JP6685857B2

JP6685857B2 - 加工装置

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Publication number: JP6685857B2
Application number: JP2016132433A
Authority: JP
Inventors: 太一伊藤
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2036-07-04
Also published as: JP2018006595A

Description

本発明は、板状ワークを加工する加工装置に関する。

反りが発生した板状ワークを研削する研削装置においては、板状ワークを吸引保持する吸引パッドを有する搬送ユニットを用いて、板状ワークの中央を吸引パッドで吸引保持し加工テーブルに板状ワークを搬送している。板状ワークの反りは、例えば、封止樹脂によって基板上のデバイスチップを封止する際の熱の影響によって発生することがある。

反りを有する板状ワークを搬送する搬送ユニットとして、例えば、反った板状ワークを吸引保持して保持テーブルに搬送して保持テーブルに向けて板状ワークを押圧することにより、板状ワークの反りを解消することができるものがある（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特開２０１４−１５０２０６号公報

上記のような搬送ユニットを用いて、例えば、仮置きテーブルにおいて反った状態で仮置きされた板状ワークを保持テーブルに搬送する場合、板状ワークの上面の中央に吸引パッドを接触させて吸引保持している。このとき、吸引パッドで板状ワークを下方に押し付けると、反りが解消された状態で吸引パッドにより吸引保持することができるが、吸引パッドを上昇させ、仮置きテーブルから板状ワークが持ち上げられると、板状ワークが再び反った状態に戻るため、このときの板状ワークの応力と吸引パッドに作用する吸引力とが反発して板状ワークが吸引パッドから落下してしまうという問題がある。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、反りを有する板状ワークを確実に搬送できるようにすることを目的としている。

本発明は、反りを有する板状ワークを仮置きする仮置きテーブルと、板状ワークを吸引保持する加工テーブルと、該仮置きテーブルに仮置きされた板状ワークを該加工テーブルに搬送する搬送ユニットと、該搬送ユニットにより搬送され該加工テーブルが保持した板状ワークを加工する加工具を装着した加工手段と、を備える加工装置であって、該搬送ユニットは、板状ワークを吸引保持する吸引保持手段と、該吸引保持手段を移動させる移動手段と、を備え、該吸引保持手段は、板状ワークの中央を吸引する吸引面を有する吸引パッドと、該吸引パッドに接続され該吸引パッドを該吸引面に対し直交方向に進退させる進退軸と、第１のシリンダと該進退軸が接続された第１のピストンとを有し該第１のシリンダ内で該第１のピストンを昇降させることにより該進退軸とともに該吸引パッドを昇降させる第１の昇降手段と、を備え、該移動手段は、該吸引保持手段を支持するアームと、第２のシリンダと該アームが接続された第２のピストンとを有し該第２のシリンダ内で該第２のピストンを昇降させることにより該アームを昇降させる第２の昇降手段と、該アームを該吸引パッドの該吸引面と平行な水平方向に移動させる水平移動手段と、を備え、該第１のシリンダ内を大気開放した状態で、該水平移動手段により該吸引保持手段を該仮置きテーブルの上方に移動させるとともに該第２の昇降手段により該吸引保持手段を降下させ、該仮置きテーブルにおいて反った状態で仮置きされた板状ワークの上面に該吸引パッドの該吸引面を接触させて板状ワークを吸引保持した後、該第２の昇降手段により該吸引保持手段を上昇させるとともに該水平移動手段により該加工テーブルの上方に該吸引保持手段を移動させ、該第２の昇降手段により該吸引保持手段を降下させるとともに該第１の昇降手段により該吸引パッドを降下させ該板状ワークの中央を該加工テーブルに接近する方向に押し付け板状ワークの反りを解消させて該加工テーブルで板状ワークを吸引保持し、該加工手段により板状ワークを加工することができる。

本発明にかかる加工装置は、反りを有する板状ワークを仮置きする仮置きテーブルと、板状ワークを吸引保持する加工テーブルと、仮置きテーブルに仮置きされた板状ワークを加工テーブルに搬送する搬送ユニットとを備え、搬送ユニットは、板状ワークを吸引保持する吸引保持手段と、吸引保持手段を移動させる移動手段とを備え、吸引保持手段は、板状ワークの中央を吸引する吸引面を有する吸引パッドと、吸引パッドに接続され吸引パッドを吸引面に対し直交方向に進退させる進退軸と、第１のシリンダと進退軸が接続された第１のピストンとを有し第１のシリンダ内で第１のピストンを昇降させることにより進退軸とともに吸引パッドを昇降させる第１の昇降手段と、移動手段は、吸引保持手段を支持するアームと、第２のシリンダとアームが接続された第２のピストンとを有し第２のシリンダ内で第２のピストンを昇降させることによりアームを昇降させる第２の昇降手段と、アームを吸引パッドの吸引面と平行な水平方向に移動させる水平移動手段とを備えたため、仮置きテーブルに仮置きされた板状ワークを吸引保持手段で吸引保持するときは、第１のシリンダ２４０内を大気開放した状態で、仮置きテーブルにおいて反った状態で仮置きされた板状ワークの上面に吸引パッドの吸引面を接触させて板状ワークを吸引保持することから、吸引パッドで板状ワークの上面を下方に向けて押し付けることはない。その後、第２の昇降手段により吸引保持手段を上昇させるとともに水平移動手段により加工テーブルの上方に吸引保持手段を移動させるときは、吸引パッドによって、反った板状ワークの吸引保持を維持しているため、吸引パッドから板状ワークが落下するのを防止することできる。これにより、反りを有する板状ワークを加工テーブルに確実に搬送することができる。

加工装置の一例の構成を示す斜視図である。仮置きテーブルに仮置きされた板状ワークに吸引保持手段を接近させる状態を示す側面図である。吸引保持手段で仮置きテーブルに仮置きされた板状ワークを吸引保持する状態を示す側面図である。板状ワークを吸引保持した吸引保持手段を上昇させるとともに、加工テーブルの上方に移動させる状態を示す側面図である。吸引パッドにより板状ワークを加工テーブルに向けて押し付けて反りを解消させる状態を示す側面図である。

図１に示す加工装置１は、板状ワークを研削加工する加工装置の一例であり、Ｙ軸方向に延在する装置ベース２を備えている。装置ベース２のＹ軸方向前部には、ステージ４ａ，４ｂが隣接して配設されている。ステージ４ａに研削前の板状ワークを収容するカセット５ａが配設され、ステージ４ｂに研削後の板状ワークを収容するカセット５ｂが配設されている。カセット５ａ及びカセット５ｂの近傍には、カセット５ａから研削前の板状ワークを搬出するとともにカセット５ｂに研削後の板状ワークを搬入する搬出入手段６が配設されている。搬出入手段６の可動範囲には、研削前の板状ワークを仮置きする載置面７ａを有する仮置きテーブル７と、研削後の板状ワークを洗浄する洗浄手段８とを備えている。

装置ベース２の上面中央には、板状ワークを保持する保持面１０ａを有する加工テーブル１０を備えている。加工テーブル１０の周囲はカバー９により覆われており、加工テーブル１０は、図示しない移動手段によりＹ軸方向に移動することができる。また、装置ベース２の上面には、板状ワークの厚みを測定する接触式の厚み測定手段１１が配設されている。厚み測定手段１１は、加工テーブル１０の保持面１０ａの高さを測定する第１のリニアゲージ１１０と、加工テーブル１０に保持される板状ワークの上面高さを測定する第２のリニアゲージ１１１とを備え、第１のリニアゲージ１１０と第２のリニアゲージ１１１とが測定した測定値の差を板状ワークの厚みとして測定することができる。

装置ベース２のＹ軸方向後部側には、Ｚ軸方向に延在するコラム３が立設されている。コラム３の側方には、加工テーブル１０が保持した板状ワークを研削加工する加工手段４０と、加工テーブル１０が保持する板状ワークに対して接近及び離間する方向（Ｚ軸方向）に加工手段４０を加工送りする加工送り手段５０とを備えている。

加工手段４０は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル４１と、スピンドル４１を回転可能に支持するスピンドルハウジング４２を保持するホルダ４３と、スピンドル４１の上端に接続されたモータ４４と、スピンドル４１の下端にマウント４５を介して配設された研削ホイール４６と、研削ホイール４６の下部に環状に装着され板状ワークを加工する加工具となる研削砥石４７とを備える。モータ４４がスピンドル４１を回転させることにより、研削ホイール４６を所定の回転速度で回転させることができる。

加工送り手段５０は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ５１と、ボールネジ５１の一端に接続されたモータ５２と、ボールネジ５１と平行に延在するガイドレール５３と、一方の面が加工手段４０を保持するホルダ４３に連結された昇降板５４とを備えている。昇降板５４の他方の面には一対のガイドレール５３が摺接し、昇降板５４の中央部に形成されたナットにはボールネジ５１が螺合している。そして、モータ５２によってボールネジ５１が回動することにより、一対のガイドレール５３に沿って昇降板５４をＺ軸方向に昇降させて加工手段４０をＺ軸方向に昇降させることができる。

洗浄手段８の近傍には、研削後の板状ワークを加工テーブル１０から洗浄手段８に搬送する搬送手段３０を備えている。搬送手段３０は、板状ワークを吸引保持する吸引パッド３１と、吸引パッド３１を支持するアーム３２と、アーム３２に接続され昇降及び回転可能な軸部３３とを備えている。軸部３３が昇降すると、アーム３２が上下方向（Ｚ軸方向）に昇降し、吸引パッド３１を昇降させることができる。また、軸部３３が回転すると、アーム３２が水平方向に旋回し、吸引パッド３１を水平方向に旋回させることができる。

仮置きテーブル７の近傍には、仮置きテーブル７に仮置きされた板状ワークを加工テーブル１０に搬送する搬送ユニット２０を備えている。搬送ユニット２０は、板状ワークを吸引保持する吸引保持手段２１と、吸引保持手段２１を所定の位置に移動させる移動手段２５とを備えている。

図２に示すように、吸引保持手段２１は、板状ワークの中央を吸引する吸引面２２０を有する吸引パッド２２と、吸引パッド２２に一端が接続され吸引パッド２２を吸引面２２０に対し直交方向に進退させる進退軸２３と、進退軸２３とともに吸引パッド２２を昇降させる第１の昇降手段２４とを備えている。吸引パッド２２は、例えば多孔質部材により構成され、吸引パッド２２の吸引面２２０は、例えば円形状に形成されている。吸引パッド２２の吸引面２２０の面積は、例えば直径３０ｍｍ程度であり、搬送しようとする板状ワークの直径よりも小さい面積を有していればよい。吸引パッド２２の吸引面２２０には、吸引源２００が接続されている。

第１の昇降手段２４は、第１のシリンダ２４０と、進退軸２３の他端が接続され第１のシリンダ２４０の内部において上下に移動する第１のピストン２４１とを有している。第１のシリンダ２４０には、第１のシリンダ２４０の内部にエアを流入させるための流入口２４２，２４３が形成されており、流入口２４２，２４３は、エア供給源２０２に連通している。流入口２４２，２４３とエア供給源２０２との間には、第１のシリンダ２４０内へのエア供給と第１のシリンダ２４０内の大気開放とを制御する第１のバルブ２０１が配設されている。第１のシリンダ２４０の上端側には、水平方向に延在するツバ部２４４が形成されている。

ここで、第１の昇降手段２４によって吸引パッド２２を上昇させるときは、第１のバルブ２０１のポートを切り替えてエア供給源２０２を流入口２４２に連通させ第１のシリンダ２４０内の下部にエアを供給して第１のピストン２４１とともに進退軸２３を押し上げるとともに、流入口２４３から大気開放すればよい。一方、第１の昇降手段２４によって吸引パッド２２を降下させるときは、第１のバルブ２０１のポートを切り替えてエア供給源２０２を流入口２４３に連通させ第１のシリンダ２４０内の上部にエアを供給して第１のピストン２４１とともに進退軸２３を押し下げるとともに、流入口２４２から大気開放すればよい。また、吸引パッド２２を下方に押し下げないようにするためには、第１のバルブ２０１のポートを切り替えることにより、エア供給源２０２と流入口２４２，２４３とを遮断して、流入口２４２，２４３の双方から第１のシリンダ２４０内を大気開放した状態にすればよい。

移動手段２５は、吸引保持手段２１を水平に支持するアーム２６と、アーム２６の一端に接続されアーム２６を昇降させる第２の昇降手段２７と、アーム２６に接続される第２の昇降手段２７を吸引パッド２２の吸引面２２０と平行な水平方向に移動させる水平移動手段２９とを備えている。アーム２６の一端側には、第２の昇降手段２７を介して軸部２８が接続されている。アーム２６の他端側には、第１のシリンダ２４０を取り付けるための開口２６０が形成されている。第１のシリンダ２４０をアーム２６の先端側に取り付けるためには、第１のシリンダ２４０を開口２６０に挿入し、ツバ部２４４をアーム２６の上面２６ａに当接させボルト等によって固定すればよい。

第２の昇降手段２７は、第２のシリンダ２７０と、アーム２６が接続され第２のシリンダ２７０の内部において上下に移動する第２のピストン２７１とを有している。第２のシリンダ２７０には、第２のシリンダ２７０の内部にエアを流入するための流入口２７２，２７３が形成され、流入口２７２，２７３は、エア供給源２０４に連通している。流入口２７２，２７３とエア供給源２０４との間には、第２のシリンダ２７０内へのエア供給と第２のシリンダ２７０内の大気開放とを制御する第２のバルブ２０３が配設されている。

ここで、第２の昇降手段２７によってアーム２６を上昇させるときは、第２のバルブ２０３のポートを切り替えてエア供給源２０４を流入口２７２に連通させ第２のシリンダ２７０内の下部にエアを供給して第２のピストン２７１を押し上げるとともに、流入口２７３から大気開放すればよい。一方、第２の昇降手段２７によってアーム２６を降下させるときは、第２のバルブ２０３のポートを切り替えてエア供給源２０４を流入口２７３に連通させ第２のシリンダ２７０内の上部にエアを供給して第２のピストン２７１を押し下げるとともに、流入口２７２から大気開放すればよい。

水平移動手段２９は、軸部２８とともにアーム２６を水平方向に旋回させる回転軸２９０と、回転軸２９０に接続されたモータ２９１とを備えている。モータ２９１によって回転軸２９０が回転すると、アーム２６が水平方向に旋回し、吸引保持手段２１を水平方向に旋回させることができる。

次に、図１に示す加工装置１を用いて、図２に示す板状ワークＷの搬送動作及び加工動作について説明する。板状ワークＷは、被加工物の一例であって、円形板状の基板を有しており、かかる基板の一方の面に複数のデバイスチップが配設され、封止樹脂などによりデバイスチップが樹脂モールドされたものである。図示の例における板状ワークＷは、デバイスチップを封止樹脂で封止する際に生じる熱の影響等により反った状態となっている。

まず、搬出入手段６は、カセット５ａから研削前の板状ワークＷを１枚取り出し、仮置きテーブル７に搬送する。図２に示すように、仮置きテーブル７の載置面７ａに板状ワークＷを仮置きした後、搬送ユニット２０は、仮置きテーブル７から加工テーブル１０に板状ワークＷを搬送する。具体的には、第１のバルブ２０１のポートを切り替えて、エア供給源２０２と流入口２４２，２４３とを遮断して、流入口２４２，２４３の双方から第１のシリンダ２４０内を大気開放した状態で、水平移動手段２９によって吸引保持手段２１を仮置きテーブル７の上方側に移動させる。

図３に示すように、第２の昇降手段２７によって、アーム２６を降下させることにより、吸引パッド２２の吸引面２２０を仮置きテーブル７において反った状態で仮置きされた板状ワークＷの上面Ｗａに接触させる。このとき、流入口２４２，２４３の双方から第１のシリンダ２４０内を大気開放した状態を維持しているため、吸引パッド２２は自由に上下動可能な状態となっており、吸引パッド２２の吸引面２２０で板状ワークＷの上面Ｗａを下方に向けて押し付けることはない。そのため、吸引パッド２２が板状ワークＷの上面Ｗａに接触したときの反動により、第１のピストン２４１が僅かに上方に押し上げられるが、吸引源２００の吸引力を吸引パッド２２の吸引面２２０に作用させることにより、反った状態の板状ワークＷを吸引パッド２２で吸引保持することができる。なお、吸引パッド２２と吸引源２００との間に例えば圧力計を設けておき、板状ワークＷの吸引状態を示す負圧値を圧力計が計測したときに、吸引パッド２２で板状ワークＷを吸引保持したと判断してもよい。

次いで、図４に示すように、第２の昇降手段２７によって、吸引保持手段２１を上昇させるとともに、水平移動手段２９のモータ２９１によって回転軸２９０が例えば矢印Ａ方向に回転することにより、アーム２６を水平方向に旋回させ、加工テーブル１０の上方側に吸引保持手段２１を移動させる。このとき、第１のバルブ２０１のポートを切り替えて流入口２４３から大気開放しつつ、エア供給源２０２を流入口２４２に連通させ第１のシリンダ２４０内の下部にエアを供給して第１のピストン２４１とともに進退軸２３を押し上げるとよい。このようにして、吸引パッド２２によって、板状ワークＷの反りを維持したまま吸引保持することができる。

図５に示すように、第２の昇降手段２７により、第２のバルブ２０３のポートを切り替えて、流入口２７２から大気開放しつつ、エア供給源２０４によって流入口２７３を通じて第２のシリンダ２７０内の上部にエアを供給し第２のピストン２７１を降下させ、さらに、第１の昇降手段２４により吸引パッド２２を降下させる。すなわち、第１のバルブ２０１のポートを切り替えて、流入口２４２から大気開放しつつ、エア供給源２０２によって流入口２４３を通じて第１のシリンダ２４０内の上部にエアを供給し第１のピストン２４１を降下させる。降下する吸引パッド２２により、板状ワークＷの上面Ｗａの中央を加工テーブル１０に接近する方向に押し付けることにより、板状ワークＷの反りが解消される。そして、加工テーブル１０の保持面１０ａに図示しない吸引源の吸引力を作用させて板状ワークＷを吸引保持する。

加工テーブル１０で板状ワークＷを吸引保持したら、加工テーブル１０を回転させつつ、図１に示した加工手段４０の下方に移動させる。加工手段４０は、研削ホイール４６を回転させながら、加工送り手段５０によって研削ホイール４６を加工テーブル１０に保持された板状ワークＷに接近する方向に下降させる。回転しながら下降する研削砥石４７が、加工テーブル１０に吸引保持された板状ワークＷを押圧しながら所定の厚みに達するまで研削する。板状ワークＷの研削中は、厚み測定手段１１によって、常に板状ワークＷの厚みを測定して、所定の厚みに達した時点で研削を終了する。研削終了後、搬送手段３０が研削済みの板状ワークＷを加工テーブル１０から洗浄手段８に搬送する。そして、洗浄手段８で板状ワークＷを洗浄した後、搬出入手段６によってカセット５ｂに板状ワークＷを収容する。

このように、本発明にかかる加工装置１は、仮置きテーブル７に仮置きされた板状ワークＷを加工テーブル１０に搬送する搬送ユニット２０を備え、搬送ユニット２０は、板状ワークＷを吸引保持する吸引保持手段２１と、吸引保持手段２１を移動させる移動手段２５とを備え、吸引保持手段２１は、板状ワークＷの中央を吸引する吸引面２２０を有する吸引パッド２２と、吸引パッド２２に接続され吸引パッド２２を吸引面２２０に対し直交方向に進退する進退軸２３と、進退軸２３とともに吸引パッド２２を昇降させる第１の昇降手段２４とを備え、移動手段２５は、吸引保持手段２１を支持するアーム２６と、アーム２６を昇降させる第２の昇降手段２７と、アーム２６を吸引パッド２２の吸引面２２０と平行な水平方向に移動させる水平移動手段２９とを備えたため、仮置きテーブル７に仮置きされた板状ワークＷを吸引保持手段２１で吸引保持するときは、流入口２４２，２４３の双方から第１のシリンダ２４０内を大気開放した状態で、仮置きテーブル７において反った状態で仮置きされた板状ワークＷの上面Ｗａに吸引パッド２２の吸引面２２０を接触させて板状ワークＷを吸引保持することから、吸引パッド２２で板状ワークＷの上面Ｗａを下方に向けて押し付けることはない。その後、第２の昇降手段２７により吸引保持手段２１を上昇させるとともに水平移動手段２９により加工テーブル１０の上方に吸引保持手段２１を移動させるときは、吸引パッド２２によって、反った状態で板状ワークＷの吸引保持を維持しているため、吸引パッド２２から板状ワークＷが落下するのを防止することできる。これにより、反りを有する板状ワークＷを加工テーブル１０に確実に搬送することが可能となる。

１：加工装置２：装置ベース３：コラム４ａ，４ｂ：ステージ
５ａ，５ｂ：カセット６：搬出入手段７：仮置きテーブル７ａ：載置面
８：洗浄手段９：カバー１０：加工テーブル１０ａ：保持面
１１：厚み測定手段１１０：第１のリニアゲージ１１１：第２のリニアゲージ
２０：搬送ユニット２００：吸引源２０１：第１のバルブ２０２：エア供給源
２０３：第２のバルブ２０４：エア供給源
２１：吸引保持手段２２：吸引パッド２２０：吸引面２３：進退軸
２４：第１の昇降手段２４０：第１のシリンダ２４１：第１のピストン
２４２，２４３：流入口２４４：ツバ部２５：移動手段
２６：アーム２６０：開口
２７：第２の昇降手段２７０：第２のシリンダ２７１：第２のピストン
２７２，２７３：流入口２８：軸部
２９：水平移動手段２９０：旋回軸２９１：モータ
３０：搬送手段３１：吸引パッド３２：アーム３３：軸部
４０：加工手段４１：スピンドル４２：モータ４３：ホルダ
４４：スピンドルハウジング４５：マウント４６：研削ホイール４７：研削砥石
５０：加工送り手段５１：ボールネジ５２：モータ５３：ガイドレール
５４：昇降板

Claims

反りを有する板状ワークを仮置きする仮置きテーブルと、板状ワークを吸引保持する加工テーブルと、該仮置きテーブルに仮置きされた板状ワークを該加工テーブルに搬送する搬送ユニットと、該搬送ユニットにより搬送され該加工テーブルが保持した板状ワークを加工する加工具を装着した加工手段と、を備える加工装置であって、
該搬送ユニットは、板状ワークを吸引保持する吸引保持手段と、
該吸引保持手段を移動させる移動手段と、を備え、
該吸引保持手段は、板状ワークの中央を吸引する吸引面を有する吸引パッドと、
該吸引パッドに接続され該吸引パッドを該吸引面に対し直交方向に進退させる進退軸と、
第１のシリンダと該進退軸が接続された第１のピストンとを有し該第１のシリンダ内で該第１のピストンを昇降させることにより該進退軸とともに該吸引パッドを昇降させる第１の昇降手段と、を備え、
該移動手段は、該吸引保持手段を支持するアームと、
第２のシリンダと該アームが接続された第２のピストンとを有し該第２のシリンダ内で該第２のピストンを昇降させることにより該アームを昇降させる第２の昇降手段と、
該アームを該吸引パッドの該吸引面と平行な水平方向に移動させる水平移動手段と、を備え、
該第１のシリンダ内を大気開放した状態で、該水平移動手段により該吸引保持手段を該仮置きテーブルの上方に移動させるとともに該第２の昇降手段により該吸引保持手段を降下させ、該仮置きテーブルにおいて反った状態で仮置きされた板状ワークの上面に該吸引パッドの該吸引面を接触させて板状ワークを吸引保持した後、該第２の昇降手段により該吸引保持手段を上昇させるとともに該水平移動手段により該加工テーブルの上方に該吸引保持手段を移動させ、該第２の昇降手段により該吸引保持手段を降下させるとともに該第１の昇降手段により該吸引パッドを降下させ該板状ワークの中央を該加工テーブルに接近する方向に押し付け板状ワークの反りを解消させて該加工テーブルで板状ワークを吸引保持し、該加工手段により板状ワークを加工する加工装置。