CN1962211A - 基板的切断装置 - Google Patents

Abstract

在切断基板(1)而单片化为器件(5)的切断组件(60)的切断加工区域(50)中，配置具有对基板(1)(器件(5))喷射高压水而进行毛刺去除的喷嘴(72)的高压水喷射组件(70)。

Description

基板的切断装置

技术领域

本发明涉及切断基板而单片化为半导体器件的切断装置。

背景技术

如由携带电话或数字照相机等小型数字仪器所代表的那样，近年的各种电子仪器的轻薄短小化显著，为了实现该轻薄短小化，需要作为构成部件而起到重要作用的半导体封装部件的小型化。作为响应该要求的部件，普及有搭载称为插入式选择器(interposer)的半导体芯片的引线框架的尺寸与半导体芯片近似的CSP(chip·size·package)型的半导体器件。CSP型半导体器件如BGA(球栅阵列，Ball Grid Array)或LGA(地栅阵列，Land Grid Array)或者QFN(四侧无引脚扁平封装，Quad Flat Non-leaded package)那样，根据外部电极构造的不同而提供各种种类。

作为CSP型半导体器件的制造方法，有下述方法，即将多个半导体芯片与一个引线框架接合，接着将全部的半导体芯片用树脂全部封固而得到半导体器件的集合体，之后对该集合体以半导体芯片为单位切断引线框架以及树脂而实施单片化加工。在作为切断加工的机构使用基于金刚石刀具的机械的切断工具的情况下，多在切断面上形成毛刺。上述QFN构造的半导体器件，由于在作为封装件的切断面的侧面上露出树脂和金属电极，特别是金属电极是铜等比较柔软的金属的情况，容易在该金属电极上产生毛刺。由于毛刺会引起导致电气短路等的损害，所以需要除去，关于除去半导体器件的毛刺的技术，在例如特开平9-193099号公报、特开平9-232350号公报等中，记载了令高压水与半导体装置接触而由水压除去毛刺的情况。

在除去在半导体器件的切断面上产生的毛刺时，一般进行从切断装置到如专利文献1所述毛刺去除专用装置的运送。因此，产生下述不满，即运送所需时间和运送用设备等导致生产效率的低下。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种基板的切断装置，可迅速向将基板切断而单片化之后的毛刺去除工序转移，且由此实现生产效率的提高。

本发明的基板的切断装置，以被加工物为基板，并具有切断该基板而单片化的切断机构，其特征在于，在基于该切断机构的切断加工区域内，具有高压水喷射机构，该高压水喷射机构具有向单片化后的基板喷射高压水的喷嘴(方案1)。本发明的高压水喷射机构是用于通过令来自喷嘴的高压水与由于切断而产生的基板的切断部的毛刺接触，来除去该毛刺的机构，与例如作为切断用而供给的切削液不同。因此，高压水的压力设定为可除去毛刺的水平。

根据本发明，在通过切断机构切断基板而单片化之后，接着对切断加工区域内的基板喷射来自高压水喷射机构的喷嘴的高压水而除去切断部的毛刺。无需在切断基板后将基板向专用的毛刺去除装置运送，可在切断加工区域内流畅地向毛刺去除工序转移，所以可追求生产效率的提高。此外，由于无需专用的毛刺去除装置，所以还可追求空间节省化以及成本的降低。

此外，本发明的切断装置具有切断基板而单片化的切断机构、和清洗由该切断机构单片化后的基板的清洗机构，其特征在于，清洗机构具有毛刺去除用的高压水喷射机构，该高压水喷射机构具有对单片化后的基板喷射高压水的喷嘴(方案2)。

本发明中，在用清洗机构清洗切断后的基板时，对该基板喷射来自高压水喷射机构的喷嘴的高压水，除去切断部的毛刺。由于可清洗基板并且进行毛刺去除，所以与上述发明相同，可追求生产效率的提高、空间节省化以及成本的降低。借助由高压水喷射机构喷射的高压水可清洗基板，该情况下，由于高压水喷射机构兼作清洗机构，所以具有结构简单化的优点。

在本发明中，上述喷嘴的角度，即来自喷嘴的相对于基板的高压水的喷射角度可调整。该构成是可以适宜变更与基板接触的高压水的喷射角度的构成，进而，也可采用在喷射高压水时令喷嘴倾动的运动方式。本发明的切断机构可使用机械加工式的切断机构，一边令金刚石刀具等的盘状切削刀具高速旋转一边切入基板。

本发明的被加工物的基板除了由单一材料构成的单层基板之外，也包含有层叠不同材料的第1层和第2层的基板。例如，可以设想第1层为金属层，第2层为树脂层的情况。然后，在该情况下，优选切断机构具有适于切断第1层的第1切断工具、和适宜切断第2层的第2切断工具，由第1切断工具切断第1层，由第2切断工具切断第2层。

根据本发明，在基于切断机构的基板切断加工区域内，或者在清洗装置中，由于具有用于去除毛刺的高压水喷射机构，所以可迅速向切断基板而单片化后的毛刺去除工序转移，由此可达到实现生产效率提高的效果。

附图说明

图1A是借助本发明的实施方式的切断装置而单片化为器件的基板的截面图，是单层构造的基板，图1B是两层构造的基板。

图2是区划为有多个器件的基板的俯视图。

图3是支承基板的卡具的立体图。

图4是实施方式的切断装置的俯视图。

图5是实施方式的切断装置的立体图。

图6 A是借助切削刀具切断基板的状态的立体图，表示一次切断，图B表示两次切断。

图7是表示高压水喷射组件的喷嘴的倾动机构的具体例的立体图。

图8是切断两层构造的基板的状态的侧视图。

图9是用切块带以及切块框架支承基板的方式的切断装置的俯视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。

(1)基板的构成

图1表示本实施方式的加工对象物的基板的种类，(A)中表示的基板1是由金属、树脂或者陶瓷等单一的材料构成的单层构造的基板，(B)中表示的基板1是在金属层(第1层)2上层叠树脂层(第2层)3的两层构造的复合材料基板。两层构造的基板1也使用在金属层2上层叠陶瓷层的基板。这些基板1为如图2所示的长方形，由格子状的切断预定线4区划为多个器件5。器件5是半导体器件或各种电子器件，沿切断预定线4切断、分割基板1而单片化为器件5。

(2)卡具的构成

图3表示本实施方式的后速的切断装置(如图4、图5所示)的用于在真空卡盘式卡盘台51、81上保持基板1的卡具10。该卡具10是具有适宜厚度的矩形状的板材，表面形成有沿与卡具10的各边平行的X方向以及Y方向延伸的多个槽11。这些槽11是用于使后述切断装置的切削刀具61不会切入卡具10的避让槽，与基板1的切断预定线4对应而形成。因此，由这些槽11区划的矩形状的区域12与基板1的各器件5的尺寸以及形状相符合。

基板1在器件5与器件对应区域12完全重合的状态下载置在卡具10的表面上，通过适当的保持机构保持该状态。在各器件对应区域12中，形成有贯通卡具10的正反面的多个吸引孔13，若卡具10载置在卡盘台51上而空气被吸引，则吸引力作用在基板1上，经由卡具10将基板1吸附在卡盘台51上，并进行保持。

(3)切断装置

切断装置如图4以及图5所示，在基台20上具有各种机构。在基台20上的近前侧(图4中下侧)，从右侧开始配置有盒式存储器30、定位机构40、清洗组件(清洗机构)80。而且，在定位机构40的后方设置切断加工区域50，在该切断加工区域50中，具备：保持基板1的真空卡盘式卡盘台51、切断组件(切断机构)60、以及高压水喷射组件(高压水喷射机构)70。

盒式存储器30可载持运送，按照卡具10收纳多个基板1，并可装卸地固定在基台20上的既定的盒式存储器设置部上。盒式存储器30具有相互分离的一对平行的壳体31，在这些壳体31的内侧的相互的对置面上，在上下方向上设置多段可在横向上滑动地载置卡具10的架子32。保持有基板1的卡具10，相互平行的一对边部载置在各壳体31的架子32上，以层叠状态收纳并保持在盒式存储器30内。盒式存储器30在基台20上的盒式存储器设置部处固定，使卡具10的滑动方向与X方向平行。盒式存储器30内的卡具10借助滑动式夹钳等的未图示的移送机构而移送到定位机构40。

定位机构40构成为，在X方向延伸的一对平行的引导杆41一边相互接近或分离地联动一边移动，所以卡具10被移送到引导杆41之间的基台20上，并被相互接近的引导杆41夹持，由此固定了向卡盘台51的移动开始位置。卡具10从该位置被未图示的运送臂捕获，并移动到切断加工区域50内的卡盘台51上。

接着，对切断加工区域50内的各机构进行说明。

卡盘台51上表面为水平的圆盘状，以Z方向为旋转轴而旋转自如且在Y方向移动自如地设置在基台20上。卡盘台51被收纳在基台20内的未图示的旋转驱动机构向顺时针或者逆时针方向驱动旋转，被同样未图示的输送机构在Y方向上驱动移动。在卡盘台51上，形成有贯通正反面的多个吸引孔，在背面侧，配置有经过吸引孔吸引表面侧的空气的真空装置。若该真空装置运转，则载置在卡盘台51上的物品表面被吸附。

切断组件60具有两个切削装置63，该切削装置63的由金刚石刀具等构成的盘状切削刀具61被心轴62驱动旋转。这些切断装置63，切削刀具61的旋转轴与X方向平行，令切削刀具61彼此相对，以与固定在基台20上的未图示的框架并列的状态被支承。进而，切削装置63在作为Z方向的上下方向以及作为X方向的左右方向上移动自如地支承在该框架上，并通过未图示的输送机构在这些方向上移动。切削刀具61可更换地安装在心轴62上，在心轴62上安装有与基板1的材质相应而适宜切削的切削刀具。

高压水喷射组件70配置在作为切削组件60的后方的卡盘台51的Y方向的移动范围的上方。高压水喷射组件70具有：在X方向范围内跨越卡盘台51而固定在基台20上的门型的托架71、和在X方向上并列在该托架71上并固定的多个高压水喷射喷嘴72。托架71是在一对的脚部73之间架设有水平部74的结构，在水平部74上固定喷嘴72。喷嘴72的上端部连接高压水供给管72a，从喷嘴72的下端部的喷射口向下喷射高压水。

喷嘴72的配列长度设定为覆盖基板1的全长的程度，由此高压水可与基板1的整个面接触。卡具10从卡盘台51上被未图示的运送臂捕获，并移动到清洗组件的卡盘台51上。

清洗组件80为旋转式，具有与上述卡盘台51相同的真空卡盘式旋转卡盘台81，进而，装备有与上述相同构成的高压水喷射组件70。清洗组件80侧的高压水喷射组件70的托架71也在X方向范围内跨越卡盘台51，但各脚部73沿Y方向延伸的导轨82移动自如地被支承。托架71被未图示的驱动机构沿导轨82驱动移动，因此，高压水喷射组件70整体可在Y方向上移动。借助该清洗组件80，保持在卡盘台81上的基板1被从高压水喷射组件70喷射出的高压水清洗，并在之后，借助卡盘台81的旋转而甩开附着在基板1的水分，被干燥。

(4)切断装置的动作

接着，对借助上述切断装置切断基板，并分割而单片化的动作进行说明。在此切断的基板1为如图1A所示的单层构造的基板1。

首先，在盒式存储器30内的在表面保持有基板1的一个卡具10被滑动式夹钳等未图示的移送机构配置在定位机构40中的两个引导杆41之间的基台20上。然后，两个引导杆41向彼此接近方向联动并移动，在夹持卡具10的时刻停止移动。由此，确定卡具10向卡盘台51的移送开始位置。

接着，基板1按照卡具10被未图示的运送臂移送到卡盘台51上。基板1经由卡具10而载置在卡盘台51上的既定位置，接着，真空装置运转。若真空装置运转，则从卡盘台51的吸引孔通过卡具10的吸引孔13而吸引卡具10的表面侧的空气，由此，基板1被吸附并保持在卡具10的表面上。该情况下，调整卡盘台51的旋转角度，以便基板1的长边方向与X方向平行。

一边维持该保持状态，一边借助切削组件60沿切断预定线4切断、分割基板1。作为切断动作，首先调整卡盘台51的Y方向位置而将基板1配置在各切削装置63的近前侧，令切削装置63下降到由切削刀具61可切断基板1的位置，此外，调整切削装置63的X方向的位置而令切削刀具61与切断预定线4重合。然后，令切削刀具61旋转，并令卡盘台51向Y方向的后方(图4中上方)移动，在Y方向、即短边方向延伸的切断预定线4切入切削刀具61，进行切断。切削刀具61切断基板1，并切入到刃尖存在于卡具10的槽11中的深度。

该情况下，由于两个切削刀具61并排，所以若令这些切削刀具61的间隔与相邻的两根切断预定线4相一致，则可通过一次的Y方向的送入而同时切断短边方向的相邻的两根切断预定线4。若采用该方法，则反复进行所谓的锯齿形动作的切断模式，即一边令卡盘台51在Y方向上向前运动一边进行切断，并接着令切削装置63向X方向移动相邻切断预定线4的间隔的2倍的距离，之后一边令卡盘台51向Y方向向后移动一边进行切断，由此可高效地两根两根地切断短边方向的切断预定线4。

切断短边方向的切断预定线4后，令卡盘台51旋转90℃，并将长边方向的切断预定线4设定为与Y方向、即与切断刀具61的切断方向平行。然后，与切断短边方向的切断预定线4的上述方法相同，切断长边方向的全部切断预定线4。由此，将基板1切断并分割为小四方块状，单片化为多个器件5。另外，基于卡盘台51以及切削装置63的移动的组合的切断动作模式不限定于上述情况，可为各种模式。

如上所述的单片化后的器件5载置在卡具10的器件对应区域12上，由于在各器件对应区域12上分别形成有吸引孔13，所以各器件5被吸附、保持在卡具10上。在器件5的切断面上，有时会由于刀具61的擦过而产生毛刺。

接着，令卡盘台51再旋转90℃而回到原来的基板1的长边方向与X方向平行的状态。然后，从高压水喷射组件70的各喷嘴72喷射高压水，并且移动卡盘台51而将器件53送入喷嘴72的下方。进而，从喷嘴72喷射的高压水全部与器件5的整个表面接触，且移动卡盘台51以便高压水无遗漏的浸入器件5之间的切槽中。

借助该动作，在器件5的切断面上产生的毛刺由于承受高压水的压力而被除去。若毛刺除去经过了充分的高压水的喷射时间，则停止从喷嘴72的高压水喷射和卡盘台51的移动，进而，停止真空装置的运转而解除向卡盘台51的卡具10的吸附状态。

接着，借助未图示的运送臂，将切断后的器件5原样地按照卡具10移动到清洗组件80的卡盘台81上。器件5经由卡具10而载置在卡盘台81上的既定位置，并运转卡盘台81的真空装置而将器件5吸附并保持在卡具10的表面上。在此，调整卡盘台81的旋转角度，以便令原来的基板1的长边方向与X方向平行，接着，一边令高压水喷射组件70在Y方向移动，一边从该高压水喷射组件70的各喷嘴72向全部的器件5的整个表面喷射高压水。由此清洗器件5，若清洗完成，则令卡盘台81旋转既定时间，甩掉附着在器件5上的水分，并且令器件5干燥。

以上，完成了基于切断、分割基板1的向器件5的单片化以及器件5的清洗的一连的处理。之后，停止卡盘台81的运转，清洗后的器件5按照卡具10借助未图示的运送臂移动到定位机构40的引导杆41之间，进而从这里借助上述滑动式夹钳等来图示的移送机构而返回到盒式存储器30中。

根据上述实施方式的切断装置，在通过切断组件60切断基板1并单片化后，接着向处于切断加工区域50内的基板1喷射来自高压水喷射组件70的喷嘴72的高压水，除去在基板1的切断面上产生的毛刺。因此，由于无需在切断基板1后将基板1运送到专用的毛刺去除装置的工序，可在切断加工区域50内平顺地向毛刺去除工序转移，所以可追求生产效率的提高。此外，由于无需专用的毛刺除去装置自身，所以可追求空间节省化以及成本的降低。

(5)实施方式的变形例

A.关于高压水喷射组件

在上述实施方式中，借助切断加工区域50侧的高压水喷射组件70除去器件5的毛刺，并通过清洗组件80侧的高压水喷射组件70清洗器件5，但也可以在切断基板1后，不使用切断加工区域50侧的高压水喷射组件70，在切断后移送到清洗组件80，并通过该清洗组件80侧的高压水喷射组件70进行毛刺去除处理。即，用于除去毛刺的高压水喷射组件70配备在切断加工区域50或清洗组件80的任意一方即可。若高压水喷射组件70设置在清洗组件80侧，则由于通过该高压水喷射组件70进行毛刺去除和清洗，所以可实现部件个数的削减而具有构成简单化的优点。

B.切削刀具的切入方法

在上述实施方式中，切削刀具61的切入深度设定为基板1的厚度以上的深度，借助该切削刀具61一次地切断一根切断预定线4。图6A表示这样的切断动作。将其称之为一次(one path)切断，也可通过两次、或者更多的次数切断一根切断预定线4。在通过两次进行切断，即两次(two path)切断情况下，可举出在第一次切入基板1的一半左右的厚度，在第二次完全切断的方式。这样的两次切断，令两次的切削刀具61中的一个的切入深度为基板1的厚度的一半左右，并设定其为第一次用刀具(第一切断工具)，令另一方的切削刀具61的切入深度为基板1的厚度以上，并设定其为第二次用刀具(第2切断工具)。

图6B表示两次切断的图像，在此，切削装置63的切削刀具61配置为直列，用图中右侧的第一次用刀具61a切入基板1的一半左右的厚度，并用左侧的第二次用刀具61b切断剩下的部分。若采用这样的两次切断或者分多阶段令切削刀具61在切断预定线4上慢慢切入而最终切断的方法，则切断时的阻力较低，具有可平滑地进行切断的优点。

如图4以及图5所示的实施方式那样，在两个切削刀具61并列的情况下，令第一次用刀具和第二次用刀具的间隔与相邻的两根切断预定线4一致，并首先用第一次用刀具切入最端部侧的切断预定线4，之后令双方的切削刀具61仅移动相邻两根切断预定线4的间隔的程度，接着通过在相邻两根切断预定线4上，反复进行令第一次用刀具和第二次用刀具作用的动作模式，由此可有效地进行两次切断。

C.高压水喷射组件的喷嘴的角度调整

在高压水组件70中，可令喷嘴72的角度可变，采用可调整与基板1相对的高压水的喷射角度的构成。例如，若将固定有喷嘴72的托架71的水平部74以X方向为轴旋转自如、并且可在任意位置固定地相对于脚部73支承，则可一样地调整全部喷嘴72的角度。进而，也可采用在高压水喷射中喷嘴72倾动的运转方式。

图7表示这样构成的一具体例。该例中令托架71的脚部73与水平部74分体，在水平部74的两端部上设置沿X方向延伸的倾动轴75，该倾动轴75转动自如地嵌入脚部73的上端部的轴承槽76中。即，水平部74经由倾动轴75倾动自如地支承在脚部73上。倾动轴75从脚部73突出，该突出部75a的周面形成为齿轮状。

另一方，在脚部73的侧面的适当位置固定马达77，在该马达77的小齿轮(驱动轴)78和倾动轴75的突出部75a之间卷绕正时带79。通过马达77的低速动作，将马达77的转动经由正时带79传递到水平部74，喷嘴72与水平部74一起倾动。若为这样的喷嘴72倾动的构成，则可令喷射的高压水准确地接触毛刺，大幅提高毛刺去除性能。另外，图7是喷嘴72与水平部74一起倾动的构成，但也可令水平部74固定而可调整喷嘴72分别对于水平部74的角度。

D.关于基板的种类(层构造)

上述实施方式中的加工对象的基板1为如图1A所示的单层构造，但如图1B所示的两层构造的基板1也可通过上述切断装置进行单片化，图8表示该状态。该情况下，由由铜等构成金属层2和树脂层3构成基板1，令树脂层3与卡盘台51相对置，而将基板1吸附、保持在卡盘台51上，将切削刀具61切入到卡具10的槽11处，一次地切断切断预定线4。

在这样的两层构造的基板1的情况下，当然可以进行一次切断，但对每层进行切断的两次切断从平顺地进行切断的角度而言比较有利。该情况下，令第一次用刀具为适宜切断金属层2，令第二次用刀具为适宜切断树脂层3，则可高效地进行切断。另外，这样的两次切断中的刀具使用例如树脂结合剂的金刚石磨石粒径为50～80μm，厚度为0.2～0.3mm左右的刀具作为第一次用以及第二次用刀具。此外，也可将金属结合剂的刀具和树脂结合剂的刀具组合而作为第一次用以及第二次用的刀具，或者将只有金属粘合剂的刀具用作第一次用以及第二次用的刀具。此外，在金属层2为铜的情况下通过将从喷嘴72喷射的高压水的压力设定为40MPa以上，能够可靠地除去毛刺。

E.卡具的变更

上述实施方式中，由卡具10支承基板1，并可经由卡具10运送基板1，但作为可运送地支承基板1的部件不限定于卡具10，也可使用例如如图9所示那样的，粘结在基板1的内表面的切块带15以及环状的切块框架16。切块带15以例如厚度100μm左右的聚氯乙稀为基材，其单面使用厚度为5μm左右且涂敷有丙烯树脂类的粘结剂的结构，并且在其外周部的粘结剂侧，贴附有环状的切块框架16。该情况下，通过操作切块框架16，可运送基板1。

Claims (7)

1.一种基板的切断装置，以被加工物为基板，并具有切断该基板而单片化的切断机构，其特征在于，在基于该切断机构的切断加工区域内，具有高压水喷射机构，该高压水喷射机构具有向单片化后的上述基板喷射高压水的喷嘴。

2.一种基板的切断装置，以被加工物为基板，并具有切断该基板而单片化的切断机构、和清洗由该切断机构单片化后的基板的清洗机构，其特征在于，上述清洗机构具有高压水喷射机构，该高压水喷射机构具有对上述单片化后的基板喷射高压水的喷嘴。

3.如权利要求1或2所述的基板的切断装置，其特征在于，基于上述喷嘴的对上述基板的高压水喷射角度可调整。

4.如权利要求3所述的基板的切断装置，其特征在于，上述基板由不同材料的第一层和第二层层叠而成。

5.如权利要求4所述的基板的切断装置，其特征在于，上述切断机构具有适于切断上述第1层的第1切断工具、和适宜切断上述第2层的第2切断工具。

6.如权利要求4所述的基板的切断装置，其特征在于，上述第1层为金属层，上述第2层为树脂层。

7.如权利要求5所述的基板的切断装置，其特征在于，上述第1层为金属层，上述第2层为树脂层。

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