JP2016040063A - バイト切削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】大型の被加工物から通常サイズの被加工物までを効率よく旋回切削できるとともに、大型の被加工物を旋回切削した場合でもバイト工具の切刃を形成するダイヤモンドの摩耗を抑制することのできるバイト切削装置を提供する。
【解決手段】板状の被加工物１１を旋回切削するバイト切削装置であって、バイト切削手段３４をチャックテーブル５６の保持面と垂直な方向に移動させるバイト切削手段送り機構と、旋回切削時に少なくとも被加工物１１と切刃４８とが接触する加工点に切削液を供給する切削液供給ノズルとを備え、チャックテーブル５６は、チャックテーブル５６の移動経路と直交する方向の幅が該バイトホイールの直径より大きく、バイト切削手段は水平移動手段によって移動可能な範囲の任意の位置で旋回切削加工可能に配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状の被加工物を旋回切削するバイトホイールを有するバイト切削装置に関する。
半導体デバイスの軽薄短小化を実現するための技術には様々な物がある。一例として、半導体ウエーハに形成されたデバイス表面に１０〜１００μｍ程度の高さのバンプと呼ばれる金属突起物を複数形成し、これらのバンプを配線基板に形成された電極に相対させて直接接合するフリップチップボンディングとよばれる実装技術が実用化されている。
フリップチップボンディングでは、半導体ウエーハの表面に形成された複数のバンプを所望の高さへ揃える必要がある。バンプを所望の高さに揃える方法としては、一般的に研削が用いられている。しかし、バンプを研削すると、バンプが金等の粘りのある金属によって形成されている場合にはバリが発生し、このバリが隣接バンプと短絡するという問題がある。
また、基板上に搭載された半導体チップの表面に複数個のバンプを形成する技術として、金等のワイヤーの先端を加熱溶融してボールを形成した後、半導体チップの電極にそのボールを超音波併用熱圧着し、ボールの頭を破断するスタッドバンプ形成方法がある。
このスタッドバンプ形成方法によって形成されたバンプは、熱圧着されたボールの頭を破断する際に針状の髭が発生することから研磨することが困難であり、加熱した板をバンプに押し当ててバンプの高さを揃えるようにしている（例えば、特開２００１−５３０９７号公報参照）。
しかるに、加熱した板をバンプに押し当ててバンプの高さを揃えると、バンプの頭が潰れる際に隣接するバンプと短絡するという問題がある。この問題を解消するために、上記公開公報に記載された発明においては、バンプの先端部を除去する余分な工程を設けている。
このような問題を解決してバンプを所望の高さへ揃える方法として、特開２００４−３１９６９７号公報に記載されたようなバイト切削装置を使用して、所望高さに位置付けられたバイト工具を回転させつつ被加工物とバイト工具とを水平方向に相対移動させて被加工物をバイト工具で旋回切削する方法が実施されている。
特開２００１−５３０９７号公報 特開２００４−３１９６９７号公報
近年、生産効率の向上のためにデバイスを作り込む板状被加工物の大型化が進行している。例えば、基板上に表面にバンプを有する複数の半導体チップを搭載し、これらの半導体チップを樹脂で封止した被加工物がある。このような被加工物の表面を旋回切削するために、
直径の大きなバイトホイールの先にバイト工具を装着して一度に大きな面積を旋回切削することが考えられる。
しかし、直径の大きなバイトホイールを装着するには、大型のバイト切削装置を開発する必要があり、またバイト工具の切刃を構成するダイヤモンドは熱に弱く、一度に長い距離を旋回切削すると加工時に発生する熱によって磨耗が著しく進んでしまうという問題がある。
一方、全ての被加工物が大型に変わった訳ではなく、今まで通りの大きさの被加工物を旋回切削する場合もあり、このような場合に直径の大きなバイトホイールでは、加工していない時間が多く発生してしまい生産効率が悪化するという問題もある。
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、大型の被加工物から通常サイズの被加工物までを効率よく旋回切削できるとともに、大型の被加工物を旋回切削した場合でもバイト工具の切刃を形成するダイヤモンドの摩耗を抑制することのできるバイト切削装置を提供することである。
本発明によると、板状の被加工物を旋回切削するバイト切削装置であって、被加工物を搬入又は搬出する搬入搬出領域と被加工物を旋回切削する切削領域との間を移動可能に構成され、被加工物を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を該搬入搬出領域と該切削領域との間で移動させるチャックテーブル移動手段と、鉛直方向に伸長する回転軸回りに回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルを回転可能に収容するスピンドルハウジングと、該スピンドルの先端に装着され該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切刃を備えたバイト工具を有するバイトホイールと、を含むバイト切削手段と、該切削領域において、該チャックテーブルが移動する移動経路を挟んでバイト切削装置のベースから互いに平行に立設する第１及び第２コラムと、該第１及び第２コラムを水平に連結する梁部とを有し、該バイト切削手段を支持する門型の支持手段と、該門型の支持手段に配設され、該バイト切削手段を該梁部に沿って該チャックテーブルの該移動経路と直交する方向に移動させる水平移動手段と、該バイト切削手段を該チャックテーブルの該保持面と垂直な方向に移動させるバイト切削手段送り機構と、該旋回切削時に少なくとも被加工物と該切刃とが接触する加工点に切削液を供給する切削液供給ノズルと、を備え、該チャックテーブルは、該チャックテーブルの該移動経路と直交する方向の幅が該バイトホイールの直径より大きく、該バイト切削手段は該水平移動手段によって移動可能な範囲の任意の位置で旋回切削加工可能に配設されていることを特徴とするバイト切削装置が提供される。
好ましくは、該切削液供給ノズルは、該スピンドルハウジングに固定されたノズル支持部に支持され、該バイト切削手段を該水平移動手段又は該バイト切削手段送り機構によって移動させた際に、該切削液供給ノズルと該バイト工具の回転軌跡との位置関係は変化しない。
本発明によると、門型の支持手段に装着されたバイト切削手段をチャックテーブルの移動経路と直交する方向に水平移動手段により移動可能なように構成したので、大型の被加工物から通常サイズの被加工物までを効率よく旋回切削することができるとともに、大型の被加工物を旋回切削した場合でもバイト工具の切刃を形成するダイヤモンドの摩耗を抑制することができる。
本発明実施形態に係るバイト切削装置の斜視図である。 被加工物の縦断面図である。 大型の被加工物を複数パスで旋回切削する様子を示す模式的平面図である。 旋回切削方法を説明する一部断面側面図である。 バイト切削ユニットの正面図である。 被加工物のサイズが小さいときの旋回切削を説明する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、本発明実施形態に係るバイト切削装置２の斜視図が示されている。４はバイト切削装置２のベースであり、ベース４の後方に門型の支持手段６が配設されている。
門型の支持手段６は、ベース４の一側方に立設された第１コラム８と、ベース４の他側方に第１コラム８と平行に立設された第２コラム１０と、第１コラム８と第２コラム１０とを連結する梁部１２とから構成され、第１、第２コラム８，１０と梁部１２との間に後で説明するチャックテーブルの通過を許容する開口を画成している。
梁部１２の前面には一対のガイドレール１４が固定されており、このガイドレール１４に案内されてＸ軸移動ブロック１６がＸ軸方向に移動可能に搭載されている。Ｘ軸移動ブロック１６にはナットが内蔵されており、このナットに螺合するＸ軸方向に伸長するボールねじ１８と、ボールねじ１８の一端に連結されたパルスモータ２０とから構成されるＸ軸移動機構２２により、Ｘ軸移動ブロック１６はガイドレール１４に案内されてＸ軸方向に移動する。
Ｘ軸移動ブロック１６にはＺ軸方向（上下方向）に伸長する一対のガイドレール２４が固定されている。２６はＺ軸移動ブロックであり、Ｚ軸移動ブロック２６に内蔵されたナットと、このナットに螺合するＺ軸方向に伸長するボールねじ２８と、ボールねじ２８の一端に連結されたパルスモータ３０とから構成されるＺ軸移動機構３２により、Ｚ軸移動ブロック２８はガイドレール２４に案内されてＺ軸方向に移動する。
３４はバイト切削ユニット（バイト切削手段）であり、バイト切削ユニット３４のハウジング３６が支持部材３８を介してＺ軸移動ブロック２６に取り付けられている。図５に最も良く示されるように、バイト切削ユニット３４は、ハウジング３６中に回転可能に収容されたスピンドル４０と、スピンドル４０を回転駆動するモータ４２と、スピンドル４０の先端に装着されたバイトホイール４４とを含んでいる。バイトホイール４４には、ダイヤモンドから形成された切刃４８を有するバイト工具４６が装着されている。
バイト切削ユニット３４のハウジング３６にはノズル支持部材５０が取り付けられており、このノズル支持部材５０の先端部にバイト工具４６の加工点である切刃４８に向かって切削液５３を噴出する切削液供給ノズル５２が装着されている。
ベース４上にはチャックテーブルユニット５４が配設されている。チャックテーブルユニット５４はチャックテーブル５６を含んでおり、チャックテーブル５６は図示しないチャックテーブル移動機構により、被加工物を搬入又は搬出する搬入搬出領域Ａと、被加工物を旋回切削する切削領域Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。チャックテーブル５６の両端には蛇腹６０が配設されている。
チャックテーブル５６は大型の被加工物１１を吸引保持可能なように適合しており、中央吸引保持部５６ａと、中間吸引保持部５６ｂと、外周吸引保持部５６ｃとを有している。各吸引保持部５６ａ，５６ｂ，５６ｃはそれぞれ独立して吸引源に選択的に接続可能に構成されている。
図２に示されるように、板状の被加工物１１は矩形の基板１３上にそれぞれ複数のバンプ（突起電極）１９を有するチップ１７を多数実装して構成されており、基板１３の表面はバンプ１９を埋設するように樹脂１５で封止されている。
以下、上述したように構成されたバイト切削装置２の作用について説明する。バイト切削装置２で図１に示したような大型の被加工物１１を切削加工するには、チャックテーブル５６の中央吸引保持部５６ａ、中間吸引保持部５６ｂ及び外周吸引保持部５６ｃをそれぞれ吸引源に接続して、チャックテーブル５６の全吸引保持部で被加工物１１を吸引保持する。
次いで、チャックテーブル移動機構を駆動して、図３（Ａ）に示すように、被加工物１１を旋回切削する切削領域ＢまでＹ１方向に移動する。このとき、バイト切削ユニット３４は被加工物１１の第１領域１１ａを旋回切削するようにＸ軸移動機構２２により位置付けられる。
そして、Ｚ軸移動機構（バイトユニット送り機構）３２を駆動して、図４（Ａ）に示すように、バイト工具４６の切刃４８が被加工物１１の封止樹脂１５に所定深さ切り込むように位置付け、バイトホイール４４を図３（Ａ）で矢印Ｒ１方向に回転させるとともにチャックテーブル５６をＹ１方向に加工送りして、被加工物１１の第１領域１１ａの封止樹脂１５を旋回切削する。
この旋回切削により、図４（Ｂ）に示すように、封止樹脂１５とともにバンプ１９が切削されて、切削面１５ａにバンプ１９の頭１９ａが露出し、バンプ１９が一様な高さに揃えられる。
第１領域１１ａの旋回切削が終了すると、図３（Ｂ）に示すように、Ｘ軸移動機構２２を駆動してバイト切削ユニット３４を被加工物１１の第２領域１１ｂを旋回切削するように位置付ける。このとき、被加工物１１に未加工部分が生じないように、第１領域１１ａと第２領域１１ｂとを多少オーバーラップするようにバイト切削ユニット３４を位置付けるのが好ましい。
このようにバイト切削ユニット３４を位置付けてから、バイト切削ユニット３４のバイトホイール４４をＲ１方向に回転させるとともに、チャックテーブル５６をＹ１方向に加工送りしながら、被加工物１１の第２領域１１ｂの封止樹脂１５を旋回切削して、バンプ１９の高さを一様に揃える。
旋回切削時には、図５に示すように、切削液供給ノズル５２から加工点の切刃４８に向かって切削液５３を噴出しながら旋回切削を実施する。切削液としては一般的に純水が用いられる。
切削液供給ノズル５２はスピンドルハウジング３６に取り付けられたノズル支持部材５０に装着されているため、バイト切削ユニット３４をＸ軸移動機構２２及びＺ軸移動機構３２によって移動させた際、切削液供給ノズル５２とバイト工具４６の回転軌跡との位置関係は変化しないため、常に加工点に向かって切削液５３を供給することができる。
図６を参照すると、サイズが小さい被加工物１１Ａを加工する場合の、模式的平面図が示されている。被加工物１１Ａのサイズが小さい場合には、チャックテーブル５６の中央吸引保持部５６ａのみを吸引源に接続して、チャックテーブル５６で被加工物１１Ａを吸引保持する。そして、バイト切削ユニット３４のバイトホイール４４を被加工物１１Ａの全面を旋回切削可能なように位置付ける。
このようにバイト切削ユニット３４を位置付けるとともにバイト工具４６の切刃４８を被加工物１１Ａの封止樹脂１５に所定深さ切り込むように位置付けた後、バイトホイール４４を矢印Ｒ１方向に回転させるとともにチャックテーブル５６を矢印Ｙ１方向に加工送りして、被加工物１１Ａの封止樹脂１５を旋回切削する。
上述した実施形態によると、バイト切削ユニット３４をＸ軸移動機構２２によりＸ軸方向に移動可能なように門型の支持手段６に搭載したため、大型の被加工物から小サイズの被加工物までを効率よく旋削加工することができる。また、大型の被加工物を加工した場合にも、バイト工具４６の切刃４８を形成するダイヤモンドの摩耗を抑制することができる。
２ バイト切削装置
６ 門型の支持手段
８，１０ コラム
１１ 被加工物
１２ 梁部
１３ 基板
１５ 封止樹脂
１７ チップ
１９ バンプ
２２ Ｘ軸移動機構
３２ Ｚ軸移動機構
３４ バイト切削ユニット
４４ バイトホイール
４６ バイト工具
４８ 切刃
５０ 支持部材
５２ 切削液供給ノズル
５３ 切削液
５６ チャックテーブル
５６ａ 中央吸引保持部
５６ｂ 中間吸引保持部
５６ｃ 外周吸引保持部

Claims (2)

  1. 板状の被加工物を旋回切削するバイト切削装置であって、
    被加工物を搬入又は搬出する搬入搬出領域と被加工物を旋回切削する切削領域との間を移動可能に構成され、被加工物を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を該搬入搬出領域と該切削領域との間で移動させるチャックテーブル移動手段と、
    鉛直方向に伸長する回転軸回りに回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルを回転可能に収容するスピンドルハウジングと、該スピンドルの先端に装着され該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切刃を備えたバイト工具を有するバイトホイールと、を含むバイト切削手段と、
    該切削領域において、該チャックテーブルが移動する移動経路を挟んでバイト切削装置のベースから互いに平行に立設する第１及び第２コラムと、該第１及び第２コラムを水平に連結する梁部とを有し、該バイト切削手段を支持する門型の支持手段と、
    該門型の支持手段に配設され、該バイト切削手段を該梁部に沿って該チャックテーブルの該移動経路と直交する方向に移動させる水平移動手段と、
    該バイト切削手段を該チャックテーブルの該保持面と垂直な方向に移動させるバイト切削手段送り機構と、
    該旋回切削時に少なくとも被加工物と該切刃とが接触する加工点に切削液を供給する切削液供給ノズルと、を備え、
    該チャックテーブルは、該チャックテーブルの該移動経路と直交する方向の幅が該バイトホイールの直径より大きく、該バイト切削手段は該水平移動手段によって移動可能な範囲の任意の位置で旋回切削加工可能に配設されていることを特徴とするバイト切削装置。
  2. 該切削液供給ノズルは、該スピンドルハウジングに固定されたノズル支持部に支持され、該バイト切削手段を該水平移動手段又は該バイト切削手段送り機構によって移動させた際に、該切削液供給ノズルと該バイト工具の回転軌跡との位置関係が変化しないことを特徴とする請求項１記載のバイト切削装置。
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