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CN110170921A - 加工装置的水温设定方法 - Google Patents

加工装置的水温设定方法 Download PDF

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Abstract

提供加工装置的水温设定方法，防止主轴单元产生热变形，以便对半导体晶片等被加工物实施高精度的加工。一种加工装置(1)的水温设定方法，该加工装置(1)使安装有加工工具(60)的主轴(611)进行高速旋转并向加工工具(60)提供加工水，从而对保持工作台(30)所保持的被加工物W进行加工，其中，考虑到因加工工具(60)的高速旋转而从加工工具(60)飞散的加工水的气化所导致的温度降低，将提供给加工工具(60)的加工水的设定温度调整为比主轴冷却水的设定温度高，其中，该主轴冷却水对使主轴(611)高速旋转的主轴单元(61)进行冷却。

Description

加工装置的水温设定方法
技术领域
本发明涉及对提供给加工装置的各部分的水的温度进行设定的方法。
背景技术
切削装置具有主轴单元，该主轴单元具有使前端安装有切削刀具的主轴进行高速旋转的电动机，该切削装置一边利用高速旋转的切削刀具对保持工作台所保持的晶片进行切削，一边提供切削水。另外，为了防止因主轴单元的热量而导致的故障等，需要恒温水提供装置，该恒温水提供装置具有：冷却水回路，其去除电动机所产生的热量，使主轴单元为设定温度；以及切削水回路，其按照设定温度向切削刀具提供进行切削屑的清洗去除和加工点的冷却的切削水(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2007-127343号公报
主轴单元具有去除电动机的热量的冷却套管，冷却水回路使冷却水在冷却套管中流动而从电动机去除热量。而且，因电动机的热量而导致温度升高的冷却水被冷却水回路所具有的冷却构件冷却而在冷却水回路内循环。
在切削加工中，由于切削刀具进行高速旋转，因此提供给切削刀具的切削水通过切削刀具的离心力而飞散并气化。利用该气化热使切削刀具散热而使温度下降。因此，在被冷却水隔着冷却套管冷却的主轴单元与被提供切削水的切削刀具和该切削刀具的周围产生温度差，主轴单元产生热变形。而且，在对晶片施加期望的高精度的加工时该热变形会带来不良影响。
发明内容
由此，本发明的目的在于，提供能够防止主轴单元产生热变形以便对半导体晶片等被加工物实施期望的加工的加工装置的温度设定方法。
根据本发明，提供加工装置的水温设定方法，该加工装置使安装有加工工具的主轴进行高速旋转并向该加工工具提供加工水，从而对保持工作台所保持的被加工物进行加工，其中，考虑到因该加工工具的高速旋转而从该加工工具飞散的加工水的气化所导致的温度降低，将提供给该加工工具的加工水的设定温度调整为比主轴冷却水的设定温度高，其中，该主轴冷却水对使主轴高速旋转的主轴单元进行冷却。
根据本发明的加工装置的水温设定方法，考虑到因加工工具的高速旋转而从加工工具飞散的加工水的气化所导致的温度降低，将提供给加工工具的加工水的设定温度调整为比主轴冷却水的设定温度高，其中，该主轴冷却水对使主轴高速旋转的主轴单元进行冷却，因此能够使冷却水的冷却与切削水的冷却之间不产生温度差而抑制主轴单元的热变形，从而能够对被加工物高精度地实施期望的加工。
附图说明
图1是示出构成加工装置的冷却水回路、加工水回路和主轴单元的示意图。
标号说明
1：加工装置；2：冷却水回路；21：第1容器；22：第1泵；23：第1温度调节构件；291：冷却水去路；292：冷却水返路；4：加工水回路；40：水源；41：第2容器；42：第2泵；43：第2温度调节构件；49：加工水流路；6：加工构件；60：加工工具(切削刀具)；61：主轴单元；611：主轴；612：电动机；613：冷却套管；613a：冷却水流入口；613b：冷却水流出口；62：一对加工水喷嘴；620：喷射口；30：保持工作台；30a：保持面；34：旋转构件；9：控制构件；91：第1温度设定部；911：第1通信路径；92：第2温度设定部；921：第2通信路径；W：被加工物。
具体实施方式
图1是示出作为实施本发明的水温设定方法的加工装置1的各结构的冷却水回路2、加工水回路4和加工构件6的构造的示意图。另外，在本实施方式中，加工装置1是利用作为加工工具的切削刀具60对保持工作台30所吸引保持的被加工物W实施切削加工的切削装置，但不限定于该例子，只要是使用从冷却水回路2提供的主轴冷却水和使用从加工水回路4提供的加工水的结构即可，例如，也可以是在主轴的前端部分借助安装座等固定有磨削磨轮的磨削装置等。
加工构件6例如至少具有：主轴单元61，其具有被旋转驱动的主轴611；加工工具60，其安装于主轴611的前端，对被加工物W进行切削；一对加工水喷嘴62，其对加工工具60与被加工物W接触的接触部位(加工点)喷射加工水。而且，加工构件6能够在Y轴方向上进行分度进给，另外，能够在Z轴方向上进行切入进给。
如图1所示，主轴单元61具有沿Y轴方向水平延伸的主轴壳体610，在主轴壳体610中收纳有能够旋转的主轴611，该主轴611具有Y轴方向的轴心。主轴611的前端部从主轴壳体610向-Y方向侧突出，从而能够固定加工工具60。
例如，主轴壳体610内的主轴611的后端侧与对主轴611进行旋转驱动的电动机612连结。电动机612例如具有安装于主轴611的转子和配设于转子的外周侧的定子线圈，通过向定子线圈施加电压而使转子旋转，从而使安装有转子的主轴611进行旋转。而且，冷却套管613例如以围绕电动机612整体的方式安装于电动机612的定子线圈的外周侧。冷却套管613使从冷却水流入口613a流入的冷却水通过形成于该冷却套管613的内部的流路而从冷却水流出口613b流出，从而能够对围绕的电动机612进行冷却。另外，电动机612和冷却套管613的结构不限定于本实施方式。
加工工具60例如是利用树脂或陶瓷等适当的粘合剂将金刚石磨粒等固定并成型为环状的垫圈型的切削刀具，利用未图示的安装座凸缘等固定于主轴611的前端部分。另外，加工工具60也可以是具有形成为圆盘状的金属制的基台和固定于基台的外周部的切削刃的毂状刀具。
一对加工水喷嘴62在加工工具60的下部以隔着加工工具60的方式沿X轴方向相互平行地延伸。在一对加工水喷嘴62的与加工工具60的侧面下部对置的位置以沿X轴方向排列的方式设置有多个喷射加工水的喷射口620，利用多个喷射口620从Y轴方向两侧朝向加工工具60与被加工物W接触的接触部位喷射加工水，从而对该接触部位进行冷却和清洗。
对加工工具60提供加工水的喷嘴不限定于上述一对加工水喷嘴62，也可以配设从加工工具60的刀具外周方向朝向加工工具60提供加工水的加工水喷嘴。
例如，外形为圆形的保持工作台30由多孔部件等构成，具有对被加工物W进行吸引保持的保持面30a。保持面30a与真空产生装置等未图示的吸引源连通，将由吸引源进行动作而产生的吸引力传递至载置有被加工物W的保持面30a，从而能够使保持工作台30将被加工物W吸引保持在保持面30a上。然后，保持工作台30利用配设在该保持工作台30的下方的旋转构件34绕Z轴方向的轴心进行旋转，并且能够沿X轴方向进行切削进给。
加工装置1具有用于防止在切削加工时提供至加工工具60的加工水和产生的切削屑向装置外部飞散的加工室12，保持工作台30整体和加工构件6的一部分是收纳于该加工室12内的状态。冷却水回路2和加工水回路4位于加工室12的外部。另外，加工构件6也可以是其整体收纳于加工室12内。
加工水回路4具有贮存纯水等加工水的水源40，该水源40利用例如由金属配管和具有挠性的管等构成的加工水流路49而与一对加工水喷嘴62连通。在加工水流路49上从水源40朝向作为下游侧的一对加工水喷嘴62依次配设有第2容器41、第2泵42以及第2温度调节构件43。
在第2容器41中储存有从水源40提供的加工水，第2容器41内的加工水被第2泵42从第2容器41朝向一对加工水喷嘴62进行输送。从一对加工水喷嘴62喷射并对加工工具60与被加工物W的接触部位进行了冷却和清洗的加工水例如从保持工作台30上流下并经由未图示的水箱和排水管等向加工室12的外部排出。
第2温度调节构件43由冷却单元等第2冷却构件431和第2加热器432构成，将第2冷却构件431的冷却和第2加热器432的加热组合起来而将加工水调节至规定的温度。
冷却水回路2是供主轴冷却水(以下，称作冷却水)进行循环的回路，其具有：冷却水返路292，其使冷却套管613的冷却水流出口613b与储存有水的第1容器21连通；以及冷却水去路291，其使第1容器21与冷却套管613的冷却水流入口613a连通。第1容器21内的冷却水利用配设在冷却水去路291上的第1泵22而朝向冷却套管613进行输送。
在冷却水去路291上的比第1泵22靠下游侧的位置配设有第1温度调节构件23，第1温度调节构件23由冷却单元等第1冷却构件231和第1加热器232构成，将第1冷却构件231的冷却和第1加热器232的加热组合起来而将冷却水调节至规定的温度。
加工装置1具有由CPU和存储器等存储元件等构成的对加工装置1的各部分进行综合控制的控制构件9，控制构件9包含第1温度设定部91和第2温度设定部92。第1温度设定部91能够经由无线或有线的第1通信路径911向第1温度调节构件23发送用于对冷却水进行温度设定的控制信号。第2温度设定部92能够经由无线或有线的第2通信路径921向第2温度调节构件43发送用于对加工水进行温度设定的控制信号。
以下，对实施本发明的水温设定方法并使用图1所示的加工装置1对被加工物W进行切削的情况进行说明。
保持工作台30所保持的被加工物W例如是外形为圆形板状的半导体晶片，被加工物W的朝向上侧的正面Wa在被分割预定线划分出的格子状的区域中形成有多个器件。被加工物W的背面Wb粘贴有未图示的划片带而受到保护。另外，被加工物W不限定于本实施方式所示的例子。
对保持工作台30所保持的被加工物W向-X方向(纸面里侧)进行进给，并且对使加工工具60切入的分割预定线的位置进行检测。然后，使加工构件6沿Y轴方向进行移动，使分割预定线与加工工具60在Y轴方向上对位。
加工构件6例如下降到对被加工物W进行全切割的规定的高度位置。另外，电动机612使主轴611进行高速旋转，从而使固定于主轴611的加工工具60随着主轴611的旋转而进行高速旋转。然后，按照规定的切削进给速度对保持工作台30进一步向-X方向进行进给，从而使加工工具60切入被加工物W，沿着分割预定线对被加工物W进行切削。
为了从主轴单元61去除因电动机612使主轴611进行旋转驱动而产生的热量，使冷却水在冷却水回路2中流通。即，从第1容器21利用第1泵22来输送冷却水。然后，从第1温度设定部91向第1温度调节构件23发送控制信号，在第1温度调节构件23中对冷却水进行温度调节，以使流过冷却水去路291的冷却水在通过第1温度调节构件23后成为规定的设定温度T1(例如，22℃)。因此，主轴单元61利用设定温度T1的冷却水所通过的冷却套管613而进行冷却。通过冷却套管613后的冷却水吸收了电动机612的热量而被加温，在通过冷却水返路292后返回到第1容器21。然后，在返回到第1容器21之后，被第1泵22输送至第1温度调节构件23侧并被第1温度调节构件23冷却至设定温度T1，从而再次作为主轴单元61的冷却用的冷却水而进行再利用。
在切削加工中，第2容器41所贮存的加工水通过加工水流路49而被提供给一对加工水喷嘴62，从一对加工水喷嘴62的喷射口620向加工工具60与被加工物W的加工点(接触部位)喷射加工水而进行加工点的冷却/清洗。
提供到该加工点的加工水由于受到来自高速旋转的加工工具60的离心力而在该加工点处(或者与加工工具60的旋转连带着从加工点分离的部位)从加工工具60飞散并气化。然后，加工水在气化时夺去加工室12内的加工工具60的表面的热量而进行冷却(例如，温度下降1℃～2℃)。并且，由于夺去了热量的加工水向加工室12的外部排出，因此加工室12内也与加工工具60一同被冷却。由此，当主轴单元61的位于加工室12内的部分与主轴单元61的位于加工室12外的部分(被冷却套管613冷却的部分)产生温度差时，主轴单元61整体产生热变形。这是因为主轴单元61的更接近加工工具60的部分与被冷却套管613冷却的接近电动机612的部分之间产生温度差，因此即使在主轴单元61整体被收纳于加工室12内的情况下，主轴单元61整体也会产生热变形。
因此，在每次进行加工水的上述提供时，实施本发明的水温设定方法而对加工水进行温度调节。即，考虑到与加工工具60的高速旋转相伴的加工水的气化所导致的温度降低，将提供至加工工具60的加工水的设定温度调节为比主轴冷却水的设定温度T1高1℃～2℃的规定的温度T2，其中，该主轴冷却水对使主轴611高速旋转的主轴单元61进行冷却。即，在本实施方式中，从第2温度设定部92向第2温度调节构件43发送控制信号，在第2温度调节构件43中对加工水进行温度调节，以使得在通过第2温度调节构件43之后流过加工水流路49的加工水为规定的设定温度T2(例如，24℃)。另外，设定温度T2也可以是23℃。
由此，即使从一对加工水喷嘴62的喷射口620向加工工具60与被加工物W的加工点喷射出的设定温度T2的加工水发生气化而使主轴单元61的位于加工室12内的部分的温度下降，也几乎不与主轴单元61的位于加工室12外的部分产生温度差，因此主轴单元61整体不会产生热变形。其结果为，能够对被加工物W实施高精度的切削加工。
另外，本发明的水温设定方法不限定于上述实施方式，另外，附图所图示的加工装置1的各结构也不限定于此，能够在可发挥本发明的效果的范围内进行适当变更。

Claims (1)

1.一种加工装置的水温设定方法，该加工装置使安装有加工工具的主轴进行高速旋转并向该加工工具提供加工水，从而对保持工作台所保持的被加工物进行加工，其中，
考虑到因该加工工具的高速旋转而从该加工工具飞散的加工水的气化所导致的温度降低，将提供给该加工工具的加工水的设定温度调整为比主轴冷却水的设定温度高，其中，该主轴冷却水对使主轴高速旋转的主轴单元进行冷却。
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