JP2016039346A - バリ除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップの生産性を向上すること。【解決手段】分割予定ライン（１１）によって複数のＬＥＤデバイス（１２）が区画されて形成されたパッケージ基板（Ｗ）を、切削ブレード（１４）で分割したチップ（１５）の側面に形成されるバリ（１６）を除去するバリ除去方法であって、チップを収容可能する筒状のドラム（３）にチップを投入するチップ投入工程と、チップを収容したドラムを高速回転させてチップに生じる遠心力を利用してチップのバリを除去する除去工程とを備える構成とした。【選択図】図２

Description

本発明は、パッケージ基板を個々のチップに分割した際に生じるバリを除去するバリ除去方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されたパッケージ基板や、発光素子が形成されたパッケージ基板を切削装置で切削して個々のチップに分割した場合、分割されたチップにはバリが生じている。このバリは製品の品質に影響を与えるおそれがあるため、できるだけ取り除かれることが好ましい。そこで、従来では、分割時のバリの発生を抑えるパッケージ基板の分割方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１では、表面に電極が形成されたパッケージ基板を分割予定ラインに沿って分割する際に、先ず、分割予定ラインの両端を比較的薄い切削ブレードで、電極の厚みより僅かに深い切削溝を形成する。そして、この両端の切削溝に連なるように分割予定ラインの中央を比較的厚い切削ブレードで切削する。このように、電極部分を予め、薄いブレードで切削することで、電極部分のバリの発生を抑えることができる。

特許文献２では、発光素子を覆うように透光性樹脂がモールドされたパッケージ基板を分割する際に、先ず、パッケージ基板の表面にはみ出た透光性樹脂を旋削加工によって除去し、分割予定ラインを表面に露出させる。そして、パッケージ基板を分割予定ラインに沿って切削することで、パッケージ基板が個々のチップに分割される。このように、バリの原因となる透光性樹脂を分割ライン上から除去することにより、分割時のバリの発生を抑えることができる。

特開２００７−２５８５９０号公報 特開２０１３−１２５７５６号公報

しかしながら、上記した特許文献に記載された分割方法では、バリの発生を抑えるための加工工程が増えてしまうと共に、加工送り速度が制限されてしまう。この結果、チップの生産性が向上されないというおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、チップの生産性を向上することができるバリ除去方法を提供することを目的とする。

本発明のバリ除去方法は、分割予定ラインによって複数のデバイスが区画されて形成されたパッケージ基板を、分割手段で分割したチップの側面に形成されるバリを除去するバリ除去方法であって、チップを収容可能する筒状のドラムにチップを投入するチップ投入工程と、チップ投入工程の後、ドラムを高速回転させチップのバリを除去する除去工程と、からなる。

この構成によれば、チップが投入されたドラムが高速回転することにより、チップは遠心力でドラムの側壁に張り付く。チップがドラムの側壁に接触するときの衝撃により、チップの側面に形成されたバリの一部は、チップから分断される。また、チップがドラムの側壁に張り付いた後、ドラムの遠心力によってバリがチップから切り離される。このように、ドラムの遠心力を利用してチップのバリを除去することができるため、分割手段において、バリの発生を気にすることなくパッケージ基板を分割することができる。よって、分割の際にバリの発生を抑えるような加工を実施する必要が無く、分割加工における加工工程の増加や加工送り速度の制限が無くなる。このため、チップの生産性を向上することができる。

また、本発明の上記バリ除去方法は、ドラムは中空円筒形状で、側壁がメッシュ構造で、形成され、ドラムの中空部分から側壁に向かって流体を噴射する噴射ノズルを備え、除去工程において、噴射ノズルから流体を噴射させながら実施する。

本発明によれば、ドラムの遠心力を利用してバリを除去することにより、チップの生産性を向上することができる。

パッケージ基板を分割手段で分割する際の模式図である。 本実施の形態に係るバリ除去装置の斜視図である。 本実施の形態に係るチップ投入工程の一例を示す図である。 本実施の形態に係る除去工程の一例を示す図である。 変形例に係るバリ除去装置を示す図である。

先ず、図１を参照して、パッケージ基板を分割した際に形成されるチップのバリについて説明する。図１は、パッケージ基板を分割手段で分割する際の模式図である。図１Ａはパッケージ基板を切削ブレードの送り方向から見たときの断面図を示し、図１Ｂは分割されたチップの上面図（図１ＡのＡ矢視図）である。なお、図１において、分割手段を切削ブレードで構成した例を説明するが、この構成に限定されない。分割手段は、パッケージ基板を分割可能な構成であれば、どのような構成でもよく、例えば、レーザー光線を照射するレーザー照射手段で分割手段を構成してもよい。また、図１においては、上面視矩形状を有するチップについて説明するが、チップの形状はこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、上面視正方形状でもよい。

図１Ａに示すように、パッケージ基板Ｗは、金属板の上にエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を塗布して形成され、格子状の分割予定ライン１１によって複数の領域に区画されている。パッケージ基板Ｗの各領域には、ＬＥＤデバイス１２が形成されている。なお、パッケージ基板Ｗは、ＬＥＤデバイス用の基板に限らず、半導体デバイス用の基板でもよい。このように構成されるパッケージ基板Ｗは、載置テーブル１３に保持された状態で切削ブレード１４（分割手段）に切削されることにより、個々のチップ１５に分割される。このとき、図１Ｂに示すように、チップ１５の側面のエッジ部分には、切削ブレード１４の送り方向に沿うバリ１６が形成される。例えば、図１に示すチップ１５の短手方向の幅寸法が３００μｍであるのに対し、バリは１０〜２０μｍの大きさで形成される。

本実施の形態では、図１に示すように、パッケージ基板Ｗを個々のチップ１５に分割したときに形成されたバリ１６を、除去するバリ除去方法について説明する。以下、図２を参照して、本実施の形態に係るバリ除去方法を適用したバリ除去装置について説明する。図２は、本実施の形態に係るバリ除去装置の斜視図である。なお、バリ除去装置は、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。

図２に示すように、本実施の形態に係るバリ除去装置２は、複数のチップ１５（図１参照）を投入したドラム３を高速回転させて、遠心力を利用してチップ１５のバリ１６（図１参照）を取り除くように構成されている。バリ除去装置２は、有底筒状に形成されたドラム３と、ドラム３を回転可能なモータ４とを備えている。ドラム３は、中空円筒形状の側壁３１の一端を円板状の底壁３２で閉じ、他端に中央が開口した円板状の蓋３３を取り付けて構成される。蓋３３の開口３３ａは、複数のチップ１５を投入するのを妨げることがないと共に、ドラム３の回転中にチップが開口から飛び出ない程度の大きさで形成される。なお、図２においては、ドラム３の開口３３ａが上に向けられた状態を示している。

ドラム３の側壁３１及び底壁３２は、表面に所定のピッチで孔が形成されたメッシュ構造を有しており、例えば、パンチングプレートで構成される。ここでメッシュ構造とは、金属線等の線状部材が網目状に編み込まれた構造だけでなく、金属板等の板状部材の表面に無数の孔が形成される構造を含むものとする。なお、孔の形状やピッチ等は特に限定されないが、孔の大きさは、チップ１５が孔から落ちない程度であると共に、チップ１５から除去されるバリが通り抜けることができる程度の大きさであることが好ましい。この孔は、チップ１５から除去されたバリを外に排出する役割を果たす。モータ４は、底壁３２の中心から下方へドラム３の軸方向に突出する軸４１を介して取り付けられる。モータ４は、低速と高速との間で、回転速度を自由に変更することができる。ドラム３は、モータ４の駆動力を受けて軸４１を中心に回転される。低速と高速については後述する。

また、バリ除去装置２は、ドラム３の開口３３ａからドラム３内に向かって延びてドラム３の中空部分から側壁３１に向かって流体を噴射する噴射ノズル５を備えている。噴射ノズル５は、ドラム３の中心軸に沿って筒状に延びており、噴射ノズル５の外周面には、軸方向に並んで複数の噴射孔５ａが形成されている。噴射ノズル５には、図示しない流体供給源が接続されており、流体供給源からは、流体として、例えば、エアーや水が供給される。これらの流体は、噴射孔５ａからドラム３の側壁に向かって噴射されることにより、チップ１５のバリ除去効果をアシストすると共に、除去されたバリを洗い流す役割を果たす。

また、バリ除去装置２は、図示しない傾き調整機構によって、ドラム３を傾けることが可能になっている。詳細は後述するが、ドラム３を傾けることによって、複数のチップ１５をドラム３内でかき回すことができ、チップ１５同士が接触することでバリ除去効果を高めることができる。

このように構成されたバリ除去装置２では、切削ブレード１４によって分割された複数のチップ１５がドラム３内に投入され、ドラム３が高速回転される。ドラム３内のチップ１５は、高速回転するドラム３の遠心力によって側壁３１に接触して張り付く。分割時に形成されたチップ１５のバリの一部は、チップ１５が側壁３１に接触するときの衝撃によって取り除かれる。また、側壁３１に接触したときにバリが除去されなくても、ドラム３の遠心力によってバリを除去することができる。このように、ドラム３の遠心力を利用してチップ１５のバリを除去することができる。

次に、図３及び図４を参照して、本実施の形態に係るバリ除去方法について説明する。図３は、本実施の形態に係るチップ投入工程の一例を示す図である。図４は、本実施の形態に係る除去工程の一例を示す図である。図４Ａは、ドラムを高速回転させている状態を示している。図４Ｂは、チップがドラムの側壁に衝突するときの状態を示し、図４Ｃは、チップがドラムの側壁に張り付いた状態を示している。図４Ｄは、ドラムを傾けて低速回転させている状態である。なお、図４Ｂ及び図４Ｃでは、説明の便宜上、バリは、チップ上の一箇所にのみ形成されているものとする。

本実施の形態に係るバリ除去方法は、チップを収容可能する筒状のドラムにチップを投入するチップ投入工程と、チップ投入工程の後、ドラムを高速回転させてチップのバリを除去する除去工程とで構成される。先ず、図３に示すように、チップ投入工程が実施される。チップ投入工程では、切削ブレード１４（図１参照）によって分割された複数のチップ１５が、ドラム３の開口３３ａからドラム３内に投入される。

図３に示す状態では、これらのチップ１５は、ドラム３の底壁３２の上に貯めこまれる。なお、チップ投入工程では、予め、分割直後のチップ１５を多く準備しておき、これらのチップ１５を一度にまとめてドラム３内に投入することができる。これにより、一度に多くのチップ１５に対して除去工程を実施することができるため、効果的にチップ１５のバリを除去することが可能になる。

チップ投入工程の後には、除去工程が実施される。図４に示すように、除去工程では、ドラム３内にチップ１５が投入された状態で、ドラム３がモータ４によって高速回転される。ドラム３が高速回転されることにより、ドラム３の底壁３２上に載っていた複数のチップ１５は、遠心力によってドラム３の外周に向かって移動される。そして、図４Ａに示すように、チップ１５は、側壁３１の内側に衝突し、張り付いた状態で保持される。なお、ここでいう高速回転とは、遠心力によってチップ１５がドラム３の側壁３１に張り付く程度の速度でドラム３を回転させた状態を表している。

このとき、チップ１５に形成されたバリは、チップ１５が側壁３１に衝突する際の衝撃や、チップ１５が側壁に張り付いた後に受ける遠心力によってチップ１５から分断される。また、噴射ノズル５の噴射孔５ａから側壁３１の内側に向かって流体が噴射されている（図４Ａ矢印方向参照）。この流体は、上述したように、側壁に張り付いたチップ１５に衝突することで、バリを除去すると共に、除去されたバリを洗い流す効果がある。

側壁３１及び底壁３２は、無数の孔が形成されたメッシュ構造を有しているため、チップ１５から取り除かれたバリは、遠心力や流体の噴射力によって、側壁３１や底壁３２の孔を通り抜ける。この結果、チップ１５から取り除かれたバリは、ドラム３の外側に流体と共に排出される。このように、チップ１５から取り除かれたバリがドラム３に残ることがないため、チップ１５の表面にバリが付着し、後の工程でチップ１５に不具合が生じることもない。また、側壁３１及び底壁３２が目詰まりすることもない。

次に、チップ１５が遠心力によってドラム３の側壁３１に衝突して張り付くときの動作について詳細に説明する。図４Ｂに示すように、チップ１５が側壁３１に張り付く際に、チップ１５のエッジ部分から突出したバリ１６が側壁３１の内側に衝突すると、そのときの衝撃によってバリ１６は折れ曲がる。バリ１６は、折れ曲がった部分を起点としてチップ１５から切り離される。そして、チップ１５は、遠心力を受けて側壁３１に張り付こうとする一方、チップ１５から切り離されたバリ１６は、遠心力及び流体の噴射力によって側壁３１の孔を通過してドラム３の外に排出される。

また、図４Ｂでは、バリ１６が形成されたチップ１５のエッジ部分が側壁３１に衝突する場合について説明したが、必ずしもバリ１６の部分が丁度よく側壁３１に衝突するとは限らない。仮に、チップ１５が側壁３１に衝突する際の衝撃でバリ１６が除去されなかったとしても、図４Ｃに示すように、チップ１５の側面がドラム３の側壁３１に当接して、チップ１５は、側壁３１に張り付いた状態で保持される。

このとき、ドラム３の径方向に対するチップ１５の移動は、側壁３１によって規制される。一方、チップ１５に形成されたバリ１６は、ドラム３の径方向外側（図４Ｃ矢印方向参照）に働く遠心力を受けて、チップ１５に対して相対的に移動しようとする。また、バリ１６は、遠心力だけでなく、噴射ノズル５（図４Ａ参照）から側壁３１に向かって噴射される流体によっても噴射力（矢印方向の力）を受ける。このため、バリ１６には、チップ１５との連結部分を支点に矢印方向に折れ曲がろうとする力（モーメント）が働き、この結果、バリ１６は、折れ曲がった部分を起点としてチップ１５から切り離される。

図４Ｂの場合と同様に、チップ１５から切り離されたバリ１６は、遠心力及び流体の噴射力によって側壁３１の孔を通過してドラム３の外に排出される。以上のように、ドラム３の遠心力や、チップ１５が側壁３１に衝突する際の衝撃力を利用することで、バリ１６を除去することができる。なお、バリ１６は、チップ１５が側壁３１に衝突する際の衝撃力や遠心力によってチップ１５から外れる程度の大きさであることが好ましい。また、バリ１６の材質は特に限定されないが、バリ１６は、アルミナセラミックス等の脆性材料で形成されることが好ましい。この場合、バリ１６が脆いため折れ易くなっており、側壁３１に衝突する際の衝撃や、側壁３１に張り付いた後の遠心力でバリ１６を除去し易くすることができる。

以上のように、比較的大きいバリは、遠心力で除去されるものの、遠心力だけでは除去できない比較的小さいバリが存在する可能性もある。ここで、比較的大きいバリとは、遠心力で除去できる大きさのバリを示し、比較的小さいバリとは、遠心力だけでは除去できない大きさのバリを示す。そこで、本実施の形態では、ドラム３を傾けて低速回転させることにより、チップ１５同士を接触させて比較的小さいバリも除去することが可能になっている。

遠心力で比較的大きいバリを除去した後、図４Ｄに示すように、ドラム３を傾けると共にドラム３を低速回転させると、遠心力で側壁３１に張り付いていたチップ１５は、重力により落下してドラム３内の最も低い位置（側壁３１と底壁３２との接続部分）に集められる。ここでいう低速回転とは、遠心力によってチップ１５がドラム３の側壁３１に張り付くことなく、チップ１５同士が接触する程度の速度でドラム３を回転させた状態を表している。

複数のチップ１５が一箇所に集められているため、ドラム３の回転に応じて複数のチップ１５同士が接触する。チップ１５同士が接触して互いのエッジが擦れることにより、バリをチップ１５から除去することができる。なお、チップ１５の数は多ければ多いほどよい。この場合、チップ１５同士が接触する回数が増えるため、バリ除去効果が高められる。チップ投入工程で説明したように、分割直後のチップ１５を多く準備しておき、これらのチップ１５を一度にまとめてドラム３内に投入することで、効果的にチップ１５のバリを除去することが可能になる。

また、ドラム３が低速回転中、噴射ノズル５からはチップ１５に向かって流体が供給される（図４Ｄ中矢印方向参照）。この場合、図４Ａのときと比較して流体の噴射力を弱めてもよい。チップ１５同士が接触することで除去されたバリは、チップ１５に向かって流体が供給されることにより、洗い流される。そして、バリは流体と共に側壁３１及び底壁３２の孔を通り抜け、ドラム３の外側に排出される。

このように、比較的大きいバリは、ドラム３を高速回転させて遠心力を利用することにより除去することができる一方、遠心力で除去できない比較的小さいバリは、ドラム３を傾けて低速回転させ、チップ１５同士を接触させることで除去することができる。よって、バリの大きさに応じてドラム３の傾斜角及び回転速度を変化させることにより、効果的にチップ１５からバリを除去することができる。また、除去工程においては、先に遠心力を利用して比較的大きいバリを除去しているため、後にドラム３を傾けて低速回転させたときにチップ１５同士が接触しても、バリによってチップ１５の表面が傷つけられることがない。

以上のように、本実施の形態に係るバリ除去装置（バリ除去方法）によれば、バリの大きさに関係なくバリを除去することができるため、切削ブレード１４において、バリの発生を気にすることなくパッケージ基板Ｗを分割することができる（図１参照）。よって、分割の際にバリの発生を抑えるような加工を実施する必要が無く、分割加工における加工工程の増加や加工送り速度の制限が無くなる。例えば、切削ブレード１４の加工送り速度を上げることで多少粗い加工になった結果、比較的大きなバリが形成されたとしても、本実施の形態に係るバリ除去装置２を適用することで、バリの大きさに関係なく、バリを除去することができる。よって、分割加工に要する時間を短縮することができ、結果として、チップ１５の生産性を向上することができる。

また、バリ除去装置は、以下に示す構成にすることも可能である。以下、図５を参照して、変形例に係るバリ除去装置について説明する。図５は、変形例に係るバリ除去装置を示す図である。図５においては、ドラム３を横倒しにして回転させる点で、本実施の形態と相違する。以下、相違点について重点的に説明する。

図５に示すように、変形例に係るバリ除去装置６は、有底筒状に形成されたドラム６０と、回転速度を自由に変更することができるモータ６３とを備えている。ドラム６０は、中空円筒形状の側壁６１の一端を円板状の底壁（不図示）で閉じ、他端に中央が開口した円板状の蓋６２を取り付けて構成される。ドラム６０は中心軸が水平方向を向くように横倒しの状態で設けられており、モータ６３とドラム６０とは、ギヤ等の伝達機構を介して接続されている。

図５に示す変形例においては、蓋６２の外周面にギヤ（不図示）が形成されており、このギヤには、モータ６３の軸先端に設けられた駆動ギヤ６４が噛み合っている。なお、モータ６３の駆動力をドラム６０に伝達する構成はこれに限定されず、例えば、ベルトやチェーンでモータ６３の駆動力をドラム６０に伝達してもよい。

また、バリ除去装置６は、ドラム６０の開口６２ａからドラム３内に向かって延びてドラム６０の中空部分から側壁６１に向かって流体を噴射する噴射ノズル６５を備えている。噴射ノズル６５は、ドラム６０の中心軸に沿って（水平方向に）筒状に延びており、噴射ノズル６５の外周面には、軸方向に並んで複数の噴射孔６５ａが形成されている。

このように構成されたバリ除去装置６においても、ドラム６０内にチップを投入した後、ドラム６０を高速回転させることにより、チップが遠心力によってドラム６０の側壁６１に張り付く。チップが側壁６１に張り付く際には、チップに形成されたバリが側壁６１に衝突する際の衝撃によってチップから分断される。また、チップが側壁６１に衝突する際の衝撃でバリが除去されなかったとしても、チップが遠心力で側壁に張り付いた後、遠心力によってバリを除去することができる。また、チップに向かって流体が供給されることにより、バリの除去効果が高められると共にチップから除去されたバリを洗い流すことができる。

また、ドラム６０を低速回転させることにより、側壁６１に張り付いていたチップは、自重によって落下すると共にドラム６０内でかき混ぜられる。このとき、複数のチップ同士が接触することで、遠心力で除去できなかったバリを除去することができる。このように、変形例に係るバリ除去装置６においても、比較的大きいバリは、ドラム６０を高速回転させて遠心力を利用することにより除去することができる。一方、遠心力で除去できない比較的小さいバリは、ドラム６０を低速回転させ、チップ同士を接触させることで除去することができる。このように、バリの大きさに応じてドラム６０の回転速度を変化させることにより、効果的にチップからバリを除去することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態では、ドラム３の側壁３１及び底壁３２を、メッシュ構造を有するパンチングプレートで構成したが、この構成に限定されない。例えば、金網のように、金属線を編み込んで無数の孔を形成して、側壁３１及び底壁を構成してもよい。この場合、チップ１５が衝突したときの衝撃力が僅かに吸収されるため、チップ１５の欠けを防止することができる。

また、上記した実施の形態では、噴射ノズルから噴射する流体として、エアーや水を用いる構成としたがこの構成に限定されない。流体であれば、気体でも液体でもよく、気体のみ又は液体のみを噴射してもよく、気体と液体との両方を噴射してもよい。また、バリ除去装置２、６は、噴射ノズルを備えず、流体を噴射しない構成としてもよい。

また、上記した実施の形態において、バリ除去装置２は、ドラム３を傾けることができる構成としたが、この構成に限定されない。ドラム３は傾けられなくてもよい。

以上説明したように、本発明は、チップの生産性を向上することができるという効果を有し、特に、パッケージ基板を個々のチップに分割した際に生じるバリを除去するバリ除去方法に有用である。

Ｗ パッケージ基板
１１ 分割予定ライン
１２ ＬＥＤデバイス（デバイス）
１４ 切削ブレード（分割手段）
１５ チップ
１６ バリ
２ バリ除去装置
３、６０ ドラム
３１、６１ 側壁
５、６５ 噴射ノズル

Claims (2)

1. 分割予定ラインによって複数のデバイスが区画されて形成されたパッケージ基板を、分割手段で分割したチップの側面に形成されるバリを除去するバリ除去方法であって、
   該チップを収容可能する筒状のドラムに該チップを投入するチップ投入工程と、
   該チップ投入工程の後、該ドラムを高速回転させ該チップの該バリを除去する除去工程と、からなるバリ除去方法。
2. 該ドラムは中空円筒形状で、側壁がメッシュ構造で、形成され、
   該ドラムの中空部分から該側壁に向かって流体を噴射する噴射ノズルを備え、
   該除去工程において、該噴射ノズルから流体を噴射させながら実施する請求項１記載のバリ除去方法。

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