专利名称：切削装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种切削半导体晶片等被加工物的切削装置，更详细地说，涉及一种装备了切削被加工物的切削刀片(ブレ一ド)的更换机构的切削装置。
背景技术：
例如，在半导体器件制造工序中，大致圆板形状的半导体晶片的表面上格子状地形成了由被称作分割道(street)的分割预定线划分的多个区域，在这些区域上形成IC、LSI等器件，通过将形成该器件的各区域沿着分割预定线分割，来制造各个器件。作为分割半导体晶片的分割装置，一般使用是切割(Dicing)装置的切削装置。该切削装置具备保持被加工物的卡台、及配有切削由卡台保持的被加工物的切削刀片的切削机构。
装配在上述切削装置上的切削刀片，因使用而磨损，因此有必要定期更换切削刀片。有提议使用自动更换该切削刀片的刀片自动更换器的方案。(例如，参照专利文献1)。这个刀片自动更换器具有备有收纳使用前切削刀片的第1刀片收纳部与收纳使用后的切削刀片的第2刀片收纳部的刀架，该刀架设置在远离安装切削装置的切削刀片的旋转主轴的位置上；装拆将切削刀片紧固在旋转主轴前端的紧固螺母的紧固螺母装拆机构；将切削刀片在旋转主轴的前端进行装拆的刀片装拆机构。
专利文献1日本特许第2617876号由切削装置切削的被加工物的种类及加工条件不同的情况下，需要对应于被加工物的种类及加工条件，使用与其相适合的切削刀片。然而，由于上述刀片自动更换器的收纳切削刀片的刀架构成为收纳一种切削刀片，因此当每次被加工物的种类及加工条件不同时，都必须更换收纳在刀架中的切削刀片，生产效率低下。
发明内容
本发明鉴于如上所述事实而做出，其要解决的主要技术问题是，提供一种具有切削刀片更换功能的切削装置，即使在被加工物的种类及加工条件不同的情况下，也可以对应于被加工物的种类及加工条件更换与之相适应的切削刀片。
为解决上述主要技术问题，根据本发明，提供了一种切削装置，其特征在于，具有卡台，保持被加工物；切削机构，具备切削由该卡台保持的被加工物的切削刀片、和安装了该切削刀片的旋转主轴；刀架，收纳应更换的切削刀片；以及刀片更换机构，对安装在该旋转主轴上的切削刀片和收纳在该刀架中的应更换的切削刀片进行更换，该刀架备有收纳应更换的多个种类的切削刀片的多个刀片收纳部。
在该多个刀片收纳部中，分别设有收纳应更换的切削刀片的未使用刀片收纳机构、和收纳曾安装在该旋转主轴上的切削刀片的已使用刀片收纳机构。
而且，上述刀架具备具有该多个刀片收纳部的支持基台、和有选择地将设置在该支持基台上的该多个刀片收纳部定位在刀片更换区域的刀片收纳部定位机构。
根据本发明的切削装置，由于刀架具备收纳应更换切削刀片的多个刀片收纳部，因此可以事先收纳多个种类的切削刀片。由此，当被加工物的种类及加工条件改变了的情况下，不用每次都更换收纳在刀架上的切削刀片，就可以选择并更换适合于改变后的被加工物及加工条件的切削刀片。
图1是根据本发明构成的切削装置的主要部分的斜视图。
图2是图1所示切削装置的切削机构的斜视图。
图3是图1的A-A截面图。
图4是构成图1所示切削装置的切削机构的主轴组件中，切削刀片的安装构造的分解斜视图。
图5是构成图1所示切削装置的切削机构的主轴组件的主要部分的斜视图。
图6是构成装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构的刀架的斜视图。
图7是构成装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构的引导机构及定位机构的斜视图。
图8是构成装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构的第1紧固螺母装拆机构及第2紧固螺母装拆机构、和第1刀片装拆机构及第2刀片装拆机构的斜视图。
图9是构成装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构的紧固螺母装拆机构的截面图。
图10是构成装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构的刀片装拆机构的截面图。
图11是由装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构进行的刀片更换作业中，使用前刀片抓持工序的说明图。
图12是由装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构进行的刀片更换作业中，紧固螺母卸下工序的说明图。
图13是由装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构进行的刀片更换作业中，使用后刀片卸下工序的说明图。
图14是由装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构进行的刀片更换作业中，切削刀片抓持机构反转工序的说明图。
图15是由装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构进行的刀片更换作业中，使用前切削刀片安装工序的说明图。
图16是由装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构进行的刀片更换作业中，使用前切削刀片固定工序的说明图。
图17是由装备在图1所示切削装置上的切削刀片更换机构进行的刀片更换作业中，使用后切削刀片收纳工序的说明图。
符号说明
2基台3卡台机构31a第1导轨31b第2导轨32a第1支持基台32b第2支持基台34a第1卡台34b第2卡台36a第1刀片检测机构36b第2刀片检测机构37a第1切削进给机构37b第2切削进给机构4门型支持架5a第1对准机构5b第2对准机构52移动机构53摄像机构6a第1切削机构6b第2切削机构61分度移动基台62切深移动基台63主轴组件632旋转主轴633刀片安装部件634固定螺母635切削刀片638紧固螺母64分度进给机构65切深进给机构7切削刀片更换机构
71a第1刀架71b第2刀架711支持基台771a、711b、711c、711d刀片收纳部712旋转轴713脉冲马达714未使用刀片收纳机构715已使用刀片收纳机构72引导机构722、722一对导轨73可动基板75定位机构8a第1紧固螺母装拆机构8b第2紧固螺母装拆机构81螺母回转机构82螺母抓持机构9a第1切削刀片装拆机构9b第2切削刀片装拆机构91a第1切削刀片抓持机构91b第2切削刀片抓持机构92支持板具体实施方式
下面参照附图详细说明根据本发明构成的切削装置的优选实施方式。
图1表示根据本发明构成的切削装置的主要部分的斜视图。
图1所示的切削装置具有静止基台2。在这个静止基台2上设置有保持被加工物并使其向箭头X所示的切削进给方向移动的卡台机构3。
图示实施方式中的卡台机构3具有设置在静止基台2的上表面的第1导轨31a和第2导轨31b。这个第1导轨31a和第2导轨31b，分别由一对导轨部件311、311构成，并沿图中箭头X所示的切削进给方向相互平行地延伸设置。在这个第1导轨31a和第2导轨31b上，第1支持基台32a和第2支持基台32b分别沿第1导轨31a和第2导轨31b可移动地设置。即，在第1支持基台32a和第2支持基台32b上分别设有被引导槽321、321，通过该被引导槽321、321嵌合在构成第1导轨31a和第2导轨31b的一对导轨部件311、311中，第1支持基台32a和第2支持基台32b构成为可沿第1导轨31a和第2导轨31b移动。
第1支持基台32a和第2支持基台32b上分别设有第1圆筒部件33a和第2圆筒部件33b，该第1圆筒部件33a和第2圆筒部件33b的上端分别可旋转地设置有第1卡台34a和第2卡台34b。该第1卡台34a和第2卡台34b由多孔质陶瓷那样的合适的多孔质材料构成，并与图中未表示的吸引机构相连结。因此，第1卡台34a和第2卡台34b通过由图中未表示的吸引机构有选择地连通到吸引源上，吸引保持着被载置在载置面341、341上的被加工物。而且，第1卡台34a和第2卡台34b形成为分别可通过设置在第1圆筒部件33a和第2圆筒部件33b内的脉冲马达(图中未示)而适当回转。另外，在第1圆筒部件33a和第2圆筒部件33b的上端部分别设有具有插入第1卡台34a和第2卡台34b的孔、并且分别遮盖上述第1支持基台32a和第2支持基台32b的第1覆盖部件35a和第2覆盖部件35b。该第1覆盖部件35a和第2覆盖部件35b的上表面分别设有用于检测出后面将介绍的切削刀片的位置的第1刀片检测机构36a和第2刀片检测机构36b。
基于图1继续进行说明，图示实施方式中的卡台机构3还具有用于使第1卡台34a和第2卡台34b分别沿第1导轨31a和第2导轨31b向图1中箭头X所示的切削进给方向移动的第1切削进给机构37a和第2切削进给机构37b。第1切削进给机构37a和第2切削进给机构37b分别由平行设置在构成第1导轨31a和第2导轨31b的一对导轨部件311、311之间的外螺杆371、可旋转地支承外螺杆371的一端部的轴承372、及与外螺杆371另一端连结并且正转或反转驱动该外螺杆371的脉冲马达373构成。这样构成的第1切削进给机构37a和第2切削进给机构37b，各自的外螺杆371与上述第1支持基台32a和第2支持基台32b上形成的内螺纹322相螺合。因此，第1切削进给机构37a和第2切削进给机构37b分别通过驱动脉冲马达373而正转或反转驱动外螺杆371，从而可以使设在上述第1支持基台32a和第2支持基台32b上的第1卡台34a和第2卡台34b分别沿第1导轨31a和第2导轨31b向图1中箭头X所示的切削进给方向移动。
图示实施方式中的切削装置具有跨越上述第1导轨31a和第2导轨31b设置的门形支持架4。该门形支持架4由设置在第1导轨31a的侧方的第1柱部41；设置在第2导轨31b的侧方的第2柱部42；及连结第1柱部41和第2柱部42的上端，并沿与箭头X所示切削进给方向正交的箭头Y所示的分度进给方向设置的支持部43构成。并且该门形支持架4的中央部设有容许上述第1卡台34a和第2卡台34b移动的开口44。第1柱部41和第2柱部42的上端部分别宽度扩宽地形成，并且在该上端部分别设置有容许后述切削机构的主轴组件移动的开口411和421。上述支持部43的一个面上沿箭头Y所示的分度进给方向设置有一对导轨431、431，另一个面上如图3所示，沿与纸面垂直的方向(图1中箭头Y所示的分度进给方向)设置有一对导轨432、432。
图示实施方式中的切削装置具有，沿着设于上述门形支持架4的支持部43上的一对导轨431、431可移动地设置的第1对准机构5a和第2对准机构5b。第1对准机构5a和第2对准机构5b分别由移动块51、用于使该移动块51沿一对导轨431、431移动的移动机构52、52、及安装在移动块51上的摄像机构53、53构成。移动块51、51上分别设有与上述一对导轨431、431相嵌合的被引导槽511、511，通过该被引导槽511、511与一对导轨431、431相嵌合，移动块51、51构成为可沿一对导轨431、431移动。
移动机构52、52分别由平行设置在一对导轨431、431之间的外螺杆521、可旋转地支承外螺杆521的一端部的轴承522、及与外螺杆521的另一端连结并正转或反转驱动该外螺杆521的脉冲马达523构成。这样构成的移动机构52、52，其各自的外螺杆521与上述移动块51、51上形成的内螺纹512相螺合。由此，移动机构52、52，分别通过驱动脉冲马达523而正转或反转驱动外螺杆521，从而使移动块51、51可以沿一对导轨431、431向图2中箭头Y所示的分度进给方向移动。
分别安装在上述移动块51、51上的摄像机构53、53，分别具有摄像元件(CCD)，并将所拍摄的图像信号传送到图中未示的控制机构。
在构成上述门形支持架4的支持部43的另一面(与设置有上述第1对准机构5a和第2对准机构5b的面相反的面)上，设置有第1切削机构6a和第2切削机构6b。参照图2及图3说明第1切削机构6a和第2切削机构6b。第1切削机构6a和第2切削机构6b分别具有分度移动基台61和切深移动基台62、以及主轴组件63。分度移动基台61的一个面上设有与上述支持部43的另一面上设置的一对导轨432、432相嵌合的被引导槽611、611，通过这对被引导槽611、611与一对导轨432、432相嵌合，分度移动基台61构成为可沿一对导轨432、432移动。而且，在分度移动基台61的另一个面上，如图3所示，沿箭头Z所示的切深进给方向(与第1卡台34a和第2卡台34b的载置面341垂直的方向)设有一对导轨612、612(图3只表示了一个导轨)。另外，在分度移动基台61、61的一个面上设置有容许后述的分度进给机构的外螺杆通入的退刀槽613、613，退刀槽613、613的上下方向上设置有台阶。
上述切深移动基台62由向上下方向延伸的被支持部621和从该被支持部621的下端沿直角水平方向延伸的安装部622构成。如图2所示，在被支持部621的安装部622一侧的面上，设置有与设在上述分度移动基台61的另一个面上的一对导轨612、612相嵌合的被引导槽623、623(图3只表示了一个被引导槽)，通过这对被引导槽623、623与一对导轨612、612嵌合，切深移动基台62构成为可沿着一对导轨612、612向箭头Z指示的切深进给方向移动。这样安装在分度移动基台61的切深移动基台62，如图1所示，其安装部622从门形的支持架4的安装有上述分度移动基台61的另一个面侧穿过开口44，向安装有上述第1对准机构5a和第2对准机构5b的一个面侧突出。
上述主轴组件63分别安装在安装部622的下表面，安装部622形成第1切削机构6a和第2切削机构6b的切深移动基台62。该主轴组件63，如图4所示，分别具有主轴壳体631、由该主轴壳体631可旋转地支持并由图中未表示的伺服马达使其旋转的旋转主轴632、被安装在该旋转主轴632的前端部的刀片安装部件633、与设置在旋转主轴632的前端部的图中未表示的外螺纹相螺合并固定刀片安装部件633的固定螺母634、安装在刀片安装部件633上的切削刀片635、及用于在与刀片安装部件633之间夹持固定该切削刀片635的紧固螺母638。
刀片安装部件633具有圆筒状的安装部633a以及设置在该安装部633a的一端的凸缘部633b，在安装部633a的另一端部(前端部)形成有外螺纹633c。另外，在旋转主轴632的前端面上在轴心形成有卡合凹部632a。
切削刀片635由铝等金属材料形成的中央部具有嵌合孔636a的环状衬套636、以及通过镀镍将磨料固定在该环状衬套636的一个侧面上并通过蚀刻除去环状衬套636的外周部而使成为切削刃的砂轮637突出的电铸砂轮刀片构成。此外，环状的衬套636的侧面形成有突出的环状的被抓持部636b。在该被抓持部636b的外周面上，形成有与构成后述切削刀片更换机构的刀片抓持机构的抓持爪相卡合的环状槽636c，这样构成的切削刀片635使环状衬套636的嵌合孔636a与刀片安装部件633的圆筒状的安装部633a相嵌合。而且，通过将紧固螺母638与圆筒状的安装部633a上形成的外螺纹633c相螺合，切削刀片635由刀片安装部件633的凸缘部633b和紧固螺母638夹持固定。另外，在紧固螺母638的侧面，设有4个分别保持90度相位的销嵌合孔638a，销嵌合孔638a与构成后述切削刀片更换机构的紧固螺母装拆机构的回转销相嵌合。而且，在紧固螺母638的外周面上，形成有与构成后述刀片更换机构的紧固螺母装拆机构的螺母抓持爪相卡合的环状槽638b。
另外，第1切削机构6a的旋转主轴632与第2切削机构6b的旋转主轴632，如图2所示，被配置为轴线方向沿箭头Y所示的分度进给方向。并且，安装在第1切削机构6a的旋转主轴632上的切削刀片633与安装在第2切削机构6b的旋转主轴632上的切削刀片633，相互对置地设置。
而且，图示实施方式中的主轴组件63具有如图5所示的覆盖上述主轴壳体631的主轴罩64和覆盖安装在该主轴罩64前端的上述切削刀片635的刀片罩65。刀片罩65由安装在主轴罩64前端的第1罩部件651，和安装在该第1罩部件651前表面的、并且被配置为壳向侧方移动的第2罩部件652构成，该第2罩部件652可以由图中未表示的气动活塞机构被定位在图5中实线所示的开放位置及图5中的双点划线所示的关闭位置上。该第2罩部件652，在切削时被定位在图5中双点划线所示的关闭位置，在更换切削刀片时被定位在图5中实线所示的开放位置。另外，第1罩部件651和第2罩部件652中分别设有切削液供给喷嘴66(图5中仅表示出设在第2罩部件652上的切削液供给喷嘴66)。设置在该第1罩部件651及第2罩部件652上的切削液供给喷嘴66，与图中未表示的切削液供给机构连接。
图示实施方式中的第1切削机构6a和第2切削机构6b具有用于使上述分度移动基台61、61沿一对导轨432、432向图2中箭头Y所示的分度进给方向移动的分度进给机构64、64。分度进给机构64、64分别由平行设置在一对导轨432、432之间的外螺杆641、可旋转地支承外螺杆641的一端部的轴承642、及与外螺杆641的另一端连结并正转或反转驱动该外螺杆641的脉冲马达643构成。另外，外螺杆641、641设置在分别与设在上述分度移动基台61、61上的退刀槽613、613相对应的高度的位置上。这样构成的分度进给机构64、64各自的外螺杆641、641与在上述分度移动基台61、61上形成的内螺纹614、614相螺合。由此，分度进给机构64、64，通过驱动各自的脉冲马达643、643而正转或反转驱动外螺杆641、641，从而可以使分度移动基台61、61沿着一对导轨432、432向图1中箭头Y所示的分度进给方向移动。在该分度移动基台61、61移动时，通过外螺杆641、641插入分度移动基台61、61上设置的退刀槽613、613，分度移动基台61、61的移动被允许。
而且，图示实施方式中的第1切削机构6a和第2切削机构6b，如图2及图3所示，具有用于使上述切深移动基台62、62沿着一对导轨612、612向箭头Z所示的切深进给方向移动的切深进给机构65、65。切深进给机构65、65分别由与一对导轨612、612平行设置的外螺杆651、可旋转地支持外螺杆651的一端部的轴承652、及与外螺杆651的另一端连结并正转或反转驱动该外螺杆651的脉冲马达653构成。这样构成的切深进给机构65、65，其各自的外螺杆651与上述切深移动基台62的被支持部621上形成的内螺纹622a相螺合。由此，切深进给机构65、65分别通过驱动脉冲马达653来正转或反转驱动外螺杆651，从而可以使切深移动基台62沿一对导轨622、622向图1及图3中箭头Z所示的切深进给方向移动。
再参照图1继续说明，图示实施方式中的切削装置具有用于更换安装在上述旋转主轴632上的切削刀片635的切削刀片更换机构7。切削刀片更换机构7设置在上述门形支持架4的后方(设置有第1切削机构6a及第2切削机构6b的一侧)。该切削刀片更换机构7具有设置在上述门形的支持架4的后方两侧的第1刀架71a和第2刀架71b、设置在该第1刀架71a和第2刀架72b之间的引导机构72、及能沿该引导机构72移动的可动基板73(参照图7)。
第1刀架71a和第2刀架71b分别设置在远离上述旋转主轴632的位置上，并隔着上述引导机构72相对置地设置。该第1刀架71a和第2刀架71b，如图6所示，具有正方形的支持基台711、安装在该支持基台711下表面的旋转轴712、及旋转驱动该旋转轴712的脉冲马达713。支持基台711的4个侧面分别设有刀片收纳部711a、711b、711c、711d。支持基台711的刀片收纳部711a、711b、711c、711d中分别设有收纳应更换切削刀片的未使用刀片收纳机构714和收纳已使用的切削刀片的已使用刀片收纳机构715。
未使用刀片收纳机构714分别由一端被安装在支持基台711的侧面的支持轴714a、嵌插在该支持轴714a上的环状推压部件714b、及设置在该推压部件714b及支持基台711之间的弹力非常弱的压缩卷簧714c构成。另外，在支持轴714a的另一个端面形成有卡合凹部714d。而且，在支持轴714a上设置有，在切削刀片635插入到其另一个端部外周面上的状态下限制位置的限制机构714e。该限制机构714e由滚珠以及将该滚珠向径向外侧推压的弹簧构成，并且在作用于滚珠的力达到规定的值之前使限制功能一直起作用。由此，通过限制机构714e来限制上述推压部件714b向支持轴714a的另一端侧的移动。这样构成的未使用刀片收纳机构714上，设置在未使用的切削刀片635的衬套636上的嵌合孔636a嵌插到支持轴714a上，从而收纳多个刀片。此时使上述推压部件714b克服压缩卷簧714c的弹力而后退。并且，使上述限制机构714e的滚珠后退，由限制机构714e将切削刀片635定位到支持轴714a的一端侧。这样，被嵌插到支持轴714a上的切削刀片635借助于压缩卷簧714c的弹力通过推压部件714b被压向限制部件714e。因此，压缩卷簧714c及推压部件714b作为推压机构起到将切削刀片635向限制机构714e推压的作用。图示实施方式中，设置在刀片收纳部711a上的未使用刀片收纳机构714中收纳由上述电铸砂轮刀片构成的切削刀片635，设置在刀片收纳部711b上的未使用刀片收纳机构714中收纳例如由树脂结合剂(レジンボンド)砂轮刀片构成的切削刀片，设置在刀片收纳部711c上的未使用刀片收纳机构714中收纳例如由金属结合剂(メタルボンド)砂轮刀片构成的切削刀片，设置在刀片收纳部711d上的未使用刀片收纳机构714中收纳例如V槽成形用的切削刀片。
而且，已使用刀片收纳部715也同上述未使用刀片收纳部714一样，分别由一端安装在支持基台711上的支持轴715a、嵌插在该支持轴715上的环状推压部件715b、及设置在该推压部件715和支持基台711之间的弹力非常弱的压缩卷簧715c构成。在支持轴715a的另一端面上形成卡合凹部715d。另外，在支持轴715a上设置有，在切削刀片635插入到另一端外周面上的状态下限制位置的限制机构715e。该限制机构715e由滚珠以及将该滚珠压向径向外侧的弹簧构成，并且在作用于滚珠的力达到规定的值之前使限制功能一直起作用。由此，由限制机构715e来限制上述推压部件715b向支持轴715a的另一端侧的移动。这样构成的已使用刀片收纳机构715上，设置在已使用的切削刀片635的衬套636上的嵌合孔636a嵌插到支持轴715a上，从而收纳多个刀片。这时，使上述推压部件715b克服压缩卷簧715c的弹力而后退。并且，使上述限制机构715e的滚珠后退，由限制机构715e将切削刀片635定位在支持轴715a的一端侧。这样，被嵌插在支持轴715a上的切削刀片635借助于压缩卷簧715c的弹力通过推压部件715b被向限制部件715e推压。因此，压缩卷簧715c及推压部件715b作为推压机构起到将切削刀片635向限制机构715e推压的作用。
上述旋转轴712由安装在支持基台711下表面、图中未表示的轴承机构可旋转地支承。上述脉冲马达713，其驱动轴713a由图中未表示的连结机构传动连结到旋转轴712上，使支持基台711回转，将刀片收纳部711a、711b、711c、711d有选择地定位在后述的刀片更换区域中。因此，脉冲马达713作为刀片收纳部定位机构起到使刀片收纳部711a、711b、711c、711d有选择地定位在后述的刀片更换区域中的作用。
上述引导机构72，如图7所示，具有矩形引导板721和设置在该引导板721两侧的向箭头X所示的切削进给方向延伸的一对导轨722、722。这样构成的引导机构72被安装在图中未表示的固定部件上。
上述可动基板73的一端，如图8所示，安装有L字型的被引导部件74，该被引导部件74的两侧设置有与上述一对导轨722、722相卡合的一对被引导轨741、741。通过这一对被引导轨741、741与上述一对导轨722、722相卡合，可动基板73借助于被引导部件74，沿一对导轨722、722可移动地被支持。此外，在被引导部件74的上表面安装着具有内螺纹742a的移动块742。
在构成上述引导机构72的引导板721的下表面，如图7的部分剖开视图所示，设置有使上述可动基板73沿一对导轨722、722移动的定位机构75。该定位机构75由与上述一对被引导轨741、741平行地设置且与上述移动块742的内螺纹742a相螺合的外螺杆751、以及与该外螺杆751的一端连结并安装在引导板721的下表面的脉冲马达752构成。而且，外螺杆751的另一端由安装在引导板721下表面的轴承753可旋转地支承。这样构成的定位机构75，通过令脉冲马达752正转或反转，从而使可动基板73沿一对导轨722、722向图7中箭头X所示的方向移动。此外，定位机构75起到紧固螺母装拆机构定位机构、和切削刀片装拆机构定位机构的作用，其中，紧固螺母装拆机构定位机构将后述的第1紧固螺母装拆机构及第2紧固螺母装拆机构定位在与上述旋转主轴632的前端面对置的刀片装拆位置上，而切削刀片装拆机构定位机构将后述的切削刀片装拆机构定位在与旋转主轴632的前端面对置的刀片装拆位置、在第1刀架71a及第2刀架71b的刀片更换区域中与未使用刀片收纳机构714对置的未使用刀片接收位置、以及与已使用刀片收纳机构715对置的已使用刀片收纳位置上。
基于图8继续说明，在上述可动基板73的上表面设有用于装拆上述主轴组件63的紧固螺母638的第1紧固螺母装拆机构8a及第2紧固螺母装拆机构8b、和用于将切削刀片635在旋转主轴632的前端装拆的第1刀片装拆机构9a及第2刀片装拆机构9b。而且，第1紧固螺母装拆机构8a及第1刀片装拆机构9a、与第2紧固螺母装拆机构8b及第2刀片装拆机构9b在可动基板73的上表面线对称地设置。第1紧固螺母装拆机构8a及第2紧固螺母装拆机构8b被设置在可动基板73上表面设有的导轨731上，并且沿导轨731被可移动地支持着。该第1紧固螺母装拆机构8a及第2紧固螺母装拆机构8b分别具有螺母回转机构81、螺母抓持机构82及移动机构83。
参照图8及图9说明上述螺母回转机构81。
图示实施方式中的螺母回转机构81具有设置在上述导轨731上的马达箱811、设置在该马达箱811内的电动马达812、及与该电动马达812的驱动轴812a连结的回转部件813。在马达箱811的底壁811a上设有与上述导轨731相卡合的被引导槽811b，通过该被引导槽811b与导轨731相卡合，马达箱811沿导轨731可移动地被支持。电动马达812在图示的实施方式中，若是正转则使上述紧固螺母638向拧松的方向旋转，若是反转则使紧固螺母638向拧紧的方向旋转。
上述回转部件813的图9中的右端部设置有4个从右端面突出的分别保持90度相位的回转销814。该回转销814的基端(图9中的左端)具有圆形的卡合部814a，该卡合部814a被可滑动地设置在回转部件813的图9中的右端部上设有的气缸孔813a中。在气缸孔813a内设有压缩弹簧815，由该压缩弹簧815对回转销814施力使其向图9中的右方移动。另外，在气缸孔813a的图9中的右端设置有与回转销814的卡合部814a相卡合并限制向回转销814的右方移动的止动部813b。上述4个回转销814被设置在与上述紧固螺母638上设有的4个销嵌合孔638a相嵌合的位置上。
上述螺母抓持机构82由设置在上述回转部件813的外周上的分别保持90度相位的4个抓持部件821、使该4个抓持部件821在图9中由实线表示的开放位置及由双点划线表示的抓持位置上工作的工作环822、及使该工作环822在图9中由实线表示的后退位置和由双点划线表示的作用位置上工作的气缸823构成。抓持部件821，其前端(图9中的右端)各有抓持爪821a，其基端部(图9中的左端部)通过支轴824被可摇动地支持在上述回转部件813上。在被这样支持的抓持部件821和回转部件813之间设置有压缩弹簧825，由该压缩弹簧825，对抓持部件821的抓持爪821a一侧以支轴824为中心总是向径向外侧即开放位置施力。
工作环822具有设置在图9中的左端部的被引导部822a和设置在图9中的右端部的工作部822b，被引导部822a可移动地支持在回转部件813上。而且，工作环822的工作部822b与上述抓持部件821抵接。上述气缸823被设置在上述马达箱811的上壁811c上，其活塞杆823a被连结到工作环822上。
这样构成的螺母抓持机构82，当从图9中由实线表示的后退位置开始使气缸823工作，从而将工作环822移动到由双点划线表示的作用位置上时，则抓持部件821就从由实线表示的开放位置开始动作到双点划线表示的抓持位置上。这样，在抓持部件821动作到抓持位置时，就可以使抓持爪821a与在上述紧固螺母638的外周面上形成的环状槽638b相卡合。
上述移动机构83，如图8所示，由与导轨731平行设置的气缸831、和将该气缸831的活塞杆831a与上述马达箱811相连结的连结部件832构成。通过使气缸831工作，借助于连结部件832使马达箱811沿导轨731移动。
接下来，参照图8及图10对上述第1刀片装拆机构9a和第2刀片装拆机构9b进行说明。
图示实施方式中的第1刀片装拆机构9a和第2刀片装拆机构9b设置在可动基板73上表面设置的导轨732上，并沿该导轨732被可移动地支持着。该第1刀片装拆机构9a和第2刀片装拆机构9b分别具有第1刀片抓持机构91a和第2刀片抓持机构91b、安装有该第1刀片抓持机构91a和第2刀片抓持机构91b的支持板92、及使该支持板92回转的脉冲马达93(参照图10)。
由于第1刀片抓持机构91a和第2刀片抓持机构91b实质上是同一结构，因此对同一部件赋予同一符号进行说明。
第1刀片抓持机构91a和第2刀片抓持机构91b具有用于抓持上述切削刀片635的衬套636的外周的多个(图示实施方式中为4个)抓持部件911、使该4个抓持部件911动作的抓持部件动作机构912、及与设置在4个抓持部件911的中心并与上述旋转主轴632的前端面上形成的卡合凹部632a相卡合的定位机构913。
4个抓持部件911沿着抓持部件动作机构912的外周保持90度的相位被设置在周向上，其前端具有抓持爪911a。抓持部件动作机构912构成为使4个抓持部件911分别向径向动作，并被安装在支持板92上。定位机构913由安装在抓持部件动作机构912的端面中心的杆913a、被可滑动地安装在该杆913a的前端部并且其前端形成圆锥形的定位部件913b、及设置在该定位部件913b与抓持部件动作机构912的端面之间的压缩弹簧913c构成。另外，在定位部件913b和杆913a之间，设置有为了防止从图示的状态中，定位部件913b从杆913a脱离而设置的止动机构。
在上述第1刀片抓持机构91a和第2刀片抓持机构91b的支持板92的中心，安装有如图10所示的回转轴921。将回转轴921的端面上形成的螺栓(ねじ)部921a插入到设在支持板92中心的孔中，通过该螺栓部921a与螺母922的螺合，回转轴921被安装在支持板92上。另外，在回转轴921和支持板92之间，设置有图中未表示的限制相对旋转的旋转限制机构。该回转轴921与脉冲马达93的驱动轴93a连结。脉冲马达93被设置在导轨732上设置的马达箱94内。在马达箱94的底壁94a上设有与上述导轨732相卡合的被引导槽94b，通过将该被引导槽94b与导轨732相卡合，马达箱94沿导轨732可移动地被支持。
图示实施方式中的第1刀片装拆机构9a和第2刀片装拆机构9b如图8所示，具有使上述马达箱94沿导轨732移动的移动机构95。该移动机构95由与导轨732平行设置的气缸951、和将该气缸951的活塞杆951a与上述马达箱94相连结的连结部件952构成。通过使气缸951工作，借助于连结部件952使马达箱94沿导轨732移动。
如上构成的第1紧固螺母装拆机构8a及第2紧固螺母装拆机构8b、和第1刀片装拆机构9a及第2刀片装拆机构9b，作为刀片更换机构起到将安装在上述旋转主轴632上的已使用切削刀片与被收纳在上述第1刀架71a及第1刀架71b上的未使用切削刀片进行更换的作用。
图示实施方式中的切削装置如上所述构成，下面主要参照图1及图2对其动作进行说明。
首先，对被加工物的切削加工进行说明。
由图中未表示的被加工物搬运机构将半导体晶片等被加工物搬运到第1卡台34a上。这时第1卡台34a被定位在图1所示的被加工物装卸位置上。载置于第1卡台34a上的被加工物通过图中未表示的吸引机构的动作，被吸引保持在第1卡台34a上(第1被加工物保持工序)。
如上所述的吸引保持了被加工物的第1卡台34a，通过第1切削进给机构37a的动作，被定位在第1对准机构5a的摄像机构53的正下方。在第1卡台34a被定位在摄像机构53的正下方之后，由摄像机构53对保持在第1卡台34a上的被加工物的表面进行摄像，并检测出在被加工物的表面上形成的切削区域。然后，使第1切削机构6a的分度进给机构64及第2切削机构6b的分度进给机构64工作，实施将它们各自的切削刀片635与由上述摄像机构53检测出的切削区域进行对位的对准(第1对准工序)。
对被保持在第1卡台34a上的被加工物实施第1对准工序的期间，由图中未表示的被加工物搬运机构将被加工物搬运到定位在图1所示的被加工物装卸位置的第2卡台34b上。载置于第2卡台34b上的被加工物，通过图中未表示的吸引机构的动作，被吸引保持在第2卡台34b上(第2被加工物保持工序)。
在被加工物被吸引保持在第2卡台34b上之后，第2卡台34b通过第2切削进给机构37b的动作被定位在第2对准机构5b的摄像机构53的正下方。然后，实施由第2对准机构5b检测出第2卡台34b所吸引保持的被加工物的待切削区域的第2对准工序。另外，第2对准工序与上述第1对准工序同样地实施。
另一方面，在上述第1对准工序结束之后，将第1卡台34a移动到切削区域。并且，将第1切削机构6a的切削刀片635和第2切削机构6b的切削刀片635定位在由第1卡台34a保持着的被加工物的切削区域。然后，通过在第1切削机构6a的切削刀片635和第2切削机构6b的切削刀片635旋转的同时将第1卡台34a切削送进，从而对由第1卡台34a保持的被加工物实施规定的切削加工(第1切削工序)。
在上述第1切削工序结束之后，将保持有实施完上述第2对准工序的被加工物的第2卡台34b移动到切削区域。然后，在实施了上述第1切削工序之后，通过第1切削机构6a及第2切削机构6b，与上述第1切削工序同样地，对被第2卡台34b保持的被加工物实施第2切削工序。
保持有结束了上述第1切削工序的加工完成的被加工物的第1卡台34a，从切削区域向被加工物装卸位置移动。在这里，解除对第1卡台34a上保持的加工完成的被加工物的吸引保持。然后，加工完成的被加工物由图中未表示的被加工物搬运机构搬运到下一工序。
如上，在将被加工物搬运到了下一工序之后，实施将下一半导体晶片10保持在第1卡台34a上的上述第1被加工物保持工序。然后，依次实施上述第1对准工序、第1切削工序。
另一方面，保持有实施了上述第2切削工序的加工完成的被加工物的第2卡台34b，从切削区域向被加工物装卸位置移动。在这里，解除对第2卡台34b上保持着的加工完成的被加工物的吸引保持。然后，加工完成的被加工物由图中未表示的被加工物搬运机构搬运到下一工序。这样，在将加工完成的被加工物搬运到了下一工序之后，实施将下一个被加工物保持在第2卡台34b上的上述第2被加工物保持工序。然后，依次实施上述第2对准工序、第2切削工序。
对预定枚数的被加工物实施上述切削加工，被加工物的种类及加工条件变化了之后，则切削刀片也需要更换为适合于变化后的被加工物及加工条件的切削刀片。下面参照图11至图17对切削刀片635的更换作业进行说明。
例如，第1刀架71a及第2刀架71b的刀片收纳部711a中收纳着由电铸砂轮刀片构成的切削刀片635，刀片收纳部711b中收纳着由树脂结合剂砂轮刀片构成的切削刀片635，在将安装在上述旋转轴上的电铸砂轮刀片构成的切削刀片635更换为由树脂结合剂砂轮刀片构成的切削刀片的情况下，使第1刀架71a及第2刀架71b的脉冲马达713工作，将支持基台711的刀片收纳部711b定位在图11所示的与设置有上述第1紧固螺母装拆机构8a及第2紧固螺母装拆机构8b和第1刀片装拆机构9a及第2刀片装拆机构9b的引导机构72相对置的刀片更换区域。然后，令定位机构75(参照图7)工作，使可动基板73沿一对导轨722、722移动，将第1刀片装拆机构9a及第2刀片装拆机构9b的第1刀片抓持机构91a定位在与第1刀架71a及第2刀架71b上的收纳未使用的切削刀片635的未使用刀片收纳机构714相对置的未使用刀片接收位置上。接下来，使移动机构95工作，使第1刀片抓持机构91a向未使用刀片收纳机构714前进，并使定位部件913b与设置在未使用刀片收纳机构714的支持轴714a的另一端面上所设置的卡合凹部714d相卡合。然后，第1刀片抓持机构91a的抓持部件动作机构912工作，令4个抓持部件911向径向内侧动作，使设在4个抓持部件911前端的抓持爪911a与形成在切削刀片635的环状衬套636上的环状槽636c相卡合。其结果，收纳在刀片收纳部711b中的由树脂结合剂砂轮刀片构成的未使用切削刀片635被4个抓持部件911抓持(未使用切削刀片抓持工序)。
在实施了上述未使用切削刀片抓持工序之后，令移动机构95工作，使第1刀片抓持机构91a后退，并且，令上述定位机构75工作，如图2所示，将第1紧固螺母装拆机构8a及第2紧固螺母装拆机构8b的螺母回转机构81及螺母抓持机构82定位在与旋转主轴632相对置的刀片装拆位置上。然后，令移动机构83工作，使螺母回转机构81及螺母抓持机构82向旋转主轴632前进。其结果，设置在回转部件813上的4个回转销814与紧固螺母638的端面抵接，并克服压缩弹簧815的弹力而后退。而且，令螺母抓持机构82的气缸823工作，将工作环822移动到图9中由双点划线表示的作用位置，通过使抓持部件821作用至由双点划线表示的抓持位置，使抓持爪821a与在紧固螺母638的外周面上形成的环状槽638b相卡合。接下来，若正转驱动电动马达812，则当4个回转销814与在紧固螺母638上形成的4个销嵌合孔638a吻合之后嵌合到4个销嵌合孔638a中。其结果，电动马达812的正转驱动力借助于4个回转销814被传递至紧固螺母638，将紧固螺母638拧松并从刀片安装部件633卸下。这样从安装部件633卸下的紧固螺母638由螺母抓持机构82的抓持部件821抓持着(紧固螺母卸下工序)。另外，实施紧固螺母卸下工序的时候，尽管图12中省略示出，但主轴组件63的第2罩部件652被定位在图5中由实线表示的开放位置上。
在实施了上述紧固螺母卸下工序之后，令移动机构83工作，使螺母回转机构81及螺母抓持机构82后退，并且，令上述定位机构75工作，如图13所示，将第1刀片装拆机构9a及第2刀片装拆机构9b的第2刀片抓持机构91b定位在与旋转主轴632对置的刀片装拆位置。接下来，令移动机构95工作，使第2刀片抓持机构91b向旋转主轴632前进，使定位部件913b与在旋转主轴632的前端面上形成的卡合凹部632a相卡合。然后，令第2刀片抓持机构91b的抓持部件动作机构912工作，使4个抓持部件911向径向内侧动作，并使设置在4个抓持部件911的前端的抓持爪911a与在切削刀片635的环状衬套636上形成的环状槽636c相卡合。其结果，使用后的由电铸砂轮刀片构成的切削刀片635被4个抓持部件911抓持(已使用切削刀片卸下工序)。
实施了上述已使用切削刀片卸下工序之后，如图14所示，令移动机构95工作使第2刀片抓持机构91b后退，并且，令脉冲马达93(参照图10)工作使支持板92回转180度，使第1刀片抓持机构91a和第2刀片抓持机构91b反转。其结果，上述未使用切削刀片抓持工序中抓持了未使用的切削刀片635的第1刀片抓持机构91a，被定位在与旋转主轴632对置的刀片装拆位置上(切削刀片抓持机构反转工序)。
接下来，如图15所示，令移动机构95工作，使第1刀片抓持机构91a向旋转主轴632前进，使定位部件913b与在旋转主轴632的前端面上形成的卡合凹部632a相卡合。这时，由第1刀片抓持机构91a的4个抓持部件911抓持着的未使用的切削刀片635，其环状衬套636的嵌合孔636与刀片安装部件633的圆筒状的安装部633a相嵌合。然后，令第1刀片抓持机构91a的抓持部件动作机构912工作，使4个抓持部件911向径向外侧动作，4个抓持部件911对切削刀片635的抓持被解除。其结果，未使用的切削刀片635被安装在刀片安装部件633的圆筒状的安装部633a上(未使用切削刀片安装工序)。
实施了上述未使用切削刀片安装工序之后，令移动机构95工作，使第1刀片抓持机构91a后退，并且，令定位机构75工作，如图16所示，将第1紧固螺母装拆机构8a及第2紧固螺母装拆机构8b的螺母回转机构81b、以及在上述紧固螺母卸下工序中抓持了紧固螺母638的螺母抓持机构82，定位在与旋转主轴632对置的刀片装拆位置。接下来，令移动机构83工作，使螺母回转机构81及螺母抓持机构82向旋转主轴632前进。其结果，由螺母抓持机构82抓持的紧固螺母638与刀片安装部件633的圆筒状的安装部633a抵接。然后，若反转驱动电动马达812，则借助于螺母回转机构81的4个回转销814，旋转力被传递到紧固螺母638上，紧固螺母638被螺合紧固在安装部633a上形成的外螺纹633c上。接下来，令螺母抓持机构82的气缸823工作，使工作环822从图9中由双点划线表示的作用位置移动到由实线所示的后退位置，由此，使抓持部件821从由双点划线表示的抓持位置向由实线表示的开放位置动作。其结果，未使用的切削刀片635由刀片安装部件633的凸缘部633b和紧固螺母638挟持固定(未使用切削刀片固定工序)。
实施了上述未使用切削刀片固定工序之后，令移动机构83工作，使螺母回转机构81及螺母抓持机构82后退，并且，令定位机构75工作使可动基板沿一对导轨722、722移动，将第1刀片装拆机构9a和第2刀片装拆机构9b的第2刀片抓持机构91b(抓持着已使用切削刀片)定位在与第1刀架71a及第1刀架71b上的已使用刀片收纳机构715相对置的已使用刀片收纳位置上。这时，令第1刀架71a及第2刀架71b的脉冲马达713工作，将支持基台711的收纳由电铸砂轮刀片构成的切削刀片635的刀片收纳部711a，定位在如图17所示的与设置有上述第1紧固螺母装拆机构8a及第2紧固螺母装拆机构8b和第1刀片装拆机构9a及第2刀片装拆机构9b的引导机构72相对置的刀片更换区域。接下来，如图17所示，令移动机构95工作，使第2刀片抓持机构91b向已使用刀片容纳机构715前进，使定位部件915b与在已使用刀片收纳机构715的支持轴715a的另一端面上设置的卡合凹部715d相卡合，并且，将由第2刀片抓持机构91b抓持的由电铸砂轮刀片构成的已使用切削刀片635嵌合收纳到已使用刀片收纳机构715的支持轴715a上。然后，解除第2刀片抓持机构91b对已使用切削刀片635的抓持(已使用切削刀片收纳工序)。接下来，令移动机构95工作，使第2刀片抓持机构91b后退，恢复到图8所示的状态。另外，在如上所述的更换后的已使用切削刀片635未达到寿命的情况下，也可以将其收纳到未使用刀片收纳机构714里。
如上，图示实施方式中的切削刀片更换机构7，其第1刀架71a及第2刀架71b具有包括多个刀片收纳部711a、711b、711c、711d的支持基台711，由于在该多个刀片收纳部里设置有收纳应更换切削刀片635的未使用刀片收纳机构714，因此可以事先收纳多个种类的切削刀片。相应地，在被加工物的种类及加工条件变化了的情况下，不需要每次都替换被收纳在刀架上的切削刀片，就可以选择并更换适合已变化了的被加工物及加工条件的切削刀片。
以上，基于图示实施方式对本发明进行了说明，但本发明不仅仅限定于本实施方式，在本发明的主旨的范围内也可以进行多种变形。例如，图示的实施方式示出了与第1切削机构6a及第2切削机构6b相对应地具有第1紧固螺母装拆机构8a及第2紧固螺母装拆机构8b、和第1刀片装拆机构9a及第2刀片装拆机构9b的例子，然而，当切削机构为1个的情况下，具有1个紧固螺母装拆机构和刀片装拆机构即可。
权利要求
1.一种切削装置，其特征在于，具有卡台，保持被加工物；切削机构，具备切削由该卡台保持的被加工物的切削刀片、和安装了该切削刀片的旋转主轴；刀架，收纳应更换的切削刀片；以及刀片更换机构，对安装在该旋转主轴上的切削刀片和收纳在该刀架中的应更换的切削刀片进行更换，该刀架具备收纳应更换的多个种类的切削刀片的多个刀片收纳部。
2.如权利要求1所述的切削装置，其特征在于，在该多个刀片收纳部中，分别设有收纳应更换的切削刀片的未使用刀片收纳机构、和收纳曾安装在该旋转主轴上的切削刀片的已使用刀片收纳机构。
3.如权利要求1或2所述的切削装置，其特征在于，该刀架具备具有该多个刀片收纳部的支持基台、和有选择地将设置在该支持基台上的该多个刀片收纳部定位在刀片更换区域的刀片收纳部定位机构。
全文摘要
本发明提供一种具有切削刀片更换功能的切削装置，即使在被加工物的种类及加工条件不同的情况下，也可以对应于被加工物的种类及加工条件更换与之相适应的切削刀片。本发明的切削装置具有卡台，保持被加工物；切削机构，具备切削由该卡台保持的被加工物的切削刀片、和安装了该切削刀片的旋转主轴；刀架，收纳要更换的切削刀片；以及刀片更换机构，对安装在该旋转主轴上的切削刀片和收纳在该刀架中的应更换的切削刀片进行更换，该刀架备有收纳应更换的多个种类的切削刀片的多个刀片收纳部。
文档编号H01L21/304GK101028729SQ20071008437
公开日2007年9月5日 申请日期2007年2月28日 优先权日2006年2月28日
发明者关家一马, 石井茂 申请人:株式会社迪斯科