划片机刀片监测装置及划片机

摘要

本发明涉及利用旋转刀具对半导体材料精加工领域。本发明保护一种划片机刀片监测装置及划片机，划片机刀片监测装置包括安装座、光线射出件、受光件；所述安装座上配置有射出件防护腔和受光件防护腔，光线射出件上与受光件相对的光线射出端面处于射出件防护腔内，受光件上与光线射出件相对的受光端面处于受光件防护腔内。通过两防护腔上的进气口向两防护腔内通气，对光线射出端面和受光端面进行防护，使外界的污染物难以进入防护腔内，难以污染受光端面和光线射出端面，由于可以对防护腔持续通气，能够实时对光线射出端面和受光端面进行防护，解决了目前的刀片监测装置需要停机清洗造成的监测结果准确度较低的技术问题。

说明书

技术领域

本发明涉及利用旋转刀具对半导体材料精加工领域。

背景技术

在芯片制作的过程中，需要用旋转的切削刀具对被加工物进行分割，使之成为可用的单个芯片，切削刀具普遍采用金刚石砂轮刀片，金刚石砂轮刀片采用磨削的方式将芯片分离。金刚石砂轮刀片厚度极薄，厚度尺寸通常在20μm～90μm，在高速切割的过程中容易受到工件杂物及崩边的影响造成崩刃，同时连续的切割造成切削刀片磨损，因此切削装置带有实时对刀片进行崩刃和磨损监测的刀片监测机构，以在刀片崩刃或者磨损到一定程度的情况下提醒工作人员更换刀片。

刀片监测机构包括安装座、设置在安装座上的光线射出件和受光件，受光件接收光线射出件发出的光，受光件接收到的光转换为与其光量对应的电压，由此来监测处于光线射出件和受光件之间的刀片环状切削刃的实时状态，在对被加工物体进行分割时，被加工物被安装至工作台上，采用磨削的方式切割会产生很多细小粉屑，必须不断地用清水冲洗，以免污染到芯片。为了达到所需切割效率及保证切割质量，圆形切削片需要做高速旋转运动，旋转时的最高速度可达6000转/分钟，因此用来对切削刀具进行冷却和清洗的切削液会沿切削刀具的外圆周的切线飞溅，飞溅起来的切削液带有大量切割粉屑，容易粘附到光线射出件的光线射出端面和受光件的受光端面上，影响光线射出件光量的发出和受光件受光量的接收，无法准确的监测出刀片的崩刃和磨损。

申请公布号为CN109501015A、申请公布日为2019.03.22的中国专利公开了一种切削装置，切削装置的切削单元包括主轴、切削刀具、主轴壳体、刀具监视器，刀具监视器具有对切削刀具的切刃进行监视的端面，端面具有凹部，凹部用于存储清洗液，对监视器的端面进行清洗。其中对切刃监视的两端面即光线射出件的光线射出端面和受光件的受光端面。该刀具监视器设置有环形部件，环形部件形成凹部，环形部件内腔与清洗液管连通，在停机后，通过清洗液管可以向环形部件内腔供清洗液，清洗液由于表面张力的作用保持在环形部件内腔中，对处于环形部件内的端面进行清洗。

上述切削装置的监视器虽然能够对光线射出件和受光件的端面进行清洗，但是需要划片机停机才能进行清洗，在划片机工作的过程中不能及时清理，光线射出件和受光件的端面也可能受到污染，使监测结果的准确度较低。工作过程中经常需要停机检修，造成划片机生产效率较低的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种划片机刀片监测装置，用于解决目前的刀片监测装置不能及时清理造成的监测结果准确度较低的技术问题；另外，本发明的目的还在于提供一种使用上述刀片监测装置的划片机，用于解决目前的划片机刀片监测装置需要经常停机清理造成的划片机需要经常停机检修、生产效率低的技术问题。

本发明的刀片监测装置采用如下技术方案：

划片机刀片监测装置包括：

安装座，用于设置在划片机主轴上安装刀片的一端；

光线射出件，设置在安装座上，用于射出光线；

受光件，设置在安装座上，用于接收光线；

光线射出件与受光件用于设置在刀片的两侧监测刀片；

所述安装座上配置有射出件防护腔和受光件防护腔，射出件防护腔设有射出件防护腔进气口，射出件防护腔进气口供气体进入以保持射出件防护腔内的气压大于射出件防护腔外的气压；受光件防护腔设有受光件防护腔进气口，受光件防护腔进气口供气体进入以保持受光件防护腔内的气压大于受光件防护腔外的气压；

光线射出件上与受光件相对的光线射出端面处于射出件防护腔内，受光件上与光线射出件相对的受光端面处于受光件防护腔内；

射出件防护腔设有供光线射出的光线出口，受光件防护腔还设有供光线进入的光线入口，射出件防护腔和受光件防护腔用于设置在刀片的两侧，光线出口与光线入口相对设置。

有益效果：本发明的监测装置设置有射出件防护腔和受光件防护腔，通过光线出口和光线入口保证光线能够正常传输，以正常检测刀片。通过两防护腔上的进气口向两防护腔内通气，对光线射出端面和受光端面进行防护，在防护腔内气压作用下，外界的污染物难以进入防护腔内，也就难以污染受光端面和光线射出端面，由于可以对防护腔持续通气，能够实时对光线射出端面和受光端面进行防护，解决了目前的刀片监测装置需要停机清洗造成的监测结果准确度较低的技术问题。

对射出件防护腔的形式进行优化，所述安装座上设有射出件防护块，射出件防护块上设有沿光线射出件的光线射出方向上延伸的射出件通孔，所述射出件通孔与安装座围成所述射出件防护腔，射出件通孔的一端孔口形成所述光线出口。通过设置射出件防护块，便于加工，可以不改变原安装座的结构。

进一步的，所述射出件通孔的孔径大于光线射出端面的外径。避免射出件通孔的端面挡住射出的光线，方便安装，降低加工精度要求。

进一步的，所述射出件防护腔进气口设置在射出件通孔的孔壁上。简化进气结构，便于加工。

进一步的，所述安装座上设有受光件防护块受光件防护块上设有沿受光件的光线射入方向上延伸的受光件通孔，所述受光件通孔与安装座围成所述受光件防护腔，受光件通孔的一端孔口形成所述光线入口，所述安装座上可拆固定有防护块基座，受光件防护块、射出件防护块均与防护块基座固定，受光件防护块、射出件防护块通过防护块基座固定在安装座上。受光件防护块、射出件防护块均设置在防护块基座上便于整体与安装座装配，提高安装效率。

进一步的，所述防护块基座上设有供气通道，供气通道与受光件防护腔进气口相通且与射出件防护腔进气口相通，以通过供气通道向受光件防护腔和射出件防护腔同时供气。受光件防护腔进气口和射出件防护腔进气口共用供气通道，简化供气结构。

进一步的，所述安装座上设有受光件防护块，受光件防护块上设有沿受光件的光线射入方向上延伸的受光件通孔，所述受光件通孔内腔形成所述受光件防护腔，受光件通孔的一端孔口形成所述光线入口。便于受光件防护腔的加工，降低加工成本。

进一步的，所述受光件通孔的孔径大于光线射出端面的外径，避免受光件通孔的端面挡住射出的光线，方便安装，降低加工精度要求。

进一步的，所述受光件防护腔进气口处于受光件通孔的孔壁上。简化进气结构，便于加工。

本发明划片机的技术方案：

划片机包括机架；

工作台，设置在机架上，用于放置工件；

主轴，其一端用于安装刀片；

划片机刀片监测装置包括：

安装座，用于设置在划片机主轴上安装刀片的一端；

光线射出件，设置在安装座上，用于射出光线；

受光件，设置在安装座上，用于接收光线；

光线射出件与受光件用于设置在刀片的两侧监测刀片；

所述安装座上配置有射出件防护腔和受光件防护腔，射出件防护腔设有射出件防护腔进气口，射出件防护腔进气口供气体进入以保持射出件防护腔内的气压大于射出件防护腔外的气压；受光件防护腔设有受光件防护腔进气口，受光件防护腔进气口供气体进入以保持受光件防护腔内的气压大于受光件防护腔外的气压；

光线射出件上与受光件相对的光线射出端面处于射出件防护腔内，受光件上与光线射出件相对的受光端面处于受光件防护腔内；

射出件防护腔设有供光线射出的光线出口，受光件防护腔还设有供光线进入的光线入口，射出件防护腔和受光件防护腔用于设置在刀片的两侧，光线出口与光线入口相对设置。

有益效果：本发明的监测装置设置有射出件防护腔和受光件防护腔，通过光线出口和光线入口保证光线能够正常传输，以正常检测刀片。通过两防护腔上的进气口向两防护腔内通气，对光线射出端面和受光端面进行防护，在防护腔内气压作用下，外界的污染物难以进入防护腔内，也就难以污染受光端面和光线射出端面，由于可以对防护腔持续通气，能够实时对光线射出端面和受光端面进行防护，降低了停机维护的频率，解决了目前划片机由于需要停机对光线射出端面和受光端面进行维护造成的生产效率低的技术问题。

对射出件防护腔的形式进行优化，所述安装座上设有射出件防护块，射出件防护块上设有沿光线射出件的光线射出方向上延伸的射出件通孔，所述射出件通孔与安装座围成所述射出件防护腔，射出件通孔的一端孔口形成所述光线出口。通过设置射出件防护块，便于加工，可以不改变原安装座的结构。

进一步的，所述射出件通孔的孔径大于光线射出端面的外径。避免射出件通孔的端面挡住射出的光线，方便安装，降低加工精度要求。

进一步的，所述射出件防护腔进气口设置在射出件通孔的孔壁上。简化进气结构，便于加工。

进一步的，所述安装座上设有受光件防护块受光件防护块上设有沿受光件的光线射入方向上延伸的受光件通孔，所述受光件通孔与安装座围成所述受光件防护腔，受光件通孔的一端孔口形成所述光线入口，所述安装座上可拆固定有防护块基座，受光件防护块、射出件防护块均与防护块基座固定，受光件防护块、射出件防护块通过防护块基座固定在安装座上。受光件防护块、射出件防护块均设置在防护块基座上便于整体与安装座装配，提高安装效率。

进一步的，所述防护块基座上设有供气通道，供气通道与受光件防护腔进气口相通且与射出件防护腔进气口相通，以通过供气通道向受光件防护腔和射出件防护腔同时供气。受光件防护腔进气口和射出件防护腔进气口共用供气通道，简化供气结构。

进一步的，所述安装座上设有受光件防护块，受光件防护块上设有沿受光件的光线射入方向上延伸的受光件通孔，所述受光件通孔内腔形成所述受光件防护腔，受光件通孔的一端孔口形成所述光线入口。便于受光件防护腔的加工，降低加工成本。

进一步的，所述受光件通孔的孔径大于光线射出端面的外径，避免受光件通孔的端面挡住射出的光线，方便安装，降低加工精度要求。

进一步的，所述受光件防护腔进气口处于受光件通孔的孔壁上。简化进气结构，便于加工。

附图说明

图1是本发明划片机具体实施例1中主轴端部的结构示意图；

图2是本发明划片机具体实施例1中刀片监测装置的结构示意图；

图3是本发明划片机具体实施例1中刀片监测装置的剖视图（图中平行的三个箭头表示光线的射入方向）；

图4是本发明划片机具体实施例1中刀片监测装置的侧视图；

图5是本发明划片机具体实施例1中刀片监测装置的轴测图；

附图标记汇总：1-主轴；2-刀片；3-主喷头；4-侧喷头；5-安装基板；6-刀片监测装置；61-安装座；611-U形槽； 62-光线射出件；621-光线射出端面；63-受光件；631-受光端面；64-射出件防护块；65-射出件通孔；66-射出件防护腔；661-射出件防护腔进气口；662-光线出口；67-受光件防护块；68-受光件通孔；69-受光件防护腔；691-受光件防护腔进气口；692-光线入口；610-防护块基座；6101-螺栓孔；7-进气嘴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施方式对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明划片机的具体实施例1：

划片机包括机架，机架上设有工作台，使用时，将工件定位放置在工作台上，依靠真空吸附等方式将工件牢靠的固定在，工作台可以沿Y轴方向往复移动。机架上还设置有移动架，移动架能够在X方向上移动，移动架能够相对工作台移动，带动主轴1移动，主轴1为空气静压高速主轴1。如图1所示，主轴1沿Y向延伸，一端安装有刀片2，刀片2随着主轴1的旋转做旋转运动，从而对工件进行分割。

如图1至图3所示，为了在刀片2进行切割时对刀片2进行冷却，并将切削下来的碎屑及时带走，主轴1的一端安装有刀具冷却装置，刀具冷却装置和刀片2位于空气静压高速主轴1的同一端。刀具冷却装置包括主喷头3和侧喷头4，主喷头3和侧喷头4用于对刀片2冷却。

主轴1上设置刀片2的一端固定有安装基板5，主喷头3和侧喷头4均固定在安装基板5上，安装基板5上还固定有刀片监测装置6，刀片监测装置6用于监测刀片2的实时状态。

如图2和图3所示，刀片监测装置6包括安装座61，安装座61固定在安装基板5上，安装座61上有光线射出件62和受光件63，本实施例中，光线射出件62和受光件63均为嵌在安装座61内的光纤，受光件63还连接有用于将接收到的光转换成电压的光电转换装置。本实施例中的安装座、受光件和光线射出件为一种对照式塑胶光纤，属于现有技术中的标准件。

光线射出件62具有光线射出端面621，为了避免光线射出端面621受到污染，本实施例中安装座61上设有射出件防护块64，射出件防护块64上设有沿光线射出件62的光线射出方向上延伸的射出件通孔65，射出件通孔65一端与安装座61相贴围成射出件防护腔66。

射出件防护腔66设有射出件防护腔进气口661，供气体进入射出件防护腔66内，在射出件防护腔66内形成微正压，使射出件防护腔66内气压大于射出件防护腔66外的气压，本实施例中，刀片2处于常压环境，射出件防护腔66内部通气时为正压，其他实施例中，如果刀片处于负压环境，射出件防护腔内部也可以为负压或者正压。

本实施例中，射出件防护腔进气口661开设在射出件通孔65的孔壁上，并且进气方向与光线射出端面621的法向垂直，射出件防护腔进气口661的进气方向是指射出件防护腔进气口661所朝向的方向。

射出件通孔65远离光线射出件62一端的孔口形成供光线射出的光线出口662，另一端孔口与安装座61贴合，本实施例中，射出件通孔65的孔径大于光线射出端面621的外径，光线射出件62的光线射出端面621并不是与射出件通孔65同轴，光线射出端面621的中心处于射出件通孔65轴线的下方。

受光件63具有受光端面631，为了避免受光端面631受到污染，安装座61上还设有受光件防护块64，受光件防护块67上设有沿光线射入方向上延伸的受光件通孔68，受光件通孔68的内腔形成受光件防护腔69，受光件通孔68的一端孔口形成供光线射入的光线入口692，另一端孔口与安装座61贴合。

受光件防护腔69设有受光件防护腔进气口691，供气体进入受光件防护腔69内，在受光件防护腔69内形成微正压，使受光件防护腔69内气压大于射出件防护腔66外的气压，受光件防护腔69内部通气时为正压，其他实施例中，如果刀片处于负压环境，受光件防护腔69也可以为负压或者正压。

本实施例中，受光件防护腔进气口691处于受光件通孔68的孔壁上，受光件防护腔进气口691的进气方向与受光端面631的法向垂直，受光件防护腔进气口691的进气方向是指受光件防护腔进气口691所朝向的方向。

本实施例中，受光件通孔68的孔径大于受光端面631的外径，受光端面631并不是与受光件通孔68同轴，受光端面631的中心处于受光件通孔68轴线的下方。本实施例中，受光件防护块67固定在安装座61上，受刀片位置的限制，射出件通孔65的长度大于受光件通孔68的长度。

安装座61上设有U形槽611，U形槽611的开口朝向刀片2并供刀片2的刀刃伸入，受光件63和光线射出件从U形槽611相对的两个槽壁上伸出，射出件防护块64和受光件防护块67分别与U形槽611相对的两个槽壁面贴合。

本实施例中安装座61上可拆固定有防护块基座610，受光件防护块67、射出件防护块64均与防护块基座610固定，本实施例中，三者一体设置，其他实施例中，根据实际的需要，三者可以分体固定，比如通过螺栓或者焊接固定。防护块基座610处于安装座61的一侧，受光件防护块67和射出件防护块64固定在防护块基座610下端并延伸至U形槽611内。

如图4和图5所示，防护块基座610上设有螺栓孔6101，安装座61上设有螺纹孔，固定防护块基座610的螺栓穿过螺栓孔6101螺纹装配在螺纹孔内。

为了简化气体通道，本实施例中，防护块基座610中设置有供气通道，射出件防护腔进气口661和受光件防护腔进气口691均与供气通道相通，以通过供气通道向受光件防护腔69和射出件防护腔66同时供气。本实施例中供气通道的进气口处设置有进气嘴7，进气嘴7用于与气源连接。两个射出件防护腔进气口661和受光件防护腔进气口691共用进气通道能够简化气路的结构，同时进气通道的进气嘴7设置在防护块基座610上，布置空间较大，方便安装。

本发明的划片机在划片工作时，刀片2对工作台上的工件切削，冷却装置对刀片2进行冷却，刀片监测装置6的受光件63与光线射出件62配合实现对刀片2状态的实时监测。同时受光件防护腔69内和射出件防护腔66内通入洁净压缩空气，形成有微正压，带粉的切削液难以进入防护腔内，保持光线射出端面621和受光端面631的清洁，同时可以控制两个防护腔的进气量，将监测机构的维护时间延伸至七天至十天，极大的降低了操作员的劳动强度，提高生产效率。

本发明划片机的具体实施例2，本实施例中的划片机与上述实施例的区别在于：本实施例中受光件防护腔和射出件防护腔设置在安装座上，直接在安装座上U形槽相对的两个槽壁上开设凹槽，两个槽壁上的凹槽的槽口相对。当然，其他实施例中，在安装座上配置受光件防护腔和射出件防护腔形式并不限于上述实施例中给出的方式，比如，还可以通过在安装座上增加盖板，通过盖板与安装座围成防护腔。

本发明划片机的具体实施例3，本实施例中划片机与上述实施例的区别在于：光线射出件包括光纤和处于光纤端部的三棱镜，光线射出端面处于三棱镜上。该实施例中的光线射出件的结构与申请公布号为CN109501015A中光纤和直角棱镜的结构相同。其他实施例中，受光件也可以采用光纤和三棱镜组合的方式，这种方式能够避免光纤弯折，光纤不容易折断。本发明的光线射出件并不限于上述形式，比如光线射出件还可以是光源与光纤的组合件。

本发明划片机的具体实施例4，本实施例中划片机与上述实施例的区别在于：本实施例中射出件通孔的孔径与光线射出端面的外径相等。同理，其他实施例中，受光件通孔的孔径可以与受光端面的外径相等。

本发明划片机的具体实施例5，本实施例中划片机与上述实施例的区别在于：本实施例中，射出件防护腔进气口的进气方向与光线射出端面的夹角大于0度小于90度，并且朝向光线射出端面。同理，其他实施例中，受光件防护腔进气口的进气方向也可以与受光端面的夹角大于0度小于90度，并且朝向受光端面。射出件防护腔进气口也可以设置在安装座上。

本发明划片机的具体实施例6，本实施例中划片机与上述实施例的区别在于：本实施例中，本实施例中射出件防护腔并不是圆柱腔，射出件防护腔的截面呈四方形，当然，也可以是椭圆形等。受光件防护腔的截面也可以是四方形、椭圆形等形状。对于受光件防护腔和射出件防护腔，除了上述实施例中提供的形式外，还可以增加开口的数量，比如在受光件防护和射出件防护腔的底部开设有出气口。

本发明划片机的具体实施例7，本实施例中划片机与上述实施例的区别在于：受光件防护块与射出件防护块的顶部连在一起。其他实施例中，可以在安装座上直接开设射出件防护腔和受光件防护腔。

本发明划片机的具体实施例8，本实施例中划片机与上述实施例的区别在于：本实施例中，受光件防护块和射出件防护块分别独立固定在安装座上。此时受光件防护块和射出件防护块均直接与供气管路连接。

本发明划片机刀片监测装置的具体实施例，本实施例中划片机刀片监测装置的结构与上述划片机任意一具体实施例中所述的监测装置的结构相同，不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。