CN108296935B - 卡盘工作台和磨削装置 - Google Patents

Abstract

提供卡盘工作台和磨削装置，即使是有翘曲的板状工件，也能将其吸引保持在卡盘工作台的保持面上。卡盘工作台(10)具有：多孔板(11)，其具有对板状工件(W)进行吸引保持的保持面(11a)；以及框体(12)，其具有使保持面露出而对多孔板进行收纳的凹部(120)，框体具有：吸引孔(121)，其形成在凹部(120)的底面(120a)上，能够与吸引源(17)连通；以及水提供孔(124)，其在框体的上表面(123a)上开口而形成，能够与水提供源(19)连通，因此能够一边从水提供孔提供水而对板状工件的外周部(Wc)进行水封，一边利用保持面对板状工件进行吸引保持，因此即使是在外周部有翘曲的板状工件，也能够防止吸引力从卡盘工作台的保持面与板状工件的外周部之间泄漏，能够利用卡盘工作台可靠地对板状工件进行吸引保持。

Description

卡盘工作台和磨削装置

技术领域

本发明涉及对板状工件进行吸引保持的卡盘工作台以及对吸引保持在卡盘工作台上的板状工件实施磨削的磨削装置。

背景技术

对板状工件等被加工物进行磨削的磨削装置至少具有：卡盘工作台，其对板状工件进行吸引保持；磨削单元，其对卡盘工作台所吸引保持的板状工件进行磨削；暂放工作台，其对板状工件进行暂放；以及搬入单元，其将板状工件从暂放工作台搬入至卡盘工作台(例如，参照下述的专利文献1)。并且，在板状工件通过搬入单元从暂放工作台搬入至卡盘工作台并被吸引保持在卡盘工作台的保持面上之后，通过磨削单元磨削至规定的厚度。

但是，有时在板状工件的外周部产生翘曲(例如，参照下述的专利文献2)。即使将这样的板状工件搬入至卡盘工作台，外周部也会朝向从卡盘工作台的保持面离开的上方翘曲，因此无法利用保持面对板状工件进行充分地吸引保持。因此，例如在通过搬入单元将发生了翘曲的板状工件搬入至卡盘工作台时，搬入单元将板状工件的外周部朝向保持面按压至保持面，并且使保持面与吸引源连通而在保持面上对板状工件进行吸引保持。另外，例如在下述的专利文献3中，还提出了隔着弹性垫在卡盘工作台上对板状工件进行吸引保持的方法。在该方法中，当利用卡盘工作台的保持面对板状工件进行吸引时，弹性垫发生收缩而使板状工件沉入弹性垫中，因此能够解决板状工件的外周部的翘曲。

专利文献1：日本特开2001-313326号公报

专利文献2：日本特开2006-261415号公报

专利文献3：日本特开2015-199153号公报

但是，即使使用上述那样的方法，有时也会从卡盘工作台的保持面与板状工件的外周部之间的略微的间隙泄漏吸引力而无法利用保持面对板状工件的外周部进行吸引保持。当保持该状态而直接通过磨削单元开始板状工件的磨削时，存在板状工件从卡盘工作台偏离而无法进行加工的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供卡盘工作台和磨削装置，即使是有翘曲的板状工件，也能够将其吸引保持在卡盘工作台的保持面上。

本发明是一种卡盘工作台，其对板状工件进行吸引保持，其中，该卡盘工作台具有：多孔板，其具有对板状工件进行吸引保持的保持面；以及框体，其具有使该保持面露出而对该多孔板进行收纳的凹部，该框体具有：吸引孔，其形成在该凹部的底面上，能够与吸引源连通；以及水提供孔，其在该框体的上表面上开口而形成，能够与水提供源连通，其中，该框体的所述上表面围绕着该凹部中所收纳的该多孔板。

另外，本发明是一种磨削装置，其具有：保持单元，其供上述卡盘工作台以能够旋转的方式安装；磨削单元，其具有对该卡盘工作台所吸引保持的板状工件进行磨削的磨削磨具；以及搬入单元，其将板状工件搬入至该卡盘工作台，其中，在通过该搬入单元将板状工件搬入至该卡盘工作台并由该卡盘工作台对板状工件进行吸引保持时，从所述水提供孔向所述框体的上表面提供水而对板状工件的外周部进行水封，并且使吸引保持着板状工件的该卡盘工作台旋转而利用该磨削单元对板状工件进行磨削。

本发明的卡盘工作台具有：多孔板，其具有对板状工件进行吸引保持的保持面；以及框体，其具有使保持面露出而对多孔板进行收纳的凹部，框体具有：吸引孔，其形成在凹部的底面上，能够与吸引源连通；以及水提供孔，其在框体的上表面上开口而形成，能够与水提供源连通，其中，该框体的所述上表面围绕着凹部中所收纳的多孔板，因此能够从水提供孔提供水而对板状工件的外周部进行水封，同时能够利用保持面对板状工件进行吸引保持，因此即使是在外周部有翘曲的板状工件，也能够防止吸引力从卡盘工作台的保持面与板状工件的外周部之间泄漏，能够利用卡盘工作台的保持面可靠地对板状工件进行吸引保持。

另外，本发明的磨削装置构成为具有：保持单元，其供上述卡盘工作台以能够旋转的方式安装；磨削单元，其具有对卡盘工作台所吸引保持的板状工件进行磨削的磨削磨具；以及搬入单元，其将板状工件搬入至卡盘工作台，其中，在通过搬入单元将板状工件搬入至卡盘工作台并由卡盘工作台对板状工件进行吸引保持时，从所述水提供孔向所述框体的上表面提供水而对板状工件的外周部进行水封，并且使吸引保持着板状工件的卡盘工作台旋转而利用磨削单元对板状工件进行磨削，因此与上述同样地，即使是在外周部有翘曲的板状工件，也能够防止吸引力从卡盘工作台的保持面与板状工件的外周部之间泄漏。因此，能够防止在磨削中板状工件从卡盘工作台偏离的可能，能够利用卡盘工作台的保持面可靠地对板状工件进行吸引保持而实施磨削加工。

附图说明

图1是示出磨削装置的一例的结构的立体图。

图2是示出卡盘工作台、保持单元和搬入单元的结构的剖视图。

图3是示出卡盘工作台的结构的分解立体图。

图4是示出卡盘工作台的结构的立体图。

图5的(a)、(b)是示出通过搬入单元来接受暂放于暂放工作台的板状工件的状态的剖视图。

图6的(a)、(b)是示出通过搬入单元将板状工件交接至卡盘工作台的状态的剖视图。

图7是示出一边对吸引保持在卡盘工作台上的板状工件的外周部进行水封一边对板状工件进行磨削的状态的剖视图。

标号说明

1：磨削装置：2：装置基台：3a、3b：载台；4a、4b：盒；5：搬入搬出单元；6：暂放工作台；7：清洗单元；8：转台；9、9a：搬入单元；90：搬送垫；91：臂部；92：轴部；93：电动机；94：吸引源；10：卡盘工作台；11：多孔板；11a：保持面；12：框体；120：凹部；120a：底面；121：吸引孔；122：吸引槽；123：凸部；123a：上表面；124：水提供孔；13：保持单元；130：基座；14：旋转单元；15：旋转接头；16：吸引路；17：吸引源；17a：吸引阀；18：水路；19：水提供源；19a：供水阀；20A、20B：磨削单元；21：主轴；22：电动机；23：主轴壳体；24：支座；25：安装座；26a、26b：磨削磨轮；27a、27b：磨削磨具；28、29：柱；30A、30B：磨削进给单元；31：滚珠丝杠；32：电动机；33：导轨；34：升降板；40：厚度测量单元；41：第一测量仪；41：第二测量仪；100：水层。

具体实施方式

图1所示的磨削装置1具有在Y轴方向上延伸的装置基台2，在装置基台2的-Y方向侧相邻地配设有载台3a、3b。在载台3a上载置有对磨削前的板状工件进行收纳的盒4a，在载台3b上载置有对磨削后的板状工件进行收纳的盒4b。在与盒4a和盒4b对置的位置配设有搬入搬出单元5，该搬入搬出单元5进行板状工件从盒4a的搬出，并且进行板状工件向盒4b的搬入。在搬入搬出单元5的可动范围内配设有：暂放工作台6，其用于暂放板状工件；以及清洗单元7，其对磨削后的板状工件上附着的磨削屑进行清洗而去除。

在装置基台2的中央部配设有能够旋转的转台8。在转台8上具有例如三个保持单元13，这些保持单元13供对板状工件进行吸引保持的卡盘工作台10以能够旋转的方式安装。转台8进行旋转，从而能够使保持单元13公转，使保持单元13在相对于卡盘工作台10进行板状工件的装卸的装卸区域P1与对板状工件进行粗磨削/精磨削的磨削区域P2之间移动。

在装置基台2的+Y方向侧的端部，竖立设置有在Z轴方向上延伸的柱28。在柱28的前方侧借助磨削进给单元30A配设有磨削单元20A。磨削单元20A具有：主轴21，其具有Z轴方向的轴心；电动机22，其与主轴21的一端连接；主轴壳体23，其以能够旋转的方式围绕并支承主轴21；支座24，其对主轴壳体23进行保持；磨削磨轮26a，其借助安装座25装卸自如地安装在主轴21的下端；以及粗磨削用的磨削磨具27a，其呈圆环状粘固在磨削磨轮26a的下部。并且，通过电动机22进行驱动而使主轴21旋转，能够以规定的旋转速度使磨削磨轮26a旋转。

磨削进给单元30A具有：滚珠丝杠31，其在Z轴方向上延伸；电动机32，其与滚珠丝杠31的一端连接；一对导轨33，它们配设在柱28上，与滚珠丝杠31平行地延伸；以及升降板34，其一个面与支座24连结。一对导轨33与升降板34的另一个面滑动接触，滚珠丝杠31与形成在升降板34的中央部的螺母螺合。通过电动机32使滚珠丝杠31转动，从而能够对磨削单元20A与升降板34一起沿着一对导轨33在Z轴方向上进行磨削进给。

在装置基台2的+Y方向侧的端部，在与柱28之间隔着规定的间隔竖立设置有柱29。在柱29的前方侧借助磨削进给单元30B配设有磨削单元20B。磨削单元20B具有：磨削磨轮26b，其借助安装座25装卸自如地安装在主轴21的下端；以及精磨削用的磨削磨具27b，其呈圆环状地粘固在磨削磨轮26b的下部，除了这些以外，是与磨削单元20A相同的结构。在磨削单元20B中，通过电动机22进行驱动而使主轴21旋转，能够以规定的旋转速度使磨削磨轮26b旋转。

磨削进给单元30B也是与磨削进给单元30A相同的结构。即，磨削进给单元30B具有：滚珠丝杠31；电动机32，其与滚珠丝杠31的一端连接；一对导轨33，它们配设在柱29上，与滚珠丝杠31平行地延伸；升降板34，其一个面与支座24连结，通过电动机32使滚珠丝杠31转动，从而能够对磨削单元20B与升降板34一起沿着一对导轨33在Z轴方向上进行磨削进给。

在磨削单元20A和磨削单元20B的下方侧分别配设有对板状工件的厚度进行测量的厚度测量单元40。厚度测量单元40具有接触式的第一测量仪41和第二测量仪42。在厚度测量单元40中，利用第一测量仪41对保持在卡盘工作台10上的板状工件的高度进行测量，并且利用第二测量仪42对卡盘工作台10的高度进行测量，从而能够计算出各自的测量值之差来作为板状工件的厚度。

在暂放工作台6的附近配设有搬入单元9，其将暂放于暂放工作台6的磨削前的板状工件搬入至定位于装卸区域P1的卡盘工作台10。另外，在清洗单元7的附近配设有搬入单元9a，其将吸引保持在定位于装卸区域P1的卡盘工作台10上的磨削后的板状工件搬入至清洗单元7。

如图2所示，搬入单元9、9a具有：搬送垫90，其具有对板状工件进行吸引保持的吸引面90a；臂部91，其一端与搬送垫90连结；轴部92，其与臂部91的另一端连接，能够旋转和升降；以及电动机93，其与轴部92连接。在搬送垫90上连接有吸引源94，使吸引源94的吸引力作用于吸引面90a从而能够对板状工件进行吸引保持。在搬入单元9中，通过电动机93进行驱动而使轴部92旋转，能够使臂部91在水平方向上旋转，从而使搬送垫90在图1所示的暂放工作台6与定位于装卸区域P1的卡盘工作台10之间移动。另外，在搬入单元9a中，当电动机93进行驱动而轴部92旋转时，能够使臂部91在水平方向上旋转，从而使搬送垫90在定位于装卸区域P1的卡盘工作台10与清洗单元7之间移动。另外，在搬入单元9、9a中，当轴部92升降时，臂部91在上下方向(Z轴方向)上升降，从而能够使搬送垫90升降。

如图2所示，卡盘工作台10具有：多孔板11，其具有对板状工件进行吸引保持的保持面11a；以及框体12，其具有使保持面11a露出并对多孔板11进行收纳的凹部120。框体12安装在构成保持单元13的基座130上。在基座130的下端连接有旋转接头15。在框体12和旋转接头15中形成有作为吸引力的通道的吸引路16，吸引源17经由吸引阀17a而与吸引路16连接。另外，在框体12和旋转接头15中形成有作为水的流路的水路18，水提供源19经由供水阀19a而与水路18连接。在旋转接头15上连接有旋转单元14，其使安装在基座130上的卡盘工作台10旋转。

图3示出多孔板11被收纳在框体12中之前的状态。多孔板11例如形成为圆盘状，由多孔陶瓷等多孔质部件构成。本实施方式所示的多孔板11的保持面11a与板状工件形成为相似形，且具有与板状工件大致相同的面积。在框体12上形成有环状的凸部123，该凸部123的内侧的区域成为根据多孔板11的形状而形成的凹部120。即，框体12的凹部120的内径形成得略微大于多孔板11的外径，从而能够在凹部120中嵌入多孔板11。

为了将多孔板11的下表面11b水平地固定，凹部120的底面120a形成为平坦面。在凹部120的底面120a的中央形成有如图2所示的吸引孔121，其通过吸引路16而能够与吸引源17连通。另外，在凹部120的底面120a上，在低于底面120a的位置形成有吸引槽122。通过吸引孔121在吸引槽122产生负压，从而将吸引力传递至嵌合在凹部120中的多孔板11，从而能够在保持面11a上发挥吸引作用。另外，在图示的例子中，在凹部120的底面120a的中央仅形成有一个吸引孔121，但对于吸引孔121的数量、位置没有限定。因此，也可以使吸引孔121的数量增加至两个以上，并分别形成在底面120a的期望的位置。

如图2所示，框体12的凸部123的上表面123a设定成与当多孔板11嵌合在凹部120中时的保持面11a相同的高度位置，成为基准面。并且，在板状工件的磨削时，上述第二测量仪42与上表面123a接触而对卡盘工作台10的高度进行测量。

在凸部123的上表面123a上形成有多个能够通过水路18而与水提供源19连通的水提供孔124。水提供孔124在凸部123的上表面123a上开口，能够朝向上表面123a的上方喷出水。如图3所示，本实施方式所示的水提供孔124在沿着多孔板11的外周的外侧的位置上隔开规定的间隔形成有多个，整体呈环状。另外，在图示的例子中，水提供孔124的形状是圆形状的开口部，但例如也可以形成为环状的一连串的开口部。

在将多孔板11收纳在框体12中的情况下，在凹部120的底面120a上例如涂布粘接材料，然后将多孔板11嵌入至凹部120中，从而使多孔板11的下表面11b粘接固定在底面120a上。由此，如图4所示，形成多孔板11和框体12成为一体的卡盘工作台10。多个水提供孔124按照围绕多孔板11的外周的方式定位。当利用这样构成的卡盘工作台10的保持面11a对板状工件进行吸引保持时，成为由多个水提供孔124围绕板状工件的外周部的状态。在该状态下，从多个水提供孔124喷出水，从而能够在板状工件的外周部的外侧形成水层，通过水层对板状工件的外周部进行水封，并在保持面11a上对板状工件进行吸引保持。这样，在本发明的卡盘工作台10中，即使在要利用卡盘工作台10进行保持的板状工件的外周部存在翘曲，由于通过水层对板状工件的外周部进行水封，因此能够防止吸引力从外周部与保持面11a之间泄漏，能够可靠地利用保持面11a对板状工件进行吸引保持。

接着，对磨削装置1的动作例进行说明。图5的(a)所示的板状工件W是圆形板状的被加工物的一例，在图1所示的盒4a中收纳有多个。首先，搬入搬出单元5从盒4a中取出一张磨削前的板状工件W，如图5的(a)所示那样将板状工件W暂放在暂放工作台6上。这里，由于利用密封树脂对器件芯片进行密封时所产生的热的影响等，板状工件W的外周部Wc例如向从暂放工作台6的上表面离开的上方产生翘曲。如图5的(b)所示，搬入单元9使搬送垫90与臂部91一起下降，从而使搬送垫90的吸引面90a与以在暂放工作台6上翘曲的状态暂放的板状工件W的上表面接触，并利用搬送垫90向下方按压。搬入单元9使吸引源94的吸引力作用于吸引面90a而对板状工件W进行吸引保持。这样，搬入单元9接受板状工件W。

搬入单元9使搬送垫90与臂部91一起上升，并且如图6的(a)所示那样对电动机93进行驱动而使轴部92在箭头A方向上旋转，从而使臂部91在水平方向上旋转，并使搬送垫90移动至卡盘工作台10的上方侧。接着，搬入单元9使搬送垫90与臂部91一起下降，将板状工件W载置于卡盘工作台10的保持面11a上。

如图6的(b)所示，将配设在吸引路16中的吸引阀17a打开，将吸引源17与吸引路16连通，在卡盘工作台10的保持面11a上发挥吸引作用，从而利用保持面11a对板状工件W进行吸引保持。搬入单元9使吸引面90a的吸引力释放并使搬送垫90与臂部91一起上升。在搬送垫90从板状工件W分离之前，将配设在水路18中的供水阀19a打开，开始从水提供源19向水路18提供规定的量的水，从水提供孔124向上方侧喷出水。从水提供孔124持续喷出水，形成围绕板状工件W的外周部Wc的水层100，通过水层100对板状工件W的外周部Wc进行水封。并且，使搬送垫90从板状工件W退避。这样，将板状工件W从搬入单元9交接至卡盘工作台10。

接着，图1所示的转台8进行旋转，从而使对板状工件W进行吸引保持的卡盘工作台10移动至磨削单元20A的下方。如图7所示，通过旋转单元14使卡盘工作台10在例如箭头A方向上旋转，并且磨削单元20A使主轴21旋转而使磨削磨具27a以规定的旋转速度在箭头A方向上旋转，并且通过图1所示的磨削进给单元30A使磨削单元20A向例如-Z方向下降，一边利用磨削磨具27a按压板状工件W的整个上表面一边进行粗磨削。

粗磨削中，从水提供源19向水路18持续提供水，从水提供孔124喷出水，从而始终通过水层100对板状工件W的外周部Wc进行水封。因此，即使由于外周部Wc的翘曲而在保持面11a与外周部Wc之间产生略微的间隙，也能够通过水层100防止吸引力从保持面11a泄漏。这样，一边通过水层100对板状工件W的外周部Wc进行水封，一边利用旋转的磨削磨具27a将板状工件W的整个上表面粗磨削至规定的厚度。板状工件W的粗磨削中，使用图1所示的厚度测量单元40而始终对板状工件W的厚度进行测量，在达到规定的厚度的时刻结束粗磨削。

如上所述，可以对外周部Wc进行水封直至板状工件W的粗磨削结束，但由于当板状工件W薄化至某一程度时，外周部Wc的翘曲消失，因此在该情况下，可以停止从水提供源19向水路18提供水。即，粗磨削中，一边对外周部Wc进行水封一边利用卡盘工作台10对板状工件W进行吸引保持，直至板状工件W的外周部Wc的翘曲消失即可。

在粗磨削结束之后，图1所示的转台8进一步旋转，使对粗磨削后的板状工件W进行吸引保持的卡盘工作台10移动至磨削单元20B的下方。通过与粗磨削同样的动作进行精磨削。即，使卡盘工作台10旋转，并且磨削单元20B使主轴21旋转而使磨削磨具27b以规定的旋转速度旋转。通过磨削进给单元30B使磨削单元20B向例如-Z方向下降，一边利用磨削磨具27b按压板状工件W的整个上表面一边进行精磨削。在进行精磨削时，若板状工件W的外周部Wc的翘曲未消失，则与粗磨削同样地，一边从水提供孔124喷出水而通过水层100始终对板状工件W的外周部Wc进行水封，一边利用保持面11a对板状工件W进行吸引保持即可。精削中，始终使用厚度测量单元40对板状工件W的厚度进行测量，在达到规定的完工厚度的时刻结束精磨削。

在精磨削结束之后，转台8旋转，将卡盘工作台10定位于装卸区域P1，通过搬入单元9a将磨削后的板状工件W从卡盘工作台10搬送至清洗单元7。并且，在利用清洗单元7对板状工件W进行清洗之后，通过搬入搬出单元5将板状工件W收纳在盒4b中。

这样，本发明的磨削装置1构成为具有：保持单元13，其供卡盘工作台10以能够旋转的方式安装；磨削单元20A、20B，它们对吸引保持在卡盘工作台10上的板状工件W进行磨削；以及搬入单元9，其将板状工件W搬入至卡盘工作台10，该磨削装置1中，在通过搬入单元9将板状工件W搬入至卡盘工作台10并由卡盘工作台10对板状工件W进行了吸引保持之后，从水提供孔124向框体12的上表面123a提供水而形成水层100，通过水层100对板状工件W的外周部Wc进行水封，并且使卡盘工作台10旋转而利用磨削单元20A、20B对板状工件W进行磨削，因此即使是在外周部Wc存在翘曲的板状工件W，也能够防止吸引力从卡盘工作台10的保持面11a与板状工件W的外周部Wc之间泄漏。因此，能够防止磨削过程中板状工件W从卡盘工作台10偏离，能够利用卡盘工作台10的保持面11a可靠地对板状工件W进行吸引保持而实施磨削加工。

在上述实施方式所示的卡盘工作台10中，多孔板11的保持面11a具有与板状工件W大致相同的面积，但卡盘工作台10的保持面11a的面积也可以是例如略微小于板状工件W的面积。另外，卡盘工作台10的保持面11a的面积也可以是略微大于板状工件W的面积。在该情况下，根据本发明，也能够从多个水提供孔124喷出水而对板状工件W的外周部Wc进行水封，因此能够防止吸引力从卡盘工作台10的保持面11a与板状工件W的外周部Wc之间泄漏，能够利用保持面11a可靠地对板状工件进行吸引保持。

Claims (2)

1.一种卡盘工作台，其对板状工件进行吸引保持，其中，

该卡盘工作台具有：

多孔板，其具有对板状工件进行吸引保持的保持面；以及

框体，其具有使该保持面露出而对该多孔板进行收纳的凹部，

该框体具有：

吸引孔，其形成在该凹部的底面上，能够与吸引源连通；以及

水提供孔，其在该框体的上表面上开口并形成在当该卡盘工作台对该板状工件进行吸引保持时比该板状工件的外周部的外周面靠外侧的位置，并且该水提供孔能够与水提供源连通，其中，该框体的所述上表面围绕着该凹部中所收纳的该多孔板，

在所述卡盘工作台对所述板状工件进行吸引保持而进行所述板状工件的加工时，从所述水提供孔持续喷出水而形成围绕所述板状工件的所述外周部的水层，始终通过所述水层对所述板状工件的外周部进行水封。

2.一种磨削装置，其具有：

保持单元，其供权利要求1所述的卡盘工作台以能够旋转的方式安装；

磨削单元，其具有对该卡盘工作台所吸引保持的板状工件进行磨削的磨削磨具；以及

搬入单元，其将板状工件搬入至该卡盘工作台，

其中，

在通过该搬入单元将板状工件搬入至该卡盘工作台并由该卡盘工作台对板状工件进行吸引保持时，从所述水提供孔向所述框体的上表面提供水而对板状工件的外周部进行水封，并且在从所述水提供孔持续提供水而进行该水封的状态下，使吸引保持着板状工件的该卡盘工作台旋转而利用该磨削单元对板状工件进行磨削。

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