JP2015223667A - 研削装置及び矩形基板の研削方法 - Google Patents

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聡 山中
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Abstract

【課題】研削ホイールの大型化を抑制可能な研削装置及び矩形基板の研削方法を提供する。
【解決手段】矩形基板の表面又は裏面を研削する研削装置2は、矩形基板を吸引保持する保持面58aを有するチャックテーブル58と、該チャックテーブルに保持された矩形基板を研削する研削ホイール38を回転可能に支持する研削手段28と、該研削手段を該チャックテーブルの保持面に対して垂直方向に研削送りする研削ユニット送り機構16と、Y軸移動手段と、X軸移動手段と、を備え、該研削ホイールは、ホイール基台と、該ホイール基台の下面外周部に環状に配設された研削砥石とを含み、該環状に配設された研削砥石の外径は矩形基板の短辺より小さく設定されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、大型のパッケージ基板等の矩形基板を研削するのに適した研削装置及び該研削装置を使用した矩形基板の研削方法に関する。
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、LSI等の回路が形成された複数の半導体チップがリードフレームやプリント基板にマウントされて、半導体チップの電極が基板の電極にボンディング接続された後、樹脂によって表面又は裏面が封止されることでCSP(Chip Size Package)基板やBGA(Ball Grid Array)基板等のパッケージ基板が形成される。
その後、パッケージ基板を切削ブレード等でダイシングして個片化することで樹脂封止された個々の半導体デバイスが製造される(例えば、特開2009−253058号公報参照)。このようにして製造された半導体デバイスは、携帯電話やパソコン等の各種電子機器に広く利用されている。
近年の電子機器の小型化・薄型化に伴って、半導体デバイスも小型化・薄型化が切望されており、半導体デバイスの製造プロセスにおいて、半導体チップが樹脂封止されたパッケージ基板の樹脂封止面を研削して薄化したいとの要望や、プリント基板上にマウントされた半導体チップの裏面を研削して薄化したいという要望がある。
これらの研削には、例えば特開2008−272866号公報に開示されるようなグラインダと呼ばれる研削装置が広く使用される。研削装置は、パッケージ基板等の被研削物を吸引保持するチャックテーブルと、チャックテーブルで保持された被研削物に対向して配設された研削砥石を有する研削ホイールとを備え、研削砥石が被研削物に当接した状態で摺動することにより研削が遂行される。
CSP基板等のパッケージ基板も裏面に被覆された封止樹脂の厚みを均一にするために、研削装置によって封止樹脂が研削される(例えば、特開2011−192781号公報参照)。
特開2009−253058号公報 特開2008−272866号公報 特開2011−192781号公報
しかし、近年CSP基板等のパッケージ基板は、例えば500mm×700mmと大型化し、それに伴い研削装置の研削ホイールも大型化され、研削ホイールの交換が困難になるという問題がある。また、研削ホイールの大型化に伴って研削装置も大型にならざるを得ないという問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、研削ホイールの大型化を抑制可能な研削装置及び矩形基板の研削方法を提供することである。
請求項1記載の発明によると、矩形基板の表面又は裏面を研削する研削装置であって、矩形基板を吸引保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された矩形基板を研削する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルの保持面に対して垂直方向に研削送りする研削送り手段と、該チャックテーブルと該研削手段と矩形基板を着脱する着脱領域と矩形基板を研削する研削領域との間でY軸方向に相対的に移動するY軸移動手段と、該チャックテーブルと該研削手段とをY軸方向に直交するX軸方向に相対的に移動するX軸移動手段と、を備え、該研削ホイールは、ホイール基台と、該ホイール基台の下面外周部に環状に配設された研削砥石とを含み、該環状に配設された研削砥石の外径は矩形基板の短辺より小さく設定されていることを特徴とする研削装置が提供される。
好ましくは、チャックテーブルには、チャックテーブルに保持された矩形基板をクランプするクランプ手段が配設されている。好ましくは、研削装置は、チャックテーブルに保持された矩形基板を切削する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段を備えている。
請求項4記載の発明によると、請求項3記載の研削装置を使用して矩形基板を研削する矩形基板の研削方法であって、該チャックテーブルに保持された矩形基板を該切削手段の該切削ブレードによって研削深さには至らない深さの切削溝を形成して、矩形基板の内部応力を緩和する切削工程と、該切削工程実施後、該チャックテーブルに保持された矩形基板を研削する研削工程と、を備えたことを特徴とする矩形基板の研削方法が提供される。
好ましくは、該切削手段の該切削ブレードによって研削深さには至らない深さの切削溝を形成する際は、該クランプ手段によって矩形基板をクランプし、切削溝を形成した後は該クランプ手段を解除する。
本発明の研削装置によると、環状に配設された研削砥石の外径が矩形基板の短辺より小さく設定されているので、研削ホイールの大型化が抑制できると共に研削ホイールの交換が容易になる。また、研削ホイールを小型にできることから、研削装置の大型化を抑制できる。
更に、クランプ手段を備えているので、湾曲した矩形基板でもチャックテーブルに保持することが可能となり、切削手段を備えているので矩形基板の内部応力を緩和して湾曲を矯正し、クランプ手段を解除してもチャックテーブルの吸引力で矩形基板を保持することができる。
本発明実施形態に係る研削装置の斜視図である。 図2(A)はパッケージ基板の表面側斜視図、図2(B)はパッケージ基板の裏面側斜視図、図2(C)はパッケージ基板の一部拡大側面図である。 切削ステップを示す模式的平面図である。 図4(A)は研削方法の模式的斜視図、図4(B)は第1実施形態の研削方法を示す模式的平面図である。 図5(A)は第2実施形態の研削方法を示す模式的平面図、図5(B)は第3実施形態の研削方法を示す模式的平面図、図5(C)は第4実施形態の研削方法を示す模式的平面図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、本発明の実施形態に係る研削装置2の外観斜視図が示されている。4は研削装置2のベースであり、ベース4の後方にはコラム6が立設されている。
コラム6には、上下方向に伸びる一対のガイドレール8が固定されている。この一対のガイドレール8に案内されて、ボールねじ12とパルスモータ14とから構成されるZ軸移動機構16により、Z軸移動ブロック10がZ軸方向(上下方向)に移動可能に配設されている。
Z軸移動ブロック10には、X軸方向に伸長する一対のガイドレール18が固定されている。この一対のガイドレール18に案内されて、ボールねじ22とパルスモータ24とから構成されるX軸移動機構26により、支持ブロック20がX軸方向に移動可能に配設されている。
支持ブロック20には、研削ユニット(研削手段)28が支持されている。研削ユニット28は、スピンドルハウジング30と、スピンドルハウジング30内に回転可能に収容されたスピンドル32と、スピンドル32を回転駆動するモータ34と、スピンドル32の先端に固定されたホイールマウント36と、ホイールマウント36に着脱可能に装着された研削ホイール38とを含んでいる。
図4(A)に示すように、研削ホイール38は、環状のホイール基台40と、ホイール基台40の下面外周部に環状に貼着された複数の研削砥石42とから構成される。環状に配設された研削砥石42の外径は図2に示すパッケージ基板11の短辺より小さく設定されている。
支持ブロック20には、切削ユニット(切削手段)44が搭載されている。切削ユニット44の固定部材46が支持ブロック20に固定されており、この固定部材46に対して移動部材48がエアシリンダー等によりZ軸方向に移動可能に取り付けられている。
移動部材48にはスピンドルハウジング50が固定されており、スピンドルハウジング50内にはスピンドル52が回転可能に収容されており、スピンドル52はスピンドルハウジング50中に収容された図示しないモータにより回転駆動される。スピンドル52の先端部には切削ブレード54が装着されている。
ベース4にはチャックテーブル機構56が配設されている。チャックテーブル機構56はチャックテーブル58を有し、チャックテーブル58は回転可能であるとともに、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Aと、研削ユニット28に対向する研削位置Bとの間でY軸方向に移動される。
チャックテーブル58は、ポーラスセラミックス等の多孔性部材から形成された保持面58aを有している。チャックテーブル58の四角には反った(湾曲した)矩形基板の四角をクランプして固定するクランプ(クランプ手段)68が配設されている。
チャックテーブル58の周囲にはウォーターカバー60が配設されており、このウォーターカバー60とベース4の前端部及び後端部にわたり蛇腹62,64が配設されている。ベース4の前方側には、研削装置2のオペレーターが研削条件等を入力する操作パネル66が配設されている。
図2(A)を参照すると、CSP基板等のパッケージ基板11の表面側斜視図が示されている。図2(B)はパッケージ基板11の裏面側斜視図である。プリント基板又は金属フレーム等の基板13の表面には格子状に形成された複数の分割予定ライン15が形成されており、分割予定ライン15で区画された各領域にチップ形成部17が画成されている。
個々のチップ形成部17には複数の電極が形成されている。チップ形成部17の裏面側には半導体チップ19がDAF(Die Attach Film)で貼着されている。図2(C)に示すように、基板13の裏面側に搭載された半導体チップ19は樹脂21で封止されている。パッケージ基板11は、例えば500mm×700mmのサイズを有している。
本実施形態の研削装置2では、矩形状の保持面58aを有するチャックテーブル58でパッケージ基板11の表面11a側を吸引保持し、裏面の樹脂21を露出させて研削ホイール38で樹脂21を研削して所定の厚みに薄化する。
本実施形態の研削装置2は、切削ブレード54が回転可能に装着された切削ユニット44を備えていることが一つの特徴である。切削ユニット44を備えているので、切削ブレード54によって研削深さには至らない深さの切削溝をパッケージ基板11の裏面11bの封止樹脂21に形成することにより、パッケージ基板11の内部応力を緩和して反り(湾曲)を矯正することができる。
本実施形態の研削装置の他の特徴は、矩形状のチャックテーブル58の四角にクランプ68を設けたことである。チャックテーブル58にクランプ68が配設されていることにより、反りを有するパッケージ基板等の矩形基板の四角をクランプしてチャックテーブル58で矩形基板を吸引保持し、封止樹脂21に切削溝を形成して内部応力を緩和する切削工程を実施することができる。
以下、図3乃至図5を参照して、上述した実施形態の研削装置2を使用した矩形基板の研削方法について説明する。本実施形態の研削装置2は、特に反り(湾曲)を有する矩形基板に適用すると、その効果を特に発揮することができる。
パッケージ基板11が反りを有している場合には、研削ユニット28によりパッケージ基板11の封止樹脂21を研削する前に、パッケージ基板11の封止樹脂21を切削して、内部応力を緩和して反りを矯正する切削工程を実施する。
この切削工程では、図3(A)に示すように、チャックテーブル58上にパッケージ基板11を搭載し、クランプ68でパッケージ基板11をクランプすることによりパッケージ基板11の反りを矯正し、チャックテーブル58の保持面58aでパッケージ基板11の表面11a側を吸引保持し、裏面11bの封止樹脂21を露出させる。
そして、切削ユニット44の高速回転する切削ブレード54をパッケージ基板11の封止樹脂21に研削深さには至らない深さ切り込ませ、X軸移動機構26によりパッケージ基板11を加工送りして、パッケージ基板11の封止樹脂21に切削溝23を形成する。
図示しないチャックテーブル58の移動機構を作動して、チャックテーブル58をY軸方向に所定ピッチで割り出し送りしながら、パッケージ基板11の封止樹脂21に複数の切削溝23を形成する。
このようにパッケージ基板11の封止樹脂21に複数の切削溝23を形成すると、パッケージ基板11の封止樹脂21の内部応力が緩和されて、パッケージ基板11の反り(湾曲)が矯正される。
切削ユニット44の切削ブレード54による切削溝23の形成は、図3(B)に示すように、パッケージ基板11の長手方向に形成しても良いし、或いは図3(C)に示すように、長手方向及び短手方向の両方向に切削溝23を形成するようにしても良い。
図3(C)に示すように、パッケージ基板11の封止樹脂21に長手方向及び短手方向の両方向に複数の切削溝23を形成すると、封止樹脂21の内部応力が緩和されてパッケージ基板11の反りの矯正により有効である。
切削工程を実施することにより、パッケージ基板11の反りが矯正されるため、クランプ68を解除して、パッケージ基板11をチャックテーブル58の吸引保持面58aで吸引保持することができる。
従って、図4(A)に示すように、図示しないチャックテーブル58でパッケージ基板11の表面11a側を吸引保持し、矢印b方向に回転する研削ユニット38をパッケージ基板11の裏面11bの封止樹脂21に押し当て、封止樹脂21を所定の厚みに研削する研削工程を実施することができる。
この研削工程について、図4(B)〜図5(C)を参照して説明する。尚、これらの図においてパッケージ基板11を吸引保持するチャックテーブル58は省略されている。
図4(B)を参照すると、第1実施形態の研削方法を示す模式的平面図が示されている。この第1実施形態の研削方法では、パッケージ基板11を保持したチャックテーブル58を矢印aで示す方向に例えば300rpmで回転しつつ、研削ホイール38を矢印bで示す方向に例えば6000rpmで回転させると共に、研削ユニット送り機構16を駆動して研削ホイール38の研削砥石42をパッケージ基板11の裏面11bの封止樹脂21に接触させる。
そして、パッケージ基板11をチャックテーブル58の移動機構によってY軸方向に揺動(往復動)させながら、パッケージ基板11の封止樹脂21を研削する。パッケージ基板11をY軸方向に揺動させながら研削するため、直径の小さな研削ホイール38でパッケージ基板11の裏面11bの封止樹脂21の全面を研削することができる。
図5(A)を参照すると、本発明第2実施形態の研削方法を示す模式的平面図が示されている。本実施形態の研削方法では、チャックテーブル58に保持されたパッケージ基板11の回転中心を通過するように研削ホイール38の研削砥石42を位置づけて、チャックテーブル58を例えば300rpmで回転させると共に研削ホイール38を例えば6000rpmで回転させて、パッケージ基板11の裏面11bの中央部を研削する。
中央部研削後、チャックテーブル58の移動機構によってパッケージ基板11の回転中心から研削ホイール38を離間させながら、即ちチャックテーブル58を矢印Y1方向に移動させながらパッケージ基板11の裏面全面を研削する。図5(A)で11cは研削領域を示している。
図5(B)を参照すると、本発明第3実施形態の研削方法を示す模式的平面図が示されている。本実施形態の研削方法では、チャックテーブル58の移動機構によってチャックテーブル58に保持されたパッケージ基板11の最外周に研削ホイール38を位置づけ、チャックテーブル58を矢印a方向に例えば300rpmで回転させながら研削ホイール38を矢印b方向に例えば6000rpmで回転させて、パッケージ基板11の裏面11bの最外周を研削する。
次いで、チャックテーブル58を矢印Y2方向に移動させながら、即ちパッケージ基板11の最外周から回転中心に向けて研削ホイール38を相対的に移動させて、パッケージ基板11の裏面11bの全面を研削する。図5(B)で11cは研削領域を示している。
図5(C)を参照すると、本発明第4実施形態の研削方法を示す模式的平面図が示されている。本実施形態の研削方法では、チャックテーブル58の移動機構及び研削ユニット28のX軸移動機構26によって、チャックテーブル58に保持されたパッケージ基板11の一方の側部に沿った端部に研削ホイール38を位置づけ、チャックテーブル58は回転させずに研削ホイール38を矢印b方向に例えば6000rpmで回転させ、チャックテーブル58を矢印Y2方向に移動させて、パッケージ基板11の裏面11bの封止樹脂21を研削する。次いで、X軸移動機構26により研削ユニット28をX軸方向にインデックス送りして、パッケージ基板11の裏面11bの未研削領域を同様に研削する。
上述した各実施形態では、本発明の研削方法を矩形状のパッケージ基板11に対して適用した例について説明したが、被研削物はこれに限定されるものではなく、本発明の研削方法は反りを有する大型のパッケージ基板のみでなく、反りを有する大型の矩形状の基板の表面又は裏面を研削する用途にも同様に適用することができる。
11 矩形状パッケージ基板
13 基板
15 分割予定ライン
16 研削ユニット送り機構
17 チップ形成部
19 半導体チップ
21 樹脂(封止樹脂)
28 研削ユニット(研削手段)
38 研削ホイール
42 研削砥石
44 切削ユニット(切削手段)
54 切削ブレード
58 チャックテーブル
68 クランプ

Claims (5)

  1. 矩形基板の表面又は裏面を研削する研削装置であって、
    矩形基板を吸引保持する保持面を有するチャックテーブルと、
    該チャックテーブルに保持された矩形基板を研削する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、
    該研削手段を該チャックテーブルの保持面に対して垂直方向に研削送りする研削送り手段と、
    該チャックテーブルと該研削手段と矩形基板を着脱する着脱領域と矩形基板を研削する研削領域との間でY軸方向に相対的に移動するY軸移動手段と、
    該チャックテーブルと該研削手段とをY軸方向に直交するX軸方向に相対的に移動するX軸移動手段と、を備え、
    該研削ホイールは、ホイール基台と、該ホイール基台の下面外周部に環状に配設された研削砥石とを含み、
    該環状に配設された研削砥石の外径は矩形基板の短辺より小さく設定されていることを特徴とする研削装置。
  2. 該チャックテーブルには、該チャックテーブルに保持された矩形基板をクランプするクランプ手段が配設されている請求項1記載の研削装置。
  3. 該チャックテーブルに保持された矩形基板を切削する切削ブレードが回転可能に装着されている切削手段を更に備えた請求項1又は2記載の研削装置。
  4. 請求項3記載の研削装置を使用して矩形基板を研削する矩形基板の研削方法であって、
    該チャックテーブルに保持された矩形基板を該切削手段の該切削ブレードによって研削深さには至らない深さの切削溝を形成して、矩形基板の内部応力を緩和する切削工程と、
    該切削工程実施後、該チャックテーブルに保持された矩形基板を研削する研削工程と、
    を備えたことを特徴とする矩形基板の研削方法。
  5. 該切削手段の該切削ブレードによって研削深さには至らない深さの切削溝を形成する際は、該クランプ手段によって矩形基板をクランプし、切削溝を形成した後は該クランプ手段を解除する請求項4記載の研削方法。
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