CN104934308A - 切削方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种切削方法，用切削刀对至少在预定切削位置含有作为延性材料的金属的被加工物进行切削时，能够抑制毛刺的发生。其是用切削刀对在预定切削位置至少含有金属的被加工物进行切削的切削方法，其具有在将切削液供给至切削刀切入被加工物的加工点的同时用该切削刀对被加工物的预定切削位置进行切削的切削步骤，该切削液含有有机酸和氧化剂。

Description

切削方法

技术领域

本发明涉及适合对QFN基板、在预定分割线上形成有TEG的晶片等进行切削的切削方法。

背景技术

近年，对手机、个人电脑等电子设备要求进一步轻量化、小型化，对于适合这种小型化的器件，开发了将半导体芯片封装而形成器件的称为芯片尺寸封装(CSP)的技术，并供于实际使用。

对于CSP，例如将QFN(Quad Flat Non-Lead Package，方形扁平无引脚封装)基板分割成单个器件来形成。QFN基板由多个半导体芯片、电极框、电极端子和树脂层构成，所述多个半导体芯片以规定的间隔设置，所述电极框形成为格子状以将各半导体芯片隔开，所述电极端子由电极框向内侧呈鱼骨状设置，连接于形成在各半导体芯片的表面的焊盘，所述树脂层按照将各半导体芯片和电极框围起来的方式模塑。

将QFN基板分割成单个CSP时，通过具备能够旋转的切削刀的切削装置将QFN基板的电极框切断，将鱼骨状的电极端子按各个器件分离，形成CSP(例如参见日本特开2004-259936号公报)。

另一方面，在半导体晶片的预定分割线上形成有2个以上的用于评价半导体器件电气特性的被称为TEG(Test Element Group，测试元件组)的例如由铜构成的特性评价用金属元件。通过在预定分割线上形成2个以上的特性评价用金属元件，能够在分割半导体晶片时切削去除TEG。

用切削刀对QFN基板、在预定分割线上形成有TEG的半导体晶片等在预定切削位置含有作为延性材料的金属的被加工物进行切削时，在金属部分会产生毛刺。由于所产生的毛刺会导致出现端子间短路、在被加工物的处理中毛刺落在焊盘上等而发生封装不良等问题。

因此提出了多种多样的方法，例如日本特开2001-77055号公报所公开那样的毛刺对策用往复切削方法，或者日本特开2007-125667号公报所公开那样的设置去毛刺用喷嘴而去除所产生的毛刺。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-259936号公报

专利文献2：日本特开2001-77055号公报

专利文献3：日本特开2007-125667号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，为了去除切削加工中产生的金属毛刺，以往提出了多种方法，但是现有方法存在很难将产生的金属毛刺完全去除的问题。

本发明是鉴于上述情况完成的，其目的是提供一种切削方法，该方法用切削刀对至少在预定切削位置含有作为延性材料的金属的被加工物进行切削时，能够抑制毛刺的产生。

解决课题的手段

根据本发明，提供一种切削方法，其是用切削刀对在预定切削位置至少含有金属的被加工物进行切削的切削方法，该方法具有一边将切削液供给至切削刀切入被加工物的加工点，一边用该切削刀对被加工物的预定切削位置进行切削的切削步骤，该切削液含有有机酸和氧化剂。

优选切削液还含有防蚀剂。优选一边在切削刀的径向对切削刀提供超声波振动，一边实施切削步骤。

发明的效果

本发明的切削方法中，在对加工点供给含有有机酸和氧化剂的切削液的同时进行切削。切削液所含有的有机酸使得金属改性，抑制其延性，从而抑制毛刺的产生，并且由于切削液含有氧化剂，在金属表面形成的膜质因切削液而发生变化，金属失去延性而变得容易被去除，促进了加工性。

本发明第2方面的发明中，切削液含有防蚀剂，由此防止了金属的腐蚀(溶出)。

附图说明

图1为示出切削装置一例的部分切断立体图。

图2是对切削步骤进行说明的示意性立体图。

图3是能够提供超声波振动的切削单元的截面图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。参照图1，示出了适合实施本发明的切削方法的切削装置2的部分切断立体图。在切削装置2的吸引台4形成有与未图示的抽吸源连通的抽吸部6。吸引台4被设置成能够在X轴方向往复运动且能够旋转。

QFN基板10是作为被加工物的封装基板的一种，其被安装于固定夹具(固持夹具)8上，搭载有QFN基板10的固定夹具8被安装在切削装置2的吸引台4上。

将安装有QFN基板10的固定夹具8安装在吸引台4上，由抽吸部6使抽吸力作用时，抽吸力分别作用于固定夹具8的未图示的抽吸孔，QFN基板10被吸引固持。

在切削装置2设置有切削单元12，所构成的切削单元12在主轴14的前端部装有切削刀16。还与切削单元12一体设置有校准单元18，该校准单元18能够在Y轴方向和Z轴方向移动，检测出QFN基板10的应切削的预定切削线。

借助固定夹具8而被吸引固持在吸引台4上的QFN基板10通过在+X轴方向移动，而定位在校准单元18的正下方，通过构成校准单元18的摄像单元20对表面进行摄像，检测出应切削的预定切削线，以此实施校准。

接着，参照图2对本发明的实施方式的切削方法进行说明。作为被加工物的QFN基板10具有矩形状的金属框架24，在由金属框架24的外周剩余区域25和非器件区域25a围起来的区域中存在图示的例子中的3个器件区域26a、26b、26c。

在各器件区域26a、26b、26c中，划定出2个以上的器件形成部28，该2个以上的器件形成部28利用按照相互正交的方式纵横设置的第1和第2预定切削线27a、27b分隔开，在各器件形成部28形成有2个以上的电极(未图示)。

利用被模塑在金属框架24上的树脂而使各电极之间绝缘。通过对第1预定切削线27a和第2预定切削线27b进行切削，在其两侧出现各器件的电极。

图2中，12是切削装置的切削单元，通过在主轴14的前端部安装切削刀16构成，主轴14由未图示的马达旋转驱动。邻接切削刀16配置有切削液供给喷嘴30，该切削液供给喷嘴30将切削液供给至切削刀16切入被加工物的加工点。

本实施方式的切削方法中，用吸引台4借助固定夹具8将QFN基板10吸引固持，从切削液供给喷嘴30向切削刀16切入作为被加工物的QFN基板10的加工点供给切削液31，同时在+X方向进给吸引台4，用切削刀16对QFN基板10的第1预定切削线27a进行切削。由切削液供给喷嘴30供给的切削液31至少含有有机酸和氧化剂。优选切削液31还含有防蚀剂。

一边将切削单元12在Y轴方向分度进给，一边从切削液供给喷嘴30供给切削液31，同时用切削刀16对第1预定切削线27a一个一个地进行切削。接下来，将吸引台4旋转90°，然后从切削液供给喷嘴30供给切削液31，同时用切削刀16对第2预定切削线27b一个一个地切削，将QFN基板10分割成CSP。

本实施方式的切削方法中，将至少含有有机酸和氧化剂的切削液31供给至切削刀16切入QFN基板10的加工点的同时进行切削。利用切削液31中所含有的有机酸对QFN基板10所含有的金属改性，从而能够一边抑制延性一边对QFN基板10进行切削。因此，不会通过该切削而从金属产生毛刺(突起物)。另外，通过使用氧化剂，能够氧化金属的表面而降低金属的延性，提高金属表面的加工性。

作为有机酸，例如可以使用分子内具有至少1个羧基和至少1个氨基的化合物。这种情况下，优选氨基之中至少1个是仲氨基或叔氨基。另外，作为有机酸发挥使用的化合物可以带有取代基。

作为能够用作有机酸的氨基酸，可以举出甘氨酸、二羟基乙基甘氨酸、双甘肽、羟基乙基甘氨酸、N-甲基甘氨酸、β-丙氨酸、L-丙氨酸、L-2-氨基丁酸、L-正缬氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸、L-正亮氨酸、L-别异亮氨酸、L-异亮氨酸、L-苯基丙氨酸、L-脯氨酸、肌氨酸、L-鸟氨酸、L-赖氨酸、牛磺酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸、L-别苏氨酸、L-同型丝氨酸、L-甲状腺氨酸、L-酪氨酸、3,5-二碘-L-酪氨酸、β-(3,4-二羟基苯基)-L-丙氨酸、4-羟基-L-脯氨酸、L-半胱氨酸、L-甲硫氨酸、L-乙硫氨基酪酸、L-羊毛硫氨酸、L-胱硫醚、L-胱氨酸、L-磺基丙氨酸、L-谷氨酸、L-天冬氨酸、S-(羧甲基)-L-半胱氨酸、4-氨基丁酸、L-天冬酰胺、L-谷氨酰胺、氮杂丝氨酸、L-刀豆氨酸、L-瓜氨酸、L-精氨酸、δ-羟基-L-赖氨酸、甲胍基乙酸、L-犬尿氨酸、L-组氨酸、1-甲基-L-组氨酸、3-甲基-L-组氨酸、L-色氨酸、放射菌素C1、麦角硫因、蜂毒明肽、血管紧张肽I、血管紧张肽II和抗蛋白酶等。其中，优选甘氨酸、L-丙氨酸、L-脯氨酸、L-组氨酸、L-赖氨酸、二羟基乙基甘氨酸。

另外，作为能够用作有机酸的氨基多元酸，可以举出亚氨基二乙酸、氨三乙酸、二乙三胺五乙酸、乙二胺四乙酸、羟基乙基亚氨基二乙酸、氮川三亚甲基膦酸、乙二胺-N,N,N’,N’-四亚甲基磺酸、1,2-二氨基丙烷四乙酸、二醇醚二胺四乙酸、反式环己烷二胺四乙酸、乙二胺邻羟基苯乙酸、乙二胺二琥珀酸(SS体)、β-丙胺酸二乙酸、N-(2-羧酸酯基乙基)-L-天冬氨酸、N，N’-二(2-羟基苄基)乙二胺-N,N’-二乙酸等。

另外，作为能够用作有机酸的羧酸，可以举出甲酸、乙醇酸、丙酸、乙酸、丁酸、戊酸、己酸、草酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、苹果酸、琥珀酸、庚二酸、巯基乙酸、乙醛酸、氯乙酸、丙酮酸、乙酰乙酸、戊二酸等饱和羧酸；丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、富马酸、马来酸、中康酸、柠康酸、丙烯三羧酸等不饱和羧酸；苯甲酸类、甲苯甲酸、邻苯二甲酸类、萘甲酸类、均苯四酸、萘二甲酸等环状不饱和羧酸等。

作为氧化剂，例如可以使用过氧化氢、过氧化物、硝酸盐、碘酸盐、过碘酸盐、次氯酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、过硫酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐、铈酸盐、钒酸盐、臭氧水和银(II)盐、铁(III)盐、其有机络合物盐等。

另外，切削液31中还可以混有防蚀剂。通过混合防蚀剂，能够防止QFN基板10所含有的金属的腐蚀(溶出)。作为防蚀剂，例如优选使用在分子内具有3个以上氮原子且具有稠环结构的杂芳香环化合物、或者在分子内具有4个以上氮原子的杂芳香环化合物。另外，芳香环化合物优选含有羧基、磺基、羟基、烷氧基。具体地说，优选是四唑衍生物、1,2,3-三唑衍生物以及1,2,4-三唑衍生物。

作为能够用作防蚀剂的四唑衍生物，可以举出在形成四唑环的氮原子上不具有取代基且在四唑的5位引入有选自由磺基、氨基、氨基甲酰基、羧酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的取代基或者引入有取代有选自由羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、羧酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的至少1个取代基的烷基的四唑衍生物。

另外，作为能够用作防蚀剂的1,2,3-三唑衍生物，可以举出在形成1,2,3-三唑环的氮原子上不具有取代基且在1,2,3-三唑的4位和/或5位引入有选自由羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、羧酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的取代基或引入有取代有选自由羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、羧酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的至少1个取代基的烷基或芳基的1,2,3-三唑衍生物。

另外，作为能够用作防蚀剂的1,2,4-三唑衍生物，可以举出在形成1,2,4-三唑环的氮原子上不具有取代基且在1,2,4-三唑的2位和/或5位引入有选自由磺基、氨基甲酰基、羧酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的取代基或引入有取代有选自由羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、羧酰胺基、氨磺酰基以及磺酰胺基组成的组中的至少1个取代基的烷基或芳基的1,2,4-三唑衍生物。

上述的实施方式中，对将本发明的切削方法用于QFN基板10的例子进行了说明，但被加工物并不限于此，本发明的切削方法还能用于在预定分割线上形成有TEG(TestElement Group)的晶片或者如金属板那样仅由金属构成的被加工物。

实施本发明的切削方法时，根据被加工物的种类，优选在从切削液供给喷嘴30供给切削液31的同时，一边在切削刀16的径向向切削刀16提供超声波振动，一边实施切削步骤。

图3中给出了能够对切削刀提供超声波振动的切削单元的截面图。切削单元12A的主轴外壳32具有内膛34，主轴36以能够旋转的方式被收容在该内膛34中。

在主轴36设置有对切削刀44提供超声波振动的超声波振动子48。超声波振动子48由在主轴36的轴向极化的环状压电元件50和安装在该压电元件50的两侧极化面的环状电极板52、54构成。

压电元件50由钛酸钡、锆钛酸铅、钽酸锂等压电陶瓷构成。如此构成的超声波振动子48通过后述的电力供给单元向环状电极板52、54施加预定频率的交流电力时，在主轴36产生超声波振动。此外，超声波振动子48可以在主轴36的轴向设置2个以上。

切削单元12A具有驱动主轴36旋转的电动马达56。电动马达56例如由永久磁石式马达构成。电动马达56由转子60和在转子60的外周侧并设置在主轴外壳32中的定子线圈62构成，转子60由安装在形成于主轴36中间部的马达安装部58的永久磁石构成。

如此构成的电动马达56通过后述的电力供给单元向定子线圈62施加交流电力，从而转子60旋转，由此安装有转子60的主轴36旋转。

切削单元12A还具有对超声波振动子48施加交流电力的同时对电动马达56施加交流电力的电力供给单元64。电力供给单元64包含设置在主轴36的一端(右端)的旋转变压器66。

旋转变压器66具有设置在主轴36右端的受电单元68和与受电单元68相向设置的供电单元70。受电单元68由安装在主轴36的转子芯72和缠绕在转子芯72上的受电线圈74构成。

在如此构成的受电单元68的受电线圈74的一端借助导电线而连接有压电元件50的电极板52，在受电线圈74的另一端借助导电线而连接有压电元件50的电极板54。

供电单元70由设置在受电单元68外周侧的定子芯76和设置在定子芯76的供电线圈78构成。通过电气配线80向如此构成的供电单元70的供电线圈78供给交流电力。

电力供给单元64具有交流电源82、插入在交流电源82和旋转变压器66的供电线圈78之间的电压调整单元84、调整向供电单元70供给的交流电力的频率的频率调整单元86、控制电压调整单元84和频率调整单元86的控制单元88、以及向控制单元88输入提供给切削刀44的超声波振动的振幅等的输入单元90。

交流电源82通过控制回路94和电气配线92向电动马达56的定子线圈62供给交流电力。作为频率调整单元86，可以使用株式会社NF回路设计提供的数字信号发生器，商品名“DF-1905”。利用DF-1905，能够在10Hz～500kHz的范围内适当调整频率。

下面对切削单元12A的作用进行说明。由电力供给单元64向电动马达56的定子线圈62供给交流电力。结果，电动马达56旋转，从而主轴36旋转，用螺栓46安装在主轴36的前端部的切削刀44发生旋转。44a是切削刀44的刀刃。

另一方面，电力供给单元64通过控制单元88控制电压供给单元84和频率调整单元86，并将交流电力控制在预定的电压值，同时将交流电力的频率调整为预定频率，向构成旋转变压器66的供电单元70的供电线圈78供给预定频率的交流电力。

如此，预定频率的交流电力被供给至供电线圈78时，通过旋转的受电单元68的受电线圈74，在超声波振动子48的电极板52与电极板54之间施加预定频率的交流电力。

结果，超声波振动子48在径向反复发生位移而发生超声波振动。该超声波振动通过主轴36传递至切削刀44，从而切削刀44在径向发生超声波振动。

本实施方式的切削方法中，从切削液供给喷嘴30供给切削液31的同时，一边在切削刀44的径向对高速旋转的切削刀44提供超声波振动，一边对被加工物进行切削。用切削刀对具有金属膜的蓝宝石、碳化硅(SiC)、玻璃等硬质脆性材料进行切削时，在切削面会出现缺口，但通过一边对切削刀提供超声波振动一边对这样的被加工物进行切削，能够抑制在切削面产生缺口。另外，通过一边供给切削液31一边进行切削，能够抑制毛刺的产生。

符号说明

4  吸引台

8  固定夹具(固持夹具)

10  QFN基板

12、12A  切削单元

14、36  主轴

16、44  切削刀

26a、26b、26c  器件区域

30  切削液供给喷嘴

31  切削液

48  超声波振动子

50  压电元件

52、54  电极板

64  电力供给单元

Claims (3)

1.一种切削方法，其是用切削刀对在预定切削位置至少含有金属的被加工物进行切削的切削方法，其中，

该方法包括切削步骤，在该步骤中，一边将切削液供给至切削刀切入被加工物的加工点，一边用该切削刀对被加工物的预定切削位置进行切削，

该切削液含有有机酸和氧化剂。

2.如权利要求1所述的切削方法，其中，该切削液还含有防蚀剂。

3.如权利要求1或2所述的切削方法，其中，一边在该切削刀的径向对该切削刀提供超声波振动，一边实施该切削步骤。