JP2005057160A - ダイシング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切削性能のばらつきが少なく、比較的少量の切削水で良好な冷却効果および切屑除去効果が得られるダイシング装置を提供する。
【解決手段】ノズル２２から切削水をブレード１４に供給しながら、ブレード１４を回転させかつ被加工物Ｗに対して相対的に水平移動させることにより、被加工物Ｗをカットするダイシング装置である。ノズル２０の先端部に、ブレード１４の平面方向に沿った縦長穴形状のノズル口２１を形成し、ノズル口２１の中心をブレード１４の厚み方向中心と一致させ、ノズル口２１から切削水２２をブレードによる被加工物Ｗの切削部に向かって噴射する。強い水流の膜をブレードの周りに作り出すことで、比較的少量の切削水２２でも良好な冷却効果および切屑除去効果を得ることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明はダイサーカット機やスライシングカット機などのダイシング装置、特にブレードに切削水を供給するノズルの構造に関するものである。

従来、半導体ウエハや圧電セラミックス基板などを切断する際に、ダイサーカット機やスライシングカット機と呼ばれるダイシング装置が使用される。図８はこのようなダイシング装置の一例である。
１はブレードであり、水平軸を中心として回転駆動される。被加工物Ｗは粘着シート２の表面に貼り付けられており、粘着シート２の裏面はエアチャックテーブルなどの表面に吸着保持されている。ブレード１を回転させ、テーブルを水平移動させることで、被加工物Ｗを切り込んでカットする。カット時に、ブレード１を冷却しかつ被加工物Ｗの切屑を除去するために、ノズル３から切削水４が切削部に向かって噴射される。ノズル３はブレード１を駆動する駆動機構（図示せず）に取り付けられている。

一般的な従来のノズル３は、図１０のように円形のノズル口３ａを有しており、図８の（ａ）に示すように切削水４はブレード１と被加工物Ｗとの切削部に対して円形に噴射される。斜線部Ｓが切削水４の噴射範囲であり、噴射範囲Ｓの中心部Ｐは水量が最も多く、水流効果が大きい。
ところが、切削の進行に伴いブレード１が摩耗すると、切削位置が変化するため、図９のようにノズル３の位置も下方にずれ、噴射中心部Ｐも切削ポイントから外れることになる（図９の（ａ）参照）。そのため、切削ポイントに有効な水流効果を与えることができず、切削性能にばらつきが生じる。
そこで、このような切削性能のばらつきを抑えるため、ノズル口３ａを大きくし、切削水４の噴射範囲Ｓを拡張する方法もあるが、これでは流速が落ちるため、ブレード１の回転によって生じる圧力に負けて切削部に切削水４がかからなかったり、切削水の使用量が増加する結果となる。また、切削水４がかかる範囲が広くなり、被加工物Ｗに強く当たることで、被加工物Ｗに悪影響を及ぼす可能性がある。

上記のような円形ノズルを用いたもの以外に、特許文献１に示されるような挟み込み式ノズルを備えたダイシング装置も知られている。この装置では、ブレードを挟んでその両側にノズルが設けられ、切削水を複数のノズル口から内向き下方に噴射することにより、ブレードを冷却すると共に、切屑を除去するものである。
しかし、このノズル構造は、非常に多量の切削水を必要とし、給水・排水設備が大型となり、コスト上昇を招く欠点がある。
特開平６−３３８５６２号公報

そこで、本発明の目的は、切削性能のばらつきを抑え、比較的少量の切削水で良好な冷却効果および切屑除去効果が得られるダイシング装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ノズルから切削水をブレードに供給しながら、上記ブレードを回転させかつ被加工物に対して相対的に水平移動させることにより、被加工物をカットするダイシング装置において、上記ノズルの先端部に、上記ブレードの平面方向に沿った縦長穴形状のノズル口を形成し、上記ノズル口の中心を上記ブレードの厚み方向中心と一致させ、上記ノズル口から切削水をブレードによる被加工物の切削ポイントに向かって噴射するように構成したことを特徴とするダイシング装置を提供する。

本発明のノズルは、ブレードの平面方向に沿った縦長穴形状のノズル口を有しており、ノズル口から噴出した切削水はブレードの両面に沿って流れ、強い水流の膜をブレードの周りに作り出すことができる。そのため、ブレードが摩耗して切削ポイントが下方へずれても、縦長な水流を切削ポイントに的確に当てることができ、切削性能のばらつきが少なく、安定した冷却効果および切屑除去効果を得ることができる。さらに、切削水が幅方向に広がらないので、切削水の使用量は必要最小限で済む。

薄肉なセラミック板（例えばＰＺＴなど）をカットする場合、従来の円形ノズルを用いたダイシング装置では切削速度に制約があり、切削速度を上げるとチッピングなどの加工不良が発生していた。また、チッピングが発生しない程度に切削速度を下げても、カット幅のばらつきが大きいという問題があった。
これに対し、本発明のノズルを使用すれば、ブレードの周囲に強い水流の膜を形成するので、チッピングを発生させずに切削速度を高くすることができ、かつカット幅のばらつきも小さくできる。

請求項２のように、ノズルの先端部を先端が尖った形状とし、ノズルの先端部をブレードと被加工物との間に形成されるＶ字状の隙間に挿入するのがよい。
水流効果を高めるには、ノズル口をできるだけ切削部に近づけるのが望ましい。そのためには、ノズルの先端部をブレードと被加工物との間に形成されるＶ字状の隙間に挿入するのがよい。
ノズルの先端部を先端が尖った形状とすることで、ノズルの先端部をブレードと被加工物との間に形成されるＶ字状の隙間に奥まで挿入でき、ノズルの先端部をブレードと被加工物との切削部に近づけることができる。そのため、ノズル口から噴出した切削水が散らばることなく、切削部に的確に噴射される。

請求項３のように、ノズル口から噴出した切削水が被加工物に対してほぼ平行となるように、ノズルの向きを設定するのがよい。
切削水を被加工物に対し斜め上方あるいは直上方から噴射してもよいが、水圧が上がると、セラミック板のような脆弱な被加工物の場合には、被加工物に割れやクラックが発生してしまう。
そこで、請求項３のようにノズルの向きを設定すれば、ノズル口から噴出した切削水が被加工物に対してほぼ平行に流れるので、切屑を効果的に除去できると同時に、被加工物に対して垂直方向に作用する圧力を低くでき、被加工物の割れやクラックの発生を抑制できる。

請求項１に記載の発明によれば、ブレードの平面方向に沿った縦長穴形状のノズル口を有するノズルから切削水を切削部に向かって噴射するようにしたので、強い水流の膜をブレードの周りに作り出すことができ、良好な冷却効果および切屑除去効果を得ることができる。そして、ブレードが摩耗して切削ポイントが下方へずれても、縦長な水流を切削ポイントに確実に当てることができ、安定した切削性能を維持できる。
さらに、切削水の幅方向の広がりを規制できるので、切削水の使用量を少なくしながら、良好な切削性能を維持することができ、省資源化を達成できる。

以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。

図１〜図５は、本発明にかかるダイシング装置の第１実施例を示す。
このダイシング装置は、取付ベース１０を備えており、取付ベース１０の裏面側に水平に配置されたスピンドル１１が設けられている。スピンドル１１と一体回転する主軸１２は取付ベース１０を貫通して、取付ベース１１の表面側に配置されたフランジ１３と連結されている。フランジ１３には２枚のブレード１４が固定されている。ここでは、２枚刃フランジ１３の例を示したが、１枚刃あるいは多枚刃でもよい。この実施例のブレード１４は矢印方向Ａに回転駆動されるが、その回転方向は矢印Ａ方向に限らず、逆方向でもよい。被加工物Ｗは粘着シート１５の表面に貼り付けられており、粘着シート１５の裏面は切削テーブル１６の表面に吸着保持されている。ブレード１４を回転させ、テーブル１６を水平移動させることで、被加工物Ｗを切り込んでカットする。

ブレード１４を冷却しかつ被加工物Ｗの切屑を除去するために、取付ベース１０には切削水２２を噴射するノズル２０が取り付けられている。そのため、ノズル２０とブレード１４との相対位置は変化しない。この実施例のノズル２０は、２枚のブレード１４に同時に切削水を噴射するため２本並列に設けたものであるが、１枚のみのブレード１４を備えたダイシング装置であれば、当然ながら１本のノズルのみでよい。ノズル２０には図示しないホースを介して切削水が供給される。切削水２２としては、一般に真水が使用される。

ノズル２０の先端部には、図５に示すように、縦長穴よりなるノズル口２１が設けられており、ノズル２０の先端部は切削ポイントに対して近接するよう、ブレード１４と被加工物Ｗとの間に形成されるＶ字状の隙間に挿入されている。この実施例のノズル２０の先端部は、下端側が漸次前方に突出した尖鋭形状とされている。ノズル２０は、ノズル口２１の中心がブレード１４の厚み方向中心と一致するように配置され、かつノズル口２１から噴出した切削水２２が被加工物Ｗに対してほぼ平行に当たるように、ノズル２０はほぼ水平な向きに配置されている。

ノズル口２１から噴出した切削水２２は、図４に示すようにブレード１４と被加工物Ｗとの切削部分に対して縦長な楕円状に噴射される。図４の斜線部が切削水２２の噴射範囲Ｓであり、水量が最も多い噴射範囲の中心部Ｐも縦長な楕円状である。そのため、切削の進行に伴ってブレード１４が摩耗し、ブレード１４の位置が下方にずれた時、ノズル２０の位置も下方にずれるが、噴射中心部Ｐは縦長であるため、切削ポイントから外れることがなく、安定した切削性能を得ることができる。

縦長穴状のノズル口２１を備えたノズル２０の場合、切削水２２の噴射範囲が幅方向に広がらないので、切削水２２が効率よく切削ポイントに当たる。そのため、切削水２２の使用量を削減できるとともに、切削部の温度上昇を抑制でき、被加工物Ｗにチッピングが発生したり、カット幅にバラツキが生じるという問題を解消できる。

表１は、従来の円形ノズル口を備えたノズルを使用した場合と、本発明に係る縦長穴状のノズル口を備えたノズルを使用した場合との切削効果を比較したものである。被加工物Ｗとして、２８０μｍの厚みの焼成済みＰＺＴ板を使用した。ブレードの刃厚み：０．０５ｍｍ、直径：φ５２ｍｍ、刃長さ：２．０ｍｍ、ブレードの回転数：３２０００ｒｐｍ、円形ノズル口の口径：φ１．３ｍｍ、縦長穴状のノズル口の寸法０．６５ｍｍ×２．１ｍｍとした。

上記のように縦長穴状ノズル口のノズルを使用すると、ノズル口の断面積が略同じ円形ノズル口のノズルを使用した場合に比べて、ノズル口の流速が増すため、切削水の使用量を３／５まで削減しても、切削速度は４倍以上となり、カット幅のばらつきは約１／１０に改善された。切削速度は、被加工物Ｗにチッピングが発生しない最高速度を測定したものである。また、切削水の使用量は１枚刃当たりの使用量を測定したものであり、単位カット長さ当たりの切削水の使用量で比較すると、縦長穴状ノズル口では円形ノズル口に比べて１／６以下になった。
以上のように、本発明にかかる縦長穴状ノズル口２１のノズル２０を使用することで、優れた切削性能を得ることができることがわかる。

図６は本発明にかかるノズルの第２実施例を示す。
この実施例では、ノズル２０のノズル口２１を、縦方向に配列した複数個の穴で構成したものである。
この場合も、第１実施例と同様の効果を得ることができる。

図７はノズルの参考例である。
このノズルは、縦長穴状ノズル口２１を有する一対のノズル２０をブレードを間にして設け、ブレードの両側面から挟み込むように水を巻き込ませるものである。
この場合は、ブレードと被加工物との切削部に切削水を噴射すれば、所定の冷却効果および切屑除去効果は得られるが、切削水の使用量が多くなる欠点がある。

上記実施例では、ノズル２０の先端部を先尖形状としたが、先端面が垂直にカットされた形状であってもよい。
また、ノズル２０の向きは、被加工物Ｗが比較的強度を有する場合には、被加工物Ｗに対してほぼ平行にする必要はなく、例えば被加工物Ｗに対して傾斜方向に配置してもよい。

本発明にかかるダイシング装置の一例の正面図である。 図１に示すダイシング装置の右側面図である。 図１に示すダイシング装置の左側面図である。 図１に示すダイシング装置のカット時を示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図である。 図１に示すダイシング装置に使用されるノズルの一例の斜視図である。 本発明にかかるノズルの他の例の斜視図である。 ノズルの参考例の斜視図である。 （ａ）は従来のダイシング装置の一例の左側面図、（ｂ）は正面図である。 （ａ）は図８に示すダイシング装置のブレード摩耗時の左側面図、（ｂ）は正面図である。 図８のダイシング装置に使用されるノズルの一例の斜視図である。

符号の説明

１４ ブレード
２０ ノズル
２１ ノズル口
２２ 切削水
Ｗ 被加工物

Claims (3)

1. ノズルから切削水をブレードに供給しながら、上記ブレードを回転させかつ被加工物に対して相対的に水平移動させることにより、被加工物をカットするダイシング装置において、
   上記ノズルの先端部に、上記ブレードの平面方向に沿った縦長穴形状のノズル口を形成し、
   上記ノズル口の中心を上記ブレードの厚み方向中心と一致させ、
   上記ノズル口から切削水をブレードによる被加工物の切削部に向かって噴射するように構成したことを特徴とするダイシング装置。
2. 上記ノズルの先端部は先端が尖った形状とされ、
   上記ノズルの先端部はブレードと被加工物との間に形成されるＶ字状の隙間に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
3. 上記ノズル口から噴出した切削水が被加工物に対してほぼ平行となるように、上記ノズルの向きが設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のダイシング装置。

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