JP2002370195A - 切断装置及び切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工効率を向上させ、切断後に被切断物のば
りの発生を抑制するとともに、ブレードの長寿命化を可
能にする切断装置及び切断方法を提供する。 【解決手段】 切断装置に、回転軸４と、回転軸４に固
定され移動速度９で移動しながら回転方向８に回転する
ブレード５と、回転軸４を回転させる回転機構６と、基
板３に向かって回転機構６を所定の振幅及び振動数で振
動させる振動機構７とを備え、回転機構６を振動させな
がら基板３にブレード５を押し当てる。これにより、ま
ず、ブレード５が基板３に押しつけられて、基板３が切
削され切りくず１０が発生する。次に、ブレード５が基
板３から引き離されて、加工抵抗が減少し、切りくず１
０が回転方向８に沿って移動してブレード５の刃先と基
板３との間から排出され、ブレード５から摩擦熱が放出
される。したがって、加工効率が向上し、被切断物のば
りの発生が抑制され、ブレード５の長寿命化が可能にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、砥粒を含有する円
板状の回転刃、すなわちブレードを使用して被切断物を
切断する、切断装置及び切断方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコン基板、セラミック基板、
プリント基板等（以下、基板という）やシリコンインゴ
ット等のような欠けやすい被切断物を切断する場合に
は、ブレードを回転させて、基板を切断加工している。
この場合には、ブレードを備えている、ダイサー、スラ
イサー等と呼ばれる装置を使用する。これらの装置によ
って基板を切断するには、次のようにしている。すなわ
ち、ステージ上に固定された基板に対して回転するブレ
ードを移動させ、あるいは、回転するブレードに対して
基板を固定したステージを移動させることによって、基
板と回転するブレードとを接触させる。これにより、基
板を切断することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の切断加工によれば、加工効率を高める目的でブレー
ドの回転数、つまり周速を増加させた場合には、次のよ
うな問題がある。すなわち、ブレードの回転数を増加さ
せた場合には、被切断物からブレードが受ける加工抵抗
を低減させるには限界がある。したがって、切断加工の
効率化が阻害されるとともに、摩擦によってブレードの
表面温度が上昇するのでブレードの寿命が短くなる。更
に、加工抵抗を低減させるには限界があることから、切
断後の被切断物において、本来完全に除去されるべき部
分が中途半端に残存して、ばり（かえり）が発生するお
それがある。特に、シリコン基板を切断してチップサイ
ズパッケージ（ＣＳＰ）用の半導体チップを形成する工
程でばりが発生した場合には、プリント基板に半導体チ
ップを装着する工程で、半導体チップの浮き、ひいては
接続不良を引き起こすおそれがある。したがって、この
ようなばりは、ＣＳＰの信頼性を低下させる原因にな
る。

【０００４】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたものであり、加工効率を向上させ、切断後の被切
断物においてばりの発生を抑制するとともに、ブレード
の長寿命化を可能にする切断装置及び切断方法を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の技術的課題を解決
するために、本発明に係る切断装置は、回転するブレー
ドと被切断物とが所定の相対速度で移動しながら接触す
ることによりブレードが被切断物を切断する切断装置で
あって、被切断物に対してブレードが進退するように該
ブレードを振動させる振動機構を備えたことを特徴とす
る。

【０００６】これによれば、回転するブレードが被切断
物に断続的に接触することにより、被切断物が切断され
る。したがって、切断する際の加工抵抗は、ブレードが
被切断物に接触する時間が短くなり、かつ、被切断物に
接触していない状態が生じることにより、減少する。こ
れにより、本来除去されるべき部分が残存しにくくなる
ので、ばりの発生が抑制される。また、ブレードが被切
断物に接触していない状態において、切断により発生し
た切りくずが排出されやすくなるので加工効率が向上
し、ブレードが被切断物に接触した際に発生した摩擦熱
が放出されるのでブレードの長寿命化を図ることができ
る。

【０００７】上述の技術的課題を解決するために、本発
明に係る切断方法は、回転するブレードと被切断物とが
所定の相対速度で移動しながら接触することによりブレ
ードが被切断物を切断する切断方法であって、ブレード
が被切断物を切断する切断面と同一面内において、被切
断物に対してブレードが進退するように該ブレードを振
動させる工程と、被切断物にブレードを接触させること
により被切断物を切断する工程とを備えたことを特徴と
する。

【０００８】これによれば、回転するブレードを被切断
物に断続的に接触させることによって、被切断物を切断
する。したがって、ブレードが被切断物に接触する時間
が短くなり、かつ、被切断物に接触していない状態が生
じることにより、切断する際の加工抵抗を減少させる。
これにより、本来除去されるべき部分が残存しにくくな
るので、ばりの発生を抑制することができる。また、ブ
レードが被切断物に接触していない状態において、切断
により発生した切りくずを容易に排出させるので加工効
率を向上させ、ブレードが被切断物に接触した際に発生
した摩擦熱を容易に放出するのでブレードの長寿命化を
図ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る切断装置及び切断方
法を、図１〜図３を参照して説明する。図１（Ａ），
（Ｂ）は、本発明に係る切断装置において、ブレードが
基板を切断する際の要部をそれぞれ示す部分正面図であ
る。図１（Ａ），（Ｂ）において、１は切断装置に固定
されたステージ、２はステージ１上に貼付され両面に粘
着層を有する粘着テープである。３は、粘着テープ２に
よりステージ１に固定された被切断物であって、例えば
シリコンからなる基板である。４は回転機構（後述）の
回転軸、５は砥粒を含有し回転軸４に固定されたブレー
ドである。６は、回転軸４を回転させるモータ等の回転
機構である。７は、例えばリニアモータであって、往復
運動を行うことにより所定の振幅及び振動数で回転機構
６を振動させ、ひいてはブレード５を振動させる振動機
構である。８はブレード５の回転方向であり、９はブレ
ード５の移動速度である。

【００１０】図１に示された切断装置の動作全体を、説
明する。回転機構６によって回転軸４が所定の回転方向
８（図１では反時計回り方向）に回転し、これによりブ
レード５が回転する。これとともに、振動機構７が、所
定の振動方向（図１では上下方向）に、所定の微小な振
幅及び大きな振動数で、回転機構６を振動させる。これ
により、ブレード５は、周縁部、すなわち刃先が一定の
周速になるように回転方向８に回転しつつその全体が上
下方向に微小かつ高速に振動して、基板３に対して進退
することになる。そして、ブレード５は、上下方向に振
動しながら、移動機構（図示なし）によって所定の移動
速度９で所定の方向（図１では左）に水平移動する。こ
の場合には、ブレード５の回転面、すなわちブレード５
が基板３を切断する切断面と同一面内において、基板３
に対して進退するようにブレード５が振動する。

【００１１】図１に示された切断装置の動作を、図１
（Ａ），（Ｂ）に従って分けて説明する。ブレード５
が、振動しながら移動速度９で移動して、基板３に接触
する。これにより、ブレード５の砥粒によって基板３を
切削して、その下面にまで達する切り欠きを形成する。

【００１２】ここで、まず、図１（Ａ）に示すように、
振動に伴い回転機構６がわずかに下降することにより、
ブレード５が移動速度９で移動しながら基板３に下向き
に押し付けられる。これにより、ブレード５の砥粒によ
って基板３を切削する。次に、図１（Ｂ）に示すよう
に、振動に伴い回転機構６がわずかに上昇することによ
り、ブレード５が移動速度９で移動しながら基板３から
上向きに引き離される。すなわち、回転するブレード５
が断続的に基板３に接触して、これを切削することにな
る。これらの工程を繰り返しながら、引き続きブレード
５が左に水平移動する。これにより、最終的には、基板
３を上面から下面にわたって図１の右から左へと切断し
て、フルカットを完了する。

【００１３】ここで、基板３を厚さ方向に完全に切断す
る、いわゆるフルカットを行う場合には、図１に示すよ
うに、ブレード５の下端が、ステージ１上に固定された
基板３の下面よりも下方に位置する状態が生じるよう
に、ブレード５を上下方向に振動させればよい。一方、
基板３を厚さ方向の途中まで切断する、いわゆるハーフ
カットを行う場合には、ブレード５の下端が、ステージ
１上に固定された基板３の下面まで到達しないように、
ブレード５を上下方向に振動させればよい。

【００１４】本発明に係る切断装置及び切断方法の作用
を、図２を参照して説明する。図２（Ａ），（Ｂ）は、
本発明に係る切断装置及び切断方法において、ブレード
が基板を切断する際に、基板に対してブレードが押しつ
けられる場合と引き離される場合との作用をそれぞれ示
す部分断面図である。なお、図２は、基板３をハーフカ
ットする場合を示している。

【００１５】まず、図２（Ａ）に示されるように、ブレ
ード５が移動速度９で移動している状態で、回転機構６
が回転軸４を介してブレード５を回転方向８に回転させ
るとともに、振動機構７が回転機構６を下降させる。こ
の場合、基板３の上面に対して直角に、回転機構６を下
降させる。これにより、回転方向８に回転しながら移動
速度９で移動するブレード５の刃先が、基板３に下向き
に押しつけられる。したがって、ブレード５の砥粒によ
って基板３が切削され、切りくず１０が発生する。ここ
で、切りくず１０は、ブレード５の刃先近傍に供給され
ている切削水（図示なし）により、回転方向８に沿って
移動してブレード５の刃先と基板３の表面との間から排
出される。しかし、ブレード５の刃先が基板３に押しつ
けられているので、切りくず１０は十分には排出されな
い。

【００１６】次に、図２（Ｂ）に示されるように、振動
機構７が回転機構６を上昇させる。このことにより、ブ
レード５の刃先が、基板３から上向きに引き離される。
ここで、ブレード５の移動速度９に対して、ブレード５
の刃先の上昇距離、すなわち回転機構６が振動する際の
移動距離を適当に設定すれば、ブレード５の刃先と基板
３との間隙が十分に広がる。そして、回転方向８に沿っ
て移動する供給水が、切りくず１０を基板３から引き離
して、回転方向８に沿って排出するように作用する。し
たがって、切りくず１０は、ブレード５の刃先と基板３
の表面との間から容易に排出される。

【００１７】次に、図２（Ａ）に示されているように、
引き続き回転機構６が回転軸４を介してブレード５を回
転方向８に回転させるとともに、再び振動機構７が回転
機構６を下降させる。これにより、ブレード５の刃先が
基板３に下向きに押しつけられ、ブレード５の砥粒によ
って基板３が切削され、切りくず１０が発生する。以
下、同様に、ブレード５の刃先を基板３に押しつけて基
板３を切削する工程と、ブレード５の刃先を基板３から
引き離して切りくず１０を排出する工程とを繰り返す。

【００１８】以上説明したように、本発明によれば、切
りくず１０が、切削水とともに回転方向８に沿って移動
しやすくなるので、ブレード５の刃先と基板３の表面と
の間から容易に排出される。これにより、ブレード５に
よる切断を切りくず１０が阻害しにくくなる。したがっ
て、加工抵抗の増加が抑制されるので、ブレード５の回
転速度を増加させることにより、基板３を高速に切断し
て加工効率を向上させることができる。また、基板３に
接触してこれを切削する工程を断続的に繰り返すので、
ブレード５の回転速度が増加しても、加工抵抗の増加が
抑制される。加えて、回転するブレード５が基板３に接
触した際に発生した摩擦熱が、ブレード５が基板３に接
触していない状態においてブレード５の刃先から放出さ
れる。したがって、ブレード５の表面温度が上昇しにく
くなるので、ブレード５の長寿命化を図ることができ
る。更に、加工抵抗の増加が抑制されるので、切断後の
基板３においてばりの発生が抑制される。したがって、
シリコン基板を切断して形成した半導体チップを使用し
てチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）を組み立てる際
に、半導体チップの浮きを防止することができるので、
ＣＳＰの信頼性を向上させることができる。

【００１９】本発明に係る切断装置を、図３を参照して
説明する。図３は、本発明に係る切断装置の概略を示す
斜視図である。図３において、ブレード５は、回転方向
８に回転しながら、移動速度９で移動する。この状態で
ブレード５が上下に振動しながら、基板３をフルカット
する。

【００２０】なお、ここまでの説明では、振動機構７と
してリニアモータを使用したが、回転機構６を微小かつ
高速に振動させることができる機構であれば、リニアモ
ータ以外の機構を使用することもできる。例えば、回転
軸４の外周に設けられた軸受を、圧電素子等の振動子を
使用して一方向に振動させればよい。

【００２１】また、基板３の上面に対して直角の方向
に、回転機構６を振動させた。これに限らず、基板３の
上面に対して直角以外の所定の傾斜角で、回転機構６を
振動させることもできる。更に、基板３の上面に対して
平行に、回転機構６を振動させてもよい。

【００２２】また、基板３の上面に対する角度を変化さ
せながら、回転機構６を、ひいては回転軸４を振動させ
ることもできる。例えば、回転軸４の側面に圧電素子等
の振動子を取り付け、その振動子により、回転軸４自身
に一定方向の圧力を加えればよい。これにより、回転軸
４自身が一定方向に振動しながら回転するので、ブレー
ド５が基板３に対して進退する角度を変化させながら、
基板３を切断することができる。

【００２３】また、ブレード５が基板３をダウンカット
する場合について説明した。これに限らず、ブレード５
が基板３をアッパーカットする場合についても、本発明
を適用することができる。

【００２４】また、基板３を載置したステージ１を固定
して、回転しつつ上下に振動するブレード５を移動させ
た。これに限らず、ブレード５を移動させずに、そのブ
レード５に向かって、ブレード５の回転面に沿ってステ
ージ１を移動させてもよい。更に、ステージ１とブレー
ド５との双方を移動させて、基板３を載置したステージ
１に対して、ブレード５をその回転面に沿って相対的に
移動させてもよい。

【００２５】また、ブレード５として外周刃を使用する
場合について説明した。これに限らず、ブレード５とし
て内周刃を使用することもできる。

【００２６】また、被切断物は、シリコン基板に限ら
ず、例えば、シリコンインゴット、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃ
ｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、化合物半導体
基板、ガラス基板、セラミック基板、金属ベース基板、
石材、宝石類、結晶体等であってもよい。

【００２７】また、本発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内
で、必要に応じて、任意にかつ適宜に変更・選択して採
用できるものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、ブレードが被切断物に
断続的に接触するので、切りくずが排出されやすくなる
とともに、ブレードが被切断物を切断する際の受ける加
工抵抗が減少する。したがって、加工効率が向上すると
ともに、切断後におけるばりの発生が抑制される。ま
た、切断の際に発生した摩擦熱が、ブレードが被切断物
に接触していない状態においてブレードの刃先から放出
されるので、ブレードの長寿命化を図ることができる。
これらのことにより、本発明は、加工効率を向上させ、
ばりの発生を抑制するとともに、ブレードの長寿命化を
可能にする切断装置及び切断方法を提供できるという、
優れた実用的な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係る切断装置にお
いて、ブレードが基板を切断する際の要部をそれぞれ示
す部分正面図である。

【図２】（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係る切断装置及び
切断方法において、ブレードが基板を切断する際に、基
板に対してブレードが押しつけられる場合と引き離され
る場合との作用をそれぞれ示す部分断面図である。

【図３】本発明に係る切断装置の概略を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ ステージ ２ 粘着テープ ３ 基板（被切断物） ４ 回転軸 ５ ブレード ６ 回転機構 ７ 振動機構 ８ 回転方向 ９ 移動速度 １０ 切りくず

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転するブレードと被切断物とが所定の
   相対速度で移動しながら接触することにより前記ブレー
   ドが前記被切断物を切断する切断装置であって、 前記被切断物に対して前記ブレードが進退するように該
   ブレードを振動させる振動機構を備えたことを特徴とす
   る切断装置。
2. 【請求項２】 回転するブレードと被切断物とが所定の
   相対速度で移動しながら接触することにより前記ブレー
   ドが前記被切断物を切断する切断方法であって、 前記ブレードが前記被切断物を切断する切断面と同一面
   内において、前記被切断物に対して前記ブレードが進退
   するように該ブレードを振動させる工程と、 前記被切断物に前記ブレードを接触させることにより前
   記被切断物を切断する工程とを備えたことを特徴とする
   切断方法。