JP2009166198A - ウォータージェット加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】砥粒が混入された加工水を収容した第１の高圧タンクおよび第２の高圧タンクとノズルとの間に切り換え弁を配設することなく連続稼動を可能することができるウォータージェット加工装置を提供する。
【解決手段】加工水噴射手段７は砥粒が混入された加工水を収容した第１の高圧タンク７１ａおよび第２の高圧タンク７１ｂと、第１の高圧タンクおよび第２の高圧タンクとそれぞれ接続され所定の間隔を設けて配設された第１のノズル７２ａおよび第２のノズル７２ｂと、第１の高圧タンクおよび第２の高圧タンクに砥粒が混入された加工水を補充する加工水補充手段７３と、第１の高圧タンクおよび第２の高圧タンクに高圧水を供給する高圧水供給手段７４と、高圧水供給手段によって供給される高圧水を第１の高圧タンクと該第２の高圧タンクに選択的に切り換える切り換え手段７５からなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を高圧の加工水を噴射して切断するウォータージェット加工装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域を所定のストリートと呼ばれる切断予定ラインに沿ってダイシングすることにより個々の半導体チップを製造している。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。

携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、半導体チップのパッケージもチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と称する小型化できるパッケージ技術が開発されている。ＣＳＰ技術の一つとして、Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄ Ｐａｃｋａｇｅ（ＱＦＮ）と称するパッケージ技術が実用化されている。このＱＦＮと称するパッケージ技術は、半導体チップの接続端子に対応した接続端子が複数形成されているとともに半導体チップ毎に区画する分割予定ラインが格子状に形成された銅板等の金属板に複数個の半導体チップをマトリックス状に配設し、半導体チップの裏面側から樹脂をモールディングした樹脂部によって金属板と半導体チップを一体化することによりＣＳＰ基板を形成する。このＣＳＰ基板を分割予定ラインに沿って切断することにより、個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。

上記ＣＳＰ基板の切断は、一般に精密切削装置によって施される。この切削装置は、環状の砥粒層を備えた切削ブレードを具備し、この切削ブレードを回転させつつＣＳＰ基板の分割予定ラインに沿って相対移動することにより、ＣＳＰ基板を分割予定ラインに沿って切断し、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。しかるに、ＣＳＰ基板を切削ブレードによって切断すると、接続端子にバリが生じ、隣接する接続端子同士が短絡してチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の品質および信頼性を低下させるという問題がある。

また、ＣＳＰ基板に限らず、半導体ウエーハ等の被加工物を切削ブレードによって切断すると、被加工物の表面に微細な切削屑が付着して汚染するという問題もある。
このような切削ブレードによる切断における問題を解消する切断技術として、被加工物保持手段によって保持された被加工物にシリカ、ガーネット、ダイヤモンド等の砥粒を混入した高圧の加工水をノズルから噴射して被加工物を切断するウォータージェット切断加工が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００５−２３１０００号公報

上記特許文献１に開示されたウォータージェット加工装置は、砥粒が混入された加工水を収容した第１の高圧タンクおよび第２の高圧タンクを備え、第１の高圧タンクに収容された加工水と第２の高圧タンクに収容された加工水を切り換え弁を介して交互にノズルに供給することにより連続稼動を可能にしている。
しかるに、砥粒が混入された加工水は７０Mpa前後の高圧であるため、切り換え弁の切り換え時に大きな負荷が作用し、弁部の異常磨耗など故障の原因となる。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、砥粒が混入された加工水を収容した第１の高圧タンクおよび第２の高圧タンクとノズルとの間に切り換え弁を配設することなく連続稼動を可能することができるウォータージェット加工装置を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物に砥粒が混入された加工水を噴射する加工水噴射手段と、該加工水噴射手段と該被加工物保持手段とを相対移動せしめる移動手段と、該加工水噴射手段および該移動手段を制御する制御手段と、を具備しているウォータージェット加工装置において、
該加工水噴射手段は、砥粒が混入された加工水を収容した第１の高圧タンクおよび第２の高圧タンクと、該第１の高圧タンクおよび該第２の高圧タンクとそれぞれ接続され所定の間隔を設けて配設された第１のノズルおよび第２のノズルと、該第１の高圧タンクおよび該第２の高圧タンクに砥粒が混入された加工水を補充する加工水補充手段と、該第１の高圧タンクおよび該第２の高圧タンクに高圧水を供給する高圧水供給手段と、該高圧水供給手段によって供給される高圧水を該第１の高圧タンクと該第２の高圧タンクに選択的に切り換える切り換え手段とを具備しており、
該制御手段は、該切り換え手段を第１の切り換え状態に作動して該高圧水供給手段から該第１の高圧タンクまたは該第２の高圧タンクの一方に高圧水を供給して第１のノズルまたは第２のノズルの一方から加工水を噴射せしめ、該切り換え手段を第２の切り換え状態に作動した場合には該高圧水供給手段から該第１の高圧タンクまたは該第２の高圧タンクの他方に高圧水を供給して該第１のノズルまたは該第２のノズルの他方から加工水を噴射せしめるとともに、該移動手段を作動して該被加工物保持手段を第１のノズルと第２のノズルの間隔だけ移動せしめ、該被加工物保持手段に保持された被加工物の加工位置を該第１のノズルまたは該第２のノズルの他方の直下に位置付ける、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置が提供される。

上記制御手段は、切り換え手段を第２の切り換え状態に作動した場合には上記加工水補充手段を作動して上記第１の高圧タンクまたは第２の高圧タンクの一方に加工水を供給し、切り換え手段を第１の切り換え状態に作動した場合には加工水補充手段を作動して第１の高圧タンクまたは第２の高圧タンクの他方に加工水を供給する。
また、上記第１の高圧タンクおよび第２の高圧タンクに収容された加工水に混入された砥粒の量をそれぞれ検出する砥粒量検出手段を具備し、上記制御手段は砥粒量検出手段からの検出信号に基づいて上記切り換え手段および加工水補充手段を制御する。
更に、上記第１のノズルおよび第２のノズルから噴射され被加工物を加工した使用済の加工水を受け止めるキャッチタンクを備えており、上記加工水補充手段はキャッチタンクに収容された使用済みの加工水を上記第１の高圧タンクおよび第２の高圧タンクに循環せしめる。

本発明によるウォータージェット加工装置は上記のように構成され、切り換え手段を第１の切り換え状態に作動し高圧水供給手段から第１の高圧タンクまたは第２の高圧タンクの一方に高圧水を供給して第１のノズルまたは第２のノズルの一方から加工水を噴射せしめ、切り換え手段を第２の切り換え状態に作動した場合には高圧水供給手段から第１の高圧タンクまたは第２の高圧タンクの他方に高圧水を供給して第１のノズルまたは第２のノズルの他方から加工水を噴射せしめるとともに、移動手段を作動して被加工物保持手段を第１のノズルと第２のノズルの間隔だけ移動せしめ、被加工物保持手段に保持された被加工物の加工位置を第１のノズルまたは該第２のノズルの他方の直下に位置付けるので、連続稼動が可能となる。また、上記加工水噴射手段は、砥粒が混入された高圧の加工水が作用する第１の高圧タンク７１aと第１のノズル７２a間および第２の高圧タンク７１bと第２のノズル７２b間に切り換え弁が配設されていないので、砥粒が混入された高圧の加工水によって弁の磨耗などの故障が生ずることがない。

以下、本発明によるウォータージェット加工装置の好適な実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の要部斜視図が示されている。図１に示されたウォータージェット加工装置は、静止基台２と、第１の可動基台３と、第２の可動基台４と、第３の可動基台５を具備している。この静止基台２の手前側の側面には、矢印Ｘで示す方向に沿って平行に延びる一対の案内レール２１、２１が設けられている。

上記静止基台２には、第１の可動基台３が上記一対の案内レール２１、２１に沿って摺動可能に装着されている。即ち、図１に示すように第１の可動基台３における第１の可動基台３と対向する一方の面には静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に嵌合する一対の被案内溝３１、３１が設けられており、この一対の被案内溝３１、３１を上記一対の案内レール２１、２１に嵌合することにより、第１の可動基台３は静止基台２に一対の案内レール２１、２１に沿って矢印Ｘで示す方向に摺動可能に装着される。また、第１の可動基台３の他方の面には、矢印Ｚで示す方向に平行に延びる一対の案内レール３２、３２が設けられている。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第１の可動基台３を上記静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための第１の移動手段３０を具備している。第１の移動手段３０は、一対の案内レール２１と２１との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド３０１と、該雄ネジロッド３０１を回転駆動するためのパルスモータ３０２とを含んでいる。雄ネジロッド３０１は、上記第１の可動基台３に設けられた雌ネジ３３と螺合し、その一端が静止基台２に配設された軸受部材３０３に回転可能に支持されている。パルスモータ３０２は、その駆動軸が雄ネジロッド３０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ３０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド３０１を正転または逆転駆動することにより、第１の可動基台３を静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめる。

上記第１の可動基台３には、第２の可動基台４が上記一対の案内レール３２、３２に沿って摺動可能に装着されている。即ち、第２の可動基台４における第１の可動基台３と対向する一方の側面には第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝４１、４１が設けられており、この一対の被案内溝４１、４１を上記一対の案内レール３２、３２嵌合することにより、第２の可動基台４は第１の可動基台３に一対の案内レール３２、３２に沿って矢印Ｚで示す方向に摺動可能に装着される。また、第２の可動基台４は、上記一方の側面に対して垂直な側面に設けられ矢印Ｙで示す方向に平行に延びる一対の案内レール４２、４２を備えている。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第２の可動基台４を上記第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための第２の移動手段４０を具備している。第２の移動手段４０は、一対の案内レール３２と３２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド４０１と、該雄ネジロッド４０１を回転駆動するためのパルスモータ４０２とを含んでいる。雄ネジロッド４０１は、上記第２の可動基台４に設けられた雌ネジ４３と螺合し、その一端が第１の可動基台３に配設された軸受部材４０３に回転可能に支持されている。パルスモータ４０２は、その駆動軸が雄ネジロッド４０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ４０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド４０１を正転または逆転駆動することにより、第２の可動基台４を第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。

上記第２の可動基台４には、第３の可動基台５が上記一対の案内レール４２、４２に沿って摺動可能に装着されている。即ち、第３の可動基台５における第２の可動基台４と対向する一方の側面には上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１、５１（図１においては上側の一方だけが示されている）が設けられており、この一対の被案内溝５１、５１を上記一対の案内レール４２、４２に嵌合することにより、第３の可動基台５は第２の可動基台４に一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に摺動可能に装着される。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第３の可動基台５を上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための第３の移動手段５０を具備している。第３の移動手段５０は、一対の案内レール４２と４２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド５０１と、該雄ネジロッド５０１を回転駆動するためのパルスモータ５０２とを含んでいる。雄ネジロッド５０１は、上記第３の可動基台５に設けられた雌ネジ（図示せず）と螺合し、その一端が第２の可動基台４に配設された軸受部材５０３に回転可能に支持されている。パルスモータ５０２は、その駆動軸が雄ネジロッド５０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ５０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド５０１を正転または逆転駆動することにより、第３の可動基台５を第３の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動せしめる。

上記第３の可動基台５の他方の面には、矢印Ｘで示す方向に延びる被加工物保持手段としての被加工物保持テーブル６が装着されている。この被加工物保持テーブル６には、矩形状の開口６１が形成されているとともに、該開口６１の周囲上面に４本の位置決めピン６２が突出して配設されている。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、被加工物保持テーブル６の下側に配設され、後述する使用済みの加工水を緩衝する水を収容するキャッチタンク６０を備えている。

図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上述した被加工物保持手段としての被加工物保持テーブル６に保持された被加工物に砥粒が混入された加工水を噴射する加工水噴射手段７を具備している。この加工水噴射手段７について、図２を参照して説明する。図２に示す加工水噴射手段７は、砥粒が混入された加工水を収容する第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bと、該第１の高圧タンク７１aおよび該第２の高圧タンク７１bとそれぞれ接続された第１のノズル７２aおよび第２のノズル７２bと、第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bに砥粒が混入された加工水を補充する加工水補充手段７３と、第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bに高圧水を供給する高圧水供給手段７４と、高圧水供給手段７４によって供給される高圧水を第１の高圧タンク７１aと第２の高圧タンク７１bに選択的に切り換える切り換え手段７５を具備している。

上記第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bは、それぞれ密封容器によって形成されている。この第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bには、上記第１のノズル７２a、第２のノズル７２bとそれぞれ配管７６a、７６bを介して接続された加工水送出管７１１a、７１１bと、上記切り換え手段７５にそれぞれ配管７７a、７７bを介して接続された高圧水供給管７１２a、７１２bと、該高圧水供給管７１２a、７１２bと上記加工水送出管７１１a、７１１bとを接続する負圧生成管７１３a、７１３bと、上記加工水補充手段７３の吸引ポンプ７３１にそれぞれ配管７３２a、７３２bを介して接続された加工水吸引管７１４a、７１４bと、上記加工水補充手段７３の砥粒フィルター７３３にそれぞれ配管７３４a、７３４bを介して接続された加工水供給管７１５a、７１５bが配設されている。上記加工水送出管７１１a、７１１bは、それぞれ第１の高圧タンク７１a、第２の高圧タンク７１bの上壁を貫通して配設され、その下端が第１の高圧タンク７１a、第２の高圧タンク７１bの内の下部に開口し、その上端が上記配管７６a、７６bに接続されている。上記高圧水供給管７１２a、７１２bは、それぞれ第１の高圧タンク７１a、第２の高圧タンク７１bの上壁を貫通して配設され、その下端が第１の高圧タンク７１a、第２の高圧タンク７１bの内の下部に開口し、その上端が上記配管７７a、７７bに接続されている。上記負圧生成管７１３a、７１３bは、それぞれU字状に形成され、上記加工水送出管７１１a、７１１bとの接続部において上方に向けて高圧水を噴出するように構成されている。上記加工水吸引管７１４a、７１４bおよび加工水供給管７１５a、７１５bは、それぞれ第１の高圧タンク７１a、第２の高圧タンク７１bの上壁を貫通して配設され、その下端が第１の高圧タンク７１a、第２の高圧タンク７１bの内の上部に開口している。以上のように構成された第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bには砥粒が混入された加工水７００が収容されるが、砥粒は水よりも比重が大きいので第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bの下方に沈殿し、水が第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bの上方に位置することになる。

上記第１のノズル７２aおよび第２のノズル７２bは、被加工物保持テーブル６の上方に矢印Xで示す方向に所定の間隔(L)を設けて配設され、図１に示すように上記静止基台２に固定されたノズル支持部材７０に支持されている。この第１のノズル７２aおよび第２のノズル７２bは、直径が２００μｍ程度の噴出口を備えている。

上記加工水補充手段７３は、吸引ポンプ７３１と砥粒フィルター７３３を具備しており、吸引ポンプ７３１が上記加工水吸引管７１４a、７１４bに配管７３２a、７３２bを介して接続され、砥粒フィルター７３３が上記加工水供給管７１５a、７１５bに配管７３４a、７３４bを介して接続されている。なお、上記配管７３２a、７３２bにはそれぞれ電磁開閉弁７３５a、７３５bが配設されており、配管７３４a、７３４bにはそれぞれ電磁開閉弁７３６a、７３６bが配設されている。また、砥粒フィルター７３３は、配管７３７を介して上記キャッチタンク６０に接続されている。

上記高圧水供給手段７４は、例えば７０Mpaの高圧水を供給する。上記切り換え手段７５は、図示の実施形態においては電磁切り換え弁からなっており、除勢(OFF)している状態では高圧水供給手段７４と配管７７a、７７bとの連通を遮断しており、一方の電磁コイル７５aが附勢(ON)されると高圧水供給手段７４と配管７７aが連通し、他方の電磁コイル７５bが附勢(ON)されると高圧水供給手段７４と配管７７bが連通するように構成されている。なお、図２に示す実施形態においては切り換え手段７５として電磁切り換え弁を用いた例を示したが、高圧水供給手段７４と加工水送出管７１１a、７１１bとを接続する配管７７a、７７bにそれぞれ電磁開閉弁を配設してもよい。

図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上記第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bに収容された加工水に混入された砥粒の量をそれぞれ検出する砥粒量検出手段７８a、７８bと、該砥粒量検出手段７８a、７８bからの検出信号に基づいて上記高圧水供給手段７４、切り換え手段７５、吸引ポンプ７３１、電磁開閉弁７３５a、７３５b、電磁開閉弁７３６a、７３６bを制御する制御手段８を具備している。なお、砥粒量検出手段７８a、７８bは、図示の実施形態においては重量計からなっている。また、制御手段８は、上記第１の移動手段３０のパルスモータ３０２、上記第２の移動手段４０のパルスモータ４０２、上記第３の移動手段５０のパルスモータ５０２にも制御信号を出力する。

図２に示す実施形態における加工水噴射手段７は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
加工水噴射手段７の高圧水供給手段７４を作動するとともに切り換え手段７５の一方の電磁コイル７５aを附勢(ON)すると、高圧水供給手段７４と配管７７aが連通し（第１の切り換え状態）、高圧水供給手段７４からの高圧水が高圧水供給管７１２aおよび負圧生成管７１３aに供給される。この結果、第１の高圧タンク７１a内は高圧（例えば７０Mpa）となり、第１の高圧タンク７１aに収容され砥粒が混入された加工水７００が加工水送出管７１１aの下面に作用する。このとき、加工水送出管７１１aにはU字状に形成された負圧生成管７１３aから上方に向けて噴出されるので、該噴出部に負圧が発生して第１の高圧タンク７１aの砥粒が混入された加工水７００は加工水送出管７１１aを通して押し出され、配管７６aを介して第１のノズル７２aから噴射せしめられる（第１の噴射工程）。この結果、被加工物保持テーブル６に保持された被加工物Wがウォータージェット加工される。なお、ウォータージェット加工を実施した使用済みの加工水は、キャッチタンク６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられ、収容される。

上述したように第１の高圧タンク７１aに収容され砥粒が混入された加工水７００を第１のノズル７２aから噴射してウォータージェット加工を実施すると、第１の高圧タンク７１aに収容され加工水に混入された砥粒の量が減少する。加工水に混入された砥粒の量が第１の所定値以下になると加工効率が低下する。そこで、図示の実施形態においては砥粒量検出手段７８aによって第１の高圧タンク７１aに収容された加工水の重量が計測されており、その検出信号が制御手段８に送られている。そして、制御手段８は、砥粒量検出手段７８aからの検出信号に基づいて第１の高圧タンク７１aに収容された加工水の重量が第１の所定値以下になったならば、切り換え手段７５の一方の電磁コイル７５aを除勢(OFF)して他方の電磁コイル７５bを附勢(ON)する。この結果、高圧水供給手段７４と配管７７aとの連通が遮断され、高圧水供給手段７４と配管７７bが連通し（第２の切り換え状態）、高圧水供給手段７４からの高圧水が高圧水供給管７１２bおよび負圧生成管７１３bに供給される。従って、第２の高圧タンク７１b内は高圧（例えば７０Mpa）となり、第２の高圧タンク７１bに収容され砥粒が混入された加工水７００が加工水供給管７１１bの下面に作用する。このとき、加工水供給管７１１bにはU字状に形成された負圧生成管７１３bから上方に向けて噴出されるので、該噴出部に負圧が発生して第２の高圧タンク７１bの砥粒が混入された加工水７００は加工水供給管７１１bを通して押し出され、配管７６bを介して第２のノズル７２bから噴射せしめられる（第２の噴射工程）。このようにして、第１の噴射工程から第２の噴射工程に切り換えると同時に、制御手段８は上記第１の移動手段３０のパルスモータ３０２を作動して被加工物保持テーブル６を第１のノズル７２aと第２のノズル７２bの間隔(L)だけ図２において右方に移動する（第１の被加工物移動工程）。この結果、被加工物保持テーブル６に保持された被加工物Wにおける上記第１の噴射工程の終了時に第１のノズル７２aによって加工されていた加工位置が第２のノズル７２bの直下に位置付けられ、ウォータージェット加工が連続して実施される。

上述したように第１の噴射工程から第２の噴射工程に切り換えたならば、制御手段８は吸引ポンプ７３１を作動するとともに電磁開閉弁７３５aおよび電磁開閉弁７３６aを附勢(ON)して開路せしめる。この結果、加工水吸引管７１４aを通して第１の高圧タンク７１aの上部の水が吸引される。従って、第１の高圧タンク７１a内が負圧になるため、キャッチタンク６０に収容され砥粒が混入された加工水が配管７３７、砥粒フィルター７３３、配管７３４aおよび加工水供給管７１５aを介して第１の高圧タンク７１aに補充される（第１の加工水補充工程）。この第１の加工水補充工程においては、キャッチタンク６０に収容されている砥粒が混入された加工水に上記ウォータージェット加工によって生成された端材等が混入している場合には、砥粒フィルター７３３によって捕集され、砥粒が混入された加工水のみが補充される。また、第１の加工水補充工程においては、砥粒量検出手段７８aによって第１の高圧タンク７１aに収容された加工水の重量が計測されており、その検出信号が制御手段８に送られている。そして、制御手段８は、砥粒量検出手段７８aからの検出信号に基づいて第１の高圧タンク７１aに収容された加工水の重量が上記第１の所定値より所定量高い第２の所定値以上になったならば、第１の高圧タンク７１aに収容された加工水に砥粒が必要量混入されたと判断し、吸引ポンプ７３１の作動を停止するとともに電磁開閉弁７３５aおよび電磁開閉弁７３６aを除勢(OFF)して閉路する。即ち、第１の高圧タンク７１aは常に水と砥粒で飽和状態になっているが、水よりも比重の大きい砥粒が供給されることで重量が重くなる。

なお、上述した第２の噴射工程を実施し、第２の高圧タンク７１bに収容された加工水に混入されている砥粒の量が第１の所定値以下に減少したならば、砥粒量検出手段７８bからの検出信号に基づいて制御手段８は、切り換え手段７５の他方の電磁コイル７５bを除勢(OFF)して一方の電磁コイル７５aを附勢(ON)し、上記第１の噴射工程を実施する。そして、同時に制御手段８は上記第１の移動手段３０のパルスモータ３０２を作動して被加工物保持テーブル６を第１のノズル７２aと第２のノズル７２bの間隔(L)だけ図２において左方に移動し、被加工物保持テーブル６に保持された被加工物Wにおける上記第２の噴射工程の終了時に第２のノズル７２bによって加工されていた加工位置を第１のノズル７２aの直下に位置付る（第２の被加工物移動工程）。また、第１の噴射工程を実施している際に、制御手段８は吸引ポンプ７３１を作動するとともに電磁開閉弁７３５bおよび電磁開閉弁７３６bを附勢(ON)して開路せしめる。この結果、加工水吸引管７１４bを通して第２の高圧タンク７１bの上部の水が吸引される。従って、第２の高圧タンク７１b内が負圧になるため、キャッチタンク６０に収容された砥粒が混入された加工水が配管７３７、砥粒フィルター７３３、配管７３４bおよび加工水供給管７１５bを介して第２の高圧タンク７１bに補充される（第２の加工水補充工程）。この第１の加工水補充工程においては、砥粒量検出手段７８bによって第２の高圧タンク７１bに収容された加工水の重量が計測されており、その検出信号が制御手段８に送られている。そして、制御手段８は、砥粒量検出手段７８bからの検出信号に基づいて第２の高圧タンク７１bに収容された加工水の重量が第２の所定値以上になったならば、第２の高圧タンク７１bに収容された加工水に砥粒が必要量混入されたと判断し、吸引ポンプ７３１の作動を停止するとともに電磁開閉弁７３５bおよび電磁開閉弁７３６bを除勢(OFF)して閉路する。
以上のようにして、第１の噴射工程、第１の被加工物移動工程、第１の加工水補充工程、第２の噴射工程、第２の被加工物移動工程、第２の加工水補充工程を交互に継続して実施する。

以上のように、図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、砥粒が混入された加工水を収容する第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bと、該第１の高圧タンク７１aおよび該第２の高圧タンク７１bとそれぞれ接続された第１のノズル７２aおよび第２のノズル７２bと、第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bに砥粒が混入された加工水を補充する加工水補充手段７３と、第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bに高圧水を供給する高圧水供給手段７４と、高圧水供給手段７４によって供給される高圧水を第１の高圧タンク７１aと第２の高圧タンク７１bに選択的に切り換える切り換え手段７５とを具備する加工水噴射手段７と、該加工水噴射手段７と被加工物保持テーブル６とを相対移動せしめる移動手段とを具備し、上記第１の噴射工程または第２の噴射工程から第２の噴射工程または第１の噴射工程に切り換えた際には、被加工物保持テーブル６を第１のノズル７２aと第２のノズル７２bの間隔(L)だけ移動する第１の被加工物移動工程または第２の被加工物移動工程を実施するので、連続稼動が可能となる。また、上述した加工水噴射手段７は、砥粒が混入された高圧の加工水が作用する第１の高圧タンク７１aと第１のノズル７２a間および第２の高圧タンク７１bと第２のノズル７２b間に切り換え弁が配設されていないので、砥粒が混入された高圧の加工水によって弁の磨耗などの故障が生ずることがない。

次に、上述したウォータージェット加工装置によって被加工物としてのＣＳＰ基板を切断するウォータージェット加工について説明する。
先ず、被加工物としてのＣＳＰ基板について、図３および図４を参照して説明する。
図３および図４に示すＣＳＰ基板１０は、金属板１００に３個のブロック１０a、１０b、１０cが連続して形成されている。ＣＳＰ基板１０を構成する３個のブロック１０a、１０b、１０cの表面1００aには、それぞれ所定の方向に延びる複数の第１の分割予定ライン１０１と、該第１の分割予定ライン１０１と直交する方向に延びる第２の分割予定ライン１０２が格子状に形成されている。第１の分割予定ライン１０１と第２の分割予定ライン１０２によって区画された複数の領域にそれぞれチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）１０３が配置されており、このチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）１０３は各ブロック１０a、１０b、１０c毎に金属板１００の裏面側から合成樹脂部１１０a、１１０b、１１０cによってモールディングされている。なお、ＣＳＰ基板１０を構成する金属板１００の外周部は３個のブロック１０a、１０b、１０cより外側に突出して形成されており、この長手方向両側の突出部に位置決め用の複数の穴１０４（図示の実施形態においては、それぞれ４個）が設けられている。このように形成されたＣＳＰ基板１０は、第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って切断され個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）１０３に分割される。

上述したＣＳＰ基板１０は、図５に示す第１の被加工物保持治具１２aおよび図６に示す第２の被加工物保持治具１２bによって保持され、ウォータージェット加工装置の上記被加工物保持テーブル６上に保持される。なお、図５に示す第１の被加工物保持治具１２aおよび図６に示す第２の被加工物保持治具１２bは、後述する第１の貫通溝および第２の貫通溝以外は同一の構成であるため、同一部材には同一符号を付して説明する。図５に示す第１の被加工物保持治具１２aおよび図６に示す第２の被加工物保持治具１２bは、それぞれ下挟持板１３と上挟持板１４とからなっており、片側辺が２個のヒンジ１５、１５によって互いにヒンジ結合されている。

第１の被加工物保持治具１２aおよび第２の被加工物保持治具１２bを構成する下挟持板１３は、金属または合成樹脂によって矩形状に形成された板材からなっており、その上面には上記ＣＳＰ基板１０が嵌合する矩形状の凹部１３０が形成されている。この矩形状の凹部１３０の長手方向両側には上記ＣＳＰ基板１０の電極板１００に形成された複数の位置決め用の穴１０４が嵌合する複数の位置決めピン１３１が配設されている。また、下挟持板１３の４隅部には、上記第１の被加工物保持テーブル６aおよび第２の被加工物保持テーブル６bに配設された４本の位置決めピン６２と嵌合する位置決め用の４個の穴１３２が設けられている。そして、図５に示す第１の被加工物保持治具１２aを構成する下挟持板１３の矩形状の凹部１３０には、上記ＣＳＰ基板１０の第１の分割予定ライン１０１と対応する第１の貫通溝１３３aと、該第１の貫通溝１３３aの一端および他端において隣接する第１の貫通溝１３３aを交互に連通する第２の貫通溝１３４aが形成されている。また、図６に示す第２の被加工物保持治具１２bを構成する下挟持板１３の矩形状の凹部１３０には、上記ＣＳＰ基板１０の第2の分割予定ライン１０2と対応する第１の貫通溝１３３bと、該第１の貫通溝１３３bの一端および他端において隣接する第１の貫通溝１３３bを交互に連通する第２の貫通溝１３４bが形成されている。

第１の被加工物保持治具１２aおよび第２の被加工物保持治具１２bを構成する上挟持板１４には、それぞれ開口１４１が設けられている。この開口１４１は、上記ＣＳＰ基板１０と相似形でＣＳＰ基板１０より僅かに小さい寸法形状に形成されている。

上記ＣＳＰ基板１０を第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って切断するには、先ず第１の被加工物保持治具１１aの下挟持板１３にＣＳＰ基板１０を載置する。このとき、ＣＳＰ基板１０を矩形状の凹部１３０に嵌合するとともに、電極板１００に形成された複数の位置決め用の穴１０４を下挟持板１３に設けられた複数の位置決めピン１３１に嵌合する。そして、上挟持板１４を重合して係合片１６を係合凹部１３３に係合する。このようにしてＣＳＰ基板１０を第１の被加工物保持治具１２aにセットしたならば、ＣＳＰ基板１０がセットされた第１の被加工物保持治具１２aを被加工物搬入・搬出開口１dを通して被加工物保持テーブル６上に載置する。このとき、第１の被加工物保持治具１２aの下挟持板１３に設けられた４個のピン穴１３２を被加工物保持テーブル６に配設された４本の位置決めピン６２と嵌合することにより、ＣＳＰ基板１０がセットされた第１の被加工物保持治具１２aは被加工物保持テーブル６の所定位置に保持される。

ＣＳＰ基板１０がセットされた第１の被加工物保持治具１２aがウォータージェット加工装置における被加工物保持テーブル６の所定位置に保持されたならば、制御手段８は第１の移動手段３０および第３の移動手段５０を作動し第１の可動基台３および第３の可動基台５を矢印Ｘおよび矢印Ｙで示す方向に移動させて、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板１０を第１のノズル７２aおよび第２のノズル７２bの下方である加工領域に移動し、所定の加工開始位置を例えば第１のノズル７２aの直下に位置付ける。そして、制御手段８は第２の移動手段４０を作動して第２の可動基台４を矢印Ｚで示す方向に移動し第１のノズル７２aをＣＳＰ基板１０の表面から上方に所定の間隔（例えば、５０μｍ）を置いた所定位置に位置付ける。

次に、加工水噴射手段７の加工水供給手段７４を作動するとともに切り換え手段７５の一方の電磁コイル７５aを附勢(ON)し、上記第１の第１の噴射工程を実施して第１のノズル７２aから砥粒が混入された加工水を噴射するとともに、第３の移動手段５０および第１の移動手段３０を作動して第３の可動基台５および第１の可動基台３を矢印Ｙおよび矢印Ｘで示す方向に順次移動させることにより、被加工物保持テーブル６即ちＣＳＰ基板１０を第１のノズル７２aに対して第１の被加工物保持治具１２aの下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３aおよび第２の貫通溝１３４aに沿って移動せしめる。この結果、ＣＳＰ基板１０を形成するブロック１０ｃは、第１の分割予定ライン１０１の全てと第２の分割予定ライン１０２の一部に沿って（第１の被加工物保持治具１２aの下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３aおよび第２の貫通溝１３４aに沿って）切断される（第１の切断工程）。なお、切断時においては、高圧の加工水はＣＳＰ基板１０を貫通するが、切断後の高圧の加工水は下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３aおよび第２の貫通溝１３４aを通り、キャッチタンク６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられる。

なお、上記第１の切断工程を実施している際に、制御手段８は上記砥粒量検出手段７８aおよび７８bからの検出信号に基づいて上記第１の噴射工程、第１の被加工物移動工程、第１の加工水補充工程、第２の噴射工程、第２の被加工物移動工程、第２の加工水補充工程を交互に実施する。

上述した第１の切断工程を実施したならば、第１の切断工程が実施されたＣＳＰ基板１０を挟持している第１の被加工物保持治具１２aを被加工物保持テーブル６から取り外す。そして、第１の被加工物保持治具１２aに挟持されているＣＳＰ基板１０を第２の被加工物保持治具１２bにセットする。このＣＳＰ基板１０のセットは、上記第１の被加工物保持治具１２aへのセットと同様に実施する。

ＣＳＰ基板１０を第２の被加工物保持治具１２bにセットしたならば、ＣＳＰ基板１０がセットされた第２の被加工物保持治具１２bを被加工物保持テーブル６上に載置し、上記第１の被加工物保持治具１２aと同様に被加工物保持テーブル６の所定位置に保持する。次に、第１の移動手段３０および第３の移動手段５０を作動して第１の可動基台３および第３の可動基台５を矢印Ｘおよび矢印Ｙで示す方向に移動させて、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板１０を第１のノズル７２aおよび第２のノズル７２bの下方である加工領域に移動し、所定の加工開始位置を例えば第１のノズル７２aの直下に位置付ける。そして、第２の移動手段４０を作動して第２の可動基台４を矢印Ｚで示す方向に移動し第１のノズル７２aをＣＳＰ基板１０の表面から上方に所定の間隔（例えば、５０μｍ）を置いた所定位置に位置付ける。

次に、上記第１の噴射工程を実施して第１のノズル７２aから砥粒が混入された加工水を噴射するとともに、第３の移動手段５０および第１の移動手段３０を作動して第３の可動基台５および第１の可動基台３を矢印Ｙおよび矢印Ｘで示す方向に順次移動させることにより、被加工物保持テーブル６即ちＣＳＰ基板１０を第１のノズル７２aに対して第２の被加工物保持治具１２bの下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３bおよび第２の貫通溝１３４bに沿って移動せしめる。この結果、ＣＳＰ基板１０を形成するブロック１０ｃは、第２の分割予定ライン１０２の全てと第１の分割予定ライン１０１の一部に沿って（第２の被加工物保持治具１２bの下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３bおよび第２の貫通溝１３４bに沿って）切断される（第２の切断工程）。なお、切断時においては、高圧の加工水はＣＳＰ基板１０を貫通するが、切断後の高圧の加工水は下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３bおよび第２の貫通溝１３４bを通り、キャッチタンク６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられる。

なお、上記第２の切断工程を実施している際にも、制御手段８は上記砥粒量検出手段７８aおよび７８bからの検出信号に基づいて上記第１の噴射工程、第１の被加工物移動工程、第１の加工水補充工程、第２の噴射工程、第２の被加工物移動工程、第２の加工水補充工程を交互に実施する。

上述した第２の切断工程を実施したならば、第２の切断工程が実施されたＣＳＰ基板１０を挟持している第２の被加工物保持治具１２bを被加工物保持テーブル６から取り外す。以上のようにして第１の切断工程および第２の切断工程を実施することによりＣＳＰ基板１０は、第１の分割予定ライン１０１のおよび第２の分割予定ライン１０２に沿って切断され、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割される。

本発明にしたがって構成されたよるウォータージェット加工装置の斜視図。 図１に示すウォータージェット加工装置を構成する加工水噴射手段の構成ブロック図。 被加工物としてのＣＳＰ基板の斜視図。 図３に示すＣＳＰ基板の断面図。 被加工物としてのＣＳＰ基板を保持しウォータージェット加工装置の被加工物保持テーブル上に載置するための第１の被加工物保持治具の斜視図。 被加工物としてのＣＳＰ基板を保持しウォータージェット加工装置の被加工物保持テーブル上に載置するための第２の被加工物保持治具の斜視図。

符号の説明

２：静止基台
３：第１の可動基台
３０：第１の移動手段
４：第２の可能基台
４０：第２の移動手段
５：第３の可動基台
５０：第３の移動手段
６：被加工物保持テーブル
６０：キャッチタンク
７：加工水噴射手段
７１a：第１の高圧タンク
７１b：第２の高圧タンク
７１１a、７１１b：加工水送出管
７１２a、７１２b：高圧水供給管
７１３a、７１３b：負圧生成管
７１４a、７１４b：加工水吸引管
７１５a、７１５b：加工水供給管
７２a：第１のノズル
７２b：第２のノズル
７３：加工水補充手段
７３１：吸引ポンプ
７３３：砥粒フィルター
７３５a、７３５b：電磁開閉弁
７３６a、７３６b：電磁開閉弁
７４：高圧水供給手段
７５：切り換え手段
７８a、７８b：砥粒量検出手段
８：制御手段
１０：ＣＳＰ基板（被加工物）
１２a：第１の被加工物保持治具
１２b：第２の被加工物保持治具

Claims (4)

1. 被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物に砥粒が混入された加工水を噴射する加工水噴射手段と、該加工水噴射手段と該被加工物保持手段とを相対移動せしめる移動手段と、該加工水噴射手段および該移動手段を制御する制御手段と、を具備しているウォータージェット加工装置において、
   該加工水噴射手段は、砥粒が混入された加工水を収容した第１の高圧タンクおよび第２の高圧タンクと、該第１の高圧タンクおよび該第２の高圧タンクとそれぞれ接続され所定の間隔を設けて配設された第１のノズルおよび第２のノズルと、該第１の高圧タンクおよび該第２の高圧タンクに砥粒が混入された加工水を補充する加工水補充手段と、該第１の高圧タンクおよび該第２の高圧タンクに高圧水を供給する高圧水供給手段と、該高圧水供給手段によって供給される高圧水を該第１の高圧タンクと該第２の高圧タンクに選択的に切り換える切り換え手段とを具備しており、
   該制御手段は、該切り換え手段を第１の切り換え状態に作動して該高圧水供給手段から該第１の高圧タンクまたは該第２の高圧タンクの一方に高圧水を供給して第１のノズルまたは第２のノズルの一方から加工水を噴射せしめ、該切り換え手段を第２の切り換え状態に作動した場合には該高圧水供給手段から該第１の高圧タンクまたは該第２の高圧タンクの他方に高圧水を供給して該第１のノズルまたは該第２のノズルの他方から加工水を噴射せしめるとともに、該移動手段を作動して該被加工物保持手段を第１のノズルと第２のノズルの間隔だけ移動せしめ、該被加工物保持手段に保持された被加工物の加工位置を該第１のノズルまたは該第２のノズルの他方の直下に位置付ける、
   ことを特徴とするウォータージェット加工装置。
2. 該制御手段は、該切り換え手段を該第２の切り換え状態に作動した場合には該加工水補充手段を作動して該第１の高圧タンクまたは第２の高圧タンクの一方に加工水を供給し、該切り換え手段を該第１の切り換え状態に作動した場合には該加工水補充手段を作動して該第１の高圧タンクまたは第２の高圧タンクの他方に加工水を供給する、請求項１記載のウォータージェット加工装置。
3. 該第１の高圧タンクおよび該第２の高圧タンクに収容された加工水に混入された砥粒の量をそれぞれ検出する砥粒量検出手段を具備し、該制御手段は該砥粒量検出手段からの検出信号に基づいて該切り換え手段および該加工水補充手段を制御する、請求項１又は２記載のウォータージェット加工装置。
4. 該第１のノズルおよび該第２のノズルから噴射され被加工物を加工した使用済の加工水を受け止めるキャッチタンクを備えており、該加工水補充手段は該キャッチタンクに収容された使用済みの加工水を該第１の高圧タンクおよび該第２の高圧タンクに循環せしめる、請求項１から３のいずれかに記載のウォータージェット加工装置。

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