，在本发明中，被加工物100也可以是具有多个被树脂密封的器件的矩形状的封装基板、陶瓷板或玻璃板等。
23.如图1所示，切削装置1具有卡盘工作台10、切削单元20以及管理单元30。卡盘工作台10经由粘合带105利用保持面11吸引保持被加工物100的背面104侧。切削单元20利用绕轴心旋转的切削刀具21对被卡盘工作台10吸引保持的被加工物100进行切削。切削装置1通
过x轴移动单元41、y轴移动单元42以及z轴移动单元43使卡盘工作台10上的被加工物100和切削刀具21沿着分割预定线102相对移动，沿着分割预定线102进行切削加工。如图1所示，切削装置1是具有两个切削单元20(即两主轴的切割机)的、所谓的面对式双轴型的切削装置
24.切削装置1还具有副卡盘工作台15。副卡盘工作台15设置在与卡盘工作台10相邻的位置，通过保持面16吸引保持修整板150。修整板150用于通过被切削刀具21切削来积极地使切削刀具21磨损从而提高加工品质的修整。
25.如图2和图3所示，切削单元20具有、切削刀具21、主轴22、主轴壳体23、刀具座24、刀具罩25、供水喷嘴26-1、26-2、26-3、供水源连接部27、槽状部件28以及升降部29。
26.切削刀具21经由刀具座24固定在主轴22的前端，并通过作为旋转轴的主轴22进行旋转，由此切削被加工物100。切削刀具21在第1实施方式中是所谓的轮毂刀具，如图2和图3所示，切削刀具21具有环状的切削刃21-1和圆盘状的基台21-2。切削刃21-1设置在基台21-2的外周缘，从基台21-2的外周突出。切削刃21-1例如由金刚石或cbn(cubic boron nitride：立方氮化硼)等磨粒和金属或树脂等结合剂材料(结合材料)构成，并形成为规定的厚度。基台21-2在中央具有用于固定在刀具座24上的插入孔61(参照图5)，并形成为环状。基台21-2例如由铝合金等金属构成。另外，切削刀具21在本发明中不限于轮毂刀具，也可以是仅由具有插入孔61的切削刃21-1构成的所谓的无轮毂刀具。
27.如图3所示，主轴22绕沿y轴方向的轴心旋转自如地收纳在主轴壳体23内。主轴22的前端从主轴壳体23的一端部向外部突出。在主轴22的基端部连结有用于使主轴22旋转的未图示的电动机。主轴22成为切削刀具21的旋转轴。刀具座24利用圆板状的凸缘部夹持切削刀具21，并将圆筒状的凸台部插入至插入孔61中并安装于主轴22的前端，由此将切削刀具21以能够绕轴心旋转的方式安装于主轴22的前端。
28.刀具罩25安装在主轴壳体23的前端侧，覆盖切削刀具21的上方、前方以及后方。刀具罩25在内部形成有多个水路，如图2所示，在多个水路的下侧的一端设置有供水喷嘴26-1、26-2、26-3，在多个水路的上侧的另一端设置有供水源连接部27。供水喷嘴26-1将从供水源连接部27提供的切削液提供到切削刀具21的切削刃21-1的侧方。供水喷嘴26-2将从供水源连接部27提供的切削液提供到切削刀具21的切削刃21-1的前方。供水喷嘴26-3将从供水源连接部27提供的切削液提供到比切削刀具21的切削刃21-1靠前方的被加工物100。切削液例如为纯水。
29.如图3所示，槽状部件28形成有宽度比切削刀具21的切削刃21-1的厚度宽的槽28-1。槽状部件28设置在刀片罩25上，通过槽28-1夹持切削刃21-1的上端部。升降部29使槽状部件28升降移动。
30.如图1和图3所示，管理单元30具有发光部31、受光部32以及控制单元50。控制单元50具有测定部33、实测波形形成部34、比较波形形成部35、理想波形识别部36、差分计算部37、判定部38以及比较波形存储部39。
31.如图3所示，发光部31设置在槽28-1的一个侧壁上，朝向槽28-1的另一个侧壁发光。在发光部31中，光源31-1通过光纤等光学连接，发出来自光源31-1的光。受光部32设置在槽28-1的另一个侧壁上与发光部31对置的位置，接收由发光部31发出的光。在受光部32中，受光元件32-1通过光纤等光学连接，利用受光元件32-1检测到达受光部32的光。
32.如图3所示，测定部33与受光元件32-1电连接，在切削刀具21位于发光部31和受光部32之间的状态下，测定从发光部31发出并被受光部32接收的光的受光量。测定部33与后述的控制单元50电连接，将测定出的受光量的信息发送给控制单元50。
33.如图4所示，实测波形形成部34根据以切削刀具21的多个旋转角计测的受光量，形成表示切削刀具21的外径的形状的实测波形71。这里，切削刀具21的外径的形状是指切削刀具21的切削刃21-1的外缘的平面形状。
34.如图5所示，比较波形形成部35形成如下的比较波形72-1、72-2、72-3：切削刀具21的切削刃21-1的外缘66-1、66-2、66-3的平面形状不是存在与其他部分相比磨损较大的部分的形状异常，而是大致圆形，并且，表示在以任意的偏心量67-1、67-2、67-3安装在主轴22上的情况下，如图4所示那样由测定部33测定出的切削刀具21的切削刃21-1的外缘66-1、66-2、66-3的平面形状。理想波形识别部36使在比较波形形成部35中使用的偏心量67-1、67-2、67-3阶段性地变化而形成多个比较波形72-1、72-2、72-3，如图4所示，将与实测波形71一致的区域最多的比较波形72-2识别为理想波形74。
35.这里，所谓切削刀具21的切削刃21-1的外缘的平面形状为形状异常，是指切削刀具21的外缘的平面形状偏离圆形，更详细地说，是指将切削刀具21的外缘的平面形状与最接近该平面形状的圆叠加而产生了差分的区域的面积超过规定的值。在切削刀具21的外缘的平面形状不是形状异常的情况下，称为切削刀具21的外缘的平面形状正常。这里，规定的值是根据将加工品质没有问题的任意的切削刀具21的外缘的平面形状与最接近该平面形状的圆叠加而产生了差分的区域的面积来适当决定的。
36.另外，偏心量是指安装有切削刀具21的主轴22的旋转轴与切削刀具21的中心的偏移量，由于切削刀具21的插入孔61的直径形成为比安装有插入孔61的主轴21的凸台部的直径稍大，因此在安装时在两者之间产生一些间隙，有时因此而在主轴22旋转时产生。
37.测定部33测定出的受光量在切削刀具21的切削刃21-1的外缘62从切削刀具21的旋转中心向径向突出的旋转角中减少，在切削刀具21的切削刃21-1的外缘62向径向凹陷的旋转角中增大。因此，实测波形71表示安装在主轴22上的切削刀具21的切削刃21-1的外缘62的平面形状。如图5所示，在切削刀具21的中心相对于主轴22的中心不偏心，其切削刃21-1的外缘65的平面形状不是形状异常而是大致圆形的情况下，测定部33测定出的受光量不取决于旋转角而是恒定的。另外，如图5所示，测定部33测定出的受光量在切削刀具21的中心相对于主轴22的中心偏心，其切削刃21-1的外缘66-1、66-2、66-3的平面形状不是形状异常而是大致圆形的情况下，如图4所示那样成为与其偏心量67-1、67-2、67-3对应的振幅73-1、73-2、73-3的正弦波。
38.比较波形72-1、72-2、72-3的与实测波形71一致的区域是指与实测波形71的受光量的差分小于规定的值的旋转角。这里，规定的值是根据加工品质没有问题的任意的切削刀具21的实测波形71与其理想波形74的差分来适当决定的。
39.差分计算部37计算将实测波形71与理想波形74叠加而产生了差分的图4所示的区域75的面积。该区域75的面积是将切削刀具21的外缘62的平面形状偏离圆形的程度定量化后的面积。在差分超过了规定的阈值的情况下，判定部38判定为切削刀具21的切削刃21-1的外缘62的平面形状为形状异常。这里，规定的阈值是根据将加工品质没有问题的任意的切削刀具21的实测波形71与其理想波形74叠加而产生了差分的区域75的面积来适当决定
的。
40.比较波形存储部39按切削刀具21与槽状部件28的位置关系，将任意的偏心量67-1、67-2、67-3和比较波形72-1、72-2、72-3对照地进行存储。
41.控制单元50分别控制切削装置1的各构成要素，使切削装置1实施与被加工物100的加工相关的各动作与切削刀具21的形状判定相关的各动作。在第1实施方式中，控制单元50包含计算机系统。控制单元50具有：运算处理装置，其具有cpu(central processing unit：中央处理器)那样的微处理器；存储装置，其具有rom(read only memory：只读存储器)或ram(random access memory：随机存取存储器)那样的存储器；以及输入输出接口装置。运算处理装置按照存储在存储装置中的计算机程序实施运算处理，将用于控制切削装置1的控制信号经由输入输出接口装置输出给切削装置1的各构成要素。
42.实测波形形成部34、比较波形形成部35、理想波形识别部36、差分计算部37以及判定部38的功能通过控制单元50的运算处理装置实施存储在存储装置中的计算机程序来实现。比较波形存储部39通过控制单元50的存储装置来实现。
43.切削装置1还具有显示单元51和显示灯52。显示单元51由显示加工动作的状态和图像等的液晶显示装置等构成。显示单元51在控制单元50的控制下切换要显示的图像。显示单元51显示判定部38的判定结果，并通知给切削装置1的操作者。显示灯52在控制单元50的控制下而点亮。显示灯52通过点亮，将判定部38的判定结果通知给切削装置1的操作者。
44.对第1实施方式的切削装置1的动作进行说明。第1实施方式的切削装置1在更换切削刀具21后，在实施切削刀具21的修整后，或者在切削刀具21的切削加工之前或中途，执行安装在主轴22的前端的切削刀具21的切削刃21-1的外缘62的平面形状的判定动作(以下适当省略切削刀具21的形状的判定动作)。
45.图6是示出图1的切削装置1的动作的流程的一例的流程图。如图6所示，切削装置1首先实施使切削刀具21的切削刃21-1切入由副卡盘工作台15的保持面16保持的修整板150的修整(步骤st11)。当修整完成时(在步骤st12中为“是”)，切削装置1实施切削刀具21的形状的判定动作(步骤st13)。
46.在切削刀具21的形状的判定动作中，首先，控制单元50利用升降部29调整槽状部件28的铅垂方向的位置，以使切削刀具21位于发光部31和受光部32之间。接下来，控制单元50在使切削刀具21绕轴心旋转的状态下，通过发光部31产生光，通过受光部32接收由发光部31发出的光，通过测定部33测定受光部32接收到的光的受光量。
47.然后，实测波形形成部34对测定部33测定出的受光量的时间变化进行分析，如图4所示那样，形成表示受光量相对于切削刀具21的旋转角的变化的实测波形71。
48.在形成实测波形71之后，理想波形识别部36使在比较波形形成部35中使用的偏心量67-1、67-2、67-3阶段性地变化。接下来，比较波形形成部35根据由理想波形识别部36决定的这些偏心量67-1、67-2、67-3、参照比较波形存储部39，形成比较波形72-1、72-2、72-3。然后，理想波形识别部36根据比较波形形成部35形成的多个比较波形72-1、72-2、72-3，如图4所示，将与实测波形71一致的区域最多的比较波形72-2识别为理想波形74。
49.在识别出理想波形74之后，差分计算部37计算将实测波形71与理想波形74叠加而产生了差分的区域75的面积。然后，判定部38根据差分计算部37计算出的区域75的面积，在区域75的面积超过了规定的阈值的情况下，判定为切削刀具21的切削刃21-1的外缘62的平
面形状为形状异常，在区域75的面积为规定的阈值以下的情况下，判定为切削刀具21的切削刃21-1的外缘62的平面形状正常。
50.控制单元50在切削刀具21的形状的判定动作中的判定结果是切削刀具21的切削刃21-1的外缘62的平面形状正常的情况下(在步骤st14中为“是”)，通过显示单元51或显示灯52将该判定结果通知给切削装置1的操作者(步骤st15)，结束一系列动作的流程。
51.控制单元50在切削刀具21的形状的判定动作中的判定结果是切削刀具21的切削刃21-1的外缘62的平面形状为形状异常的情况下(在步骤st14中为“否”)，通过显示单元51或显示灯52将该判定结果通知给切削装置1的操作者(步骤st16)，使一系列动作的流程进入步骤st17。
52.控制单元50在执行了修整和切削刀具21的形状的判定动作的次数未达到规定次数的情况下(在步骤st17中为“否”)，使一系列动作的流程返回到步骤st11，重复执行修整和切削刀具21的形状的判定动作，直到达到规定次数为止。
53.控制单元50在执行了修整和切削刀具21的形状的判定动作的次数达到规定次数的情况下(步骤st17)，利用显示单元51或显示灯52向切削装置1的操作者通知未通过规定次数的修整解决切削刀具21的切削刃21-1的外缘62的平面形状的形状异常(步骤st18)，催促切削刀具21的更换等，结束一系列动作的流程。
54.具有以上那样的结构的第1实施方式的切削装置1通过对切削刀具21的切削刃21-1的外缘62的平面形状偏离圆形的程度进行定量化，来判定切削刀具21的切削刃21-1的外缘62的平面形状是正常还是异常形状，因此实现了能够检测出在检测切削刀具的偏心的异常的专利文献1的技术中无法进行检测的切削刀具21的切削刃21-1的外缘62的平面形状为异常形状的作用效果。
55.〔第2实施方式〕
56.根据附图对本发明的第2实施方式的切削装置1-2进行说明。图7是示出第2实施方式的切削装置1-2的切削单元20和管理单元30-2的结构例的剖视图。图8是示出图7的切削装置1-2的管理单元30-2的处理的一例的曲线图。在图7和图8中，对与第1实施方式相同的部分标注相同的标号而省略说明。
57.在第1实施方式中，如图7所示，第2实施方式的切削装置1-2是将管理单元30变更为管理单元30-2而得的。如图7所示，管理单元30-2是将管理单元30中的控制单元50内的比较波形形成部35、理想波形识别部36以及比较波形存储部39变更为理想波形形成部36-2而得的。理想波形形成部36-2形成如下的理想波形86：切削刀具21的切削刃21-1的外缘的平面形状不是形状异常而是圆形，并且表示以一定的偏心量安装在主轴22上的情况下的切削刀具21的切削刃21-1的外缘的平面形状。理想波形形成部36-2的功能通过控制单元50的运算处理装置实施存储在存储装置中的计算机程序来实现。
58.对第2实施方式的切削装置1-2的动作进行说明。第2实施方式的切削装置1-2的动作除了切削刀具21的形状的判定动作之外，与第1实施方式的切削装置1的动作相同。第2实施方式的切削装置1-2对切削刀具21的形状的判定动作在实测波形形成部34形成实测波形81之前与第1实施方式的切削刀具21的形状的判定动作相同。
59.在第2实施方式的切削刀具21的形状的判定动作中，如图8所示，理想波形形成部36-2计算实测波形81的最大值82与最小值83的中间值84，并将中间值84与最大值82和最小
值83的差分85作为与切削刀具21的偏心量对应的振幅而形成正弦波，将该正弦波作为理想波形86。
60.在决定了理想波形86之后，差分计算部37与第1实施方式同样地计算将实测波形81与理想波形86叠加而产生了差分的区域87的面积。然后，判定部38与第1实施方式同样地在产生了差分的区域87的面积的合计超过了规定的阈值的情况下，判定为切削刀具21的切削刃21-1的外缘的平面形状异常，在区域87的面积的合计为规定的阈值以下的情况下，判定为切削刀具21的切削刃21-1的外缘的平面形状正常。
61.具有以上那样的结构的第2实施方式的切削装置1-2与第1实施方式的切削装置1同样地通过对切削刀具21的切削刃21-1的外缘的平面形状偏离圆形的程度进行定量化，来判定切削刀具21的切削刃21-1的外缘的平面形状是正常还是异常，因此实现了能够检测出切削刀具21的切削刃21-1的外缘的平面形状为异常形状的作用效果。
62.另外，本发明并不限定于上述实施方式。即，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形来实施。