JP2016122673A - 切断装置及び切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切断装置において、１個の変位センサを用いて回転刃の軸方向の変位量と径方向の変位量とを測定する。【解決手段】切断装置において、スピンドル１に、回転刃４を両側から挟んで固定するテーパ部５を有するフランジ６を設ける。スピンドル本体２においてフランジ６のテーパ部５に対向する位置に変位センサ７を設ける。変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離を測定することによって、軸方向の変位量と径方向の変位量とを測定することができる。熱膨張によって伸縮した回転軸３の変位量を補正して、封止済基板の切断線の位置に回転刃４の中心線の位置を正しく合わせて切断することができる。回転刃４の振動を、変位センサ７の先端部からテーパ部５までの距離が変位する変位量としてとらえることによって、回転刃４の振動の振幅の大小を把握することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、被切断物を切断して個片化された複数の製品を製造する切断装置及び切断方法に関するものである。

プリント基板やリードフレームなどからなる基板を格子状の複数の領域に仮想的に区画して、それぞれの領域にチップ状の素子（例えば、半導体チップ）を装着した後、基板全体を樹脂封止したものを封止済基板という。回転刃などを使用した切断機構によって封止済基板を切断し、それぞれの領域単位に個片化したものが製品となる。

従来から、切断装置において切断機構を用いて封止済基板の所定領域を回転刃などの切断手段によって切断している。まず、封止済基板を切断用テーブルの上に載置して吸着する。次に、封止済基板をアライメント（位置合わせ）する。アライメントすることによって、複数の領域を区切る仮想的な切断線の位置を設定する。次に、封止済基板を吸着した切断用テーブルと切断機構とを相対的に移動させる。切削水を封止済基板の切断箇所に噴射するとともに、切断機構によって封止済基板に設定された切断線に沿って封止済基板を切断する。封止済基板を切断することによって個片化された製品が製造される。

切断機構において、回転刃とモータとは回転軸を介して接続される。モータによって回転刃を高速回転させ封止済基板を切断する。切断機構を用いて封止済基板の切断を繰り返していくと、回転軸が高速回転することによって発熱する。発熱することによって、回転軸は熱膨張して回転軸に沿う方向（軸方向）に伸びる。回転軸が軸方向に伸びると、回転軸の先端部に取り付けられた回転刃も軸方向に変位する。したがって、切断機構における回転刃の位置と封止済基板の切断線の位置とがずれてくる。回転刃の位置が切断線の位置からずれた状態で封止済基板を切断すると、製品の破損や劣化を引き起こすおそれがある。

封止済基板の構造や封止済基板を切断する条件によっては、切断する際の切断負荷が大きくなることがある。切断する際の切断負荷が大きくなると、回転刃の振動が大きくなる。回転刃の振動が大きいと、回転刃の破損が発生することがあり、製品の品質を劣化させる。加えて、回転刃の磨耗量が大きくなり回転刃の寿命が短くなる。したがって、切断機構において、切断における回転軸の伸縮や切断中の振動の振幅の大小を把握して、最適な切断条件にフィードバックすることが重要となる。

簡単に切断位置の位置決めを可能にするダイシング装置として、「半導体ウエハを切断するための刃具と、半導体ウエハの切断位置を確認するための顕微鏡と、この顕微鏡に対して予め決められた位置関係で配置され、刃具までの距離を非接触的に測定する測定手段と、この測定手段と顕微鏡との間の距離と測定手段によって測定された距離とに基づいて、刃具による切断位置を制御する切断位置制御手段とを備えた」ダイシング装置が提案されている（例えば、特許文献１の段落〔０００８〕、図１、図２参照）。

特開平６−３１０５９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたダイシング装置では、次のような課題が発生する。特許文献１の図１に示されるように、顕微鏡１３の視野内には、基準線１８が現れるようになっている。この基準線１８と光学式変位センサ１４の先端までの距離Ｄ₁ は予め知られている。光学式変位センサ１４はブレード１１に対向する位置に配置され、その先端からブレード１１までの距離Ｄ₂ を測定し、その距離Ｄ₂ に応じたアナログ電圧を出力するようになっている。ＮＣ装置１６は、テーブル駆動装置１７の他に、スピンドルモータ１２等、ダイシング装置全体を数値制御するようになっている。

このような装置では、光学式変位センサ１４を用いているので、ブレード１１に付着している水や汚れなどの影響を受けやすい。したがって、光学式変位センサ１４からブレード１１までの距離Ｄ₂の測定に誤差が発生する可能性がある。また、切断中のブレード１１のラジアル方向（径方向）の振動を測定する手段を備えていないので、切断が効率的に行われているかどうか判断することができない。

本発明は上記の課題を解決するもので、切断装置において、回転刃を固定するための固定部材（例えば、フランジ）の所定領域に向かうように測定手段を設けることによって、回転刃の軸方向の変位量と径方向の変位量とを測定することができ、切断位置の補正や切断効率を把握することができる切断装置及び切断方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る切断装置は、被切断物が載置されるテーブルと、被切断物を切断する切断機構と、テーブルと切断機構とを相対的に移動させる移動機構とを備え、被切断物を切断線に沿って切断することによって個片化する際に使用される切断装置であって、切断機構に設けられた回転軸と、回転軸の先端部に取り付けられた回転刃と、回転刃の両側の側面においてそれぞれ設けられ回転刃を挟んで固定する２個の固定部材と、固定部材の所定領域に向かうようにして切断機構に設けられた測定手段とを備え、測定手段が固定部材の所定領域における変位を検出することによって、回転刃が変位した変位量が測定され、変位量は、回転刃が回転軸の軸方向に沿って変位することに起因する第１の変位量と、回転刃が回転軸の径方向に沿って変位することに起因する第２の変位量とを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る切断装置は、上述の切断装置において、第１の変位量に基づいて回転刃と被切断物との相対的な位置関係が補正されることによって、回転刃の位置と切断線の位置とが合わせられることを特徴とする。

また、本発明に係る切断装置は、上述の切断装置において、第２の変位量に基づいて回転刃の振動に関する特性が測定されることを特徴とする。

また、本発明に係る切断装置は、上述の切断装置において、所定領域は中心側の厚さと周辺側の厚さとが異なるように形成されたテーパ部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る切断装置は、上述の切断装置において、所定領域は固定部材の外周部において回転刃の面に対して垂直に形成された端部を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る切断装置は、上述の切断装置において、所定領域は導電性を有する物質からなることを特徴とする。

また、本発明に係る切断装置は、上述の切断装置において、測定手段は渦電流式変位センサを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る切断装置は、上述の切断装置において、被切断物は封止済基板であることを特徴とする。

また、本発明に係る切断装置は、上述の切断装置において、被切断物は、複数の領域にそれぞれ対応する機能素子が作りこまれた基板であることを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る切断方法は、テーブルに被切断物を載置する工程と、テーブルと回転刃を有する切断機構とを相対的に移動させる工程と、テーブルと切断機構とを相対的に移動させることによって切断機構を使用して被切断物を切断線に沿って切断する工程とを備えた切断方法であって、切断機構に設けられた回転軸の先端部において、回転刃の両側の側面に設けられた２個の固定部材によって固定された回転刃を回転させる工程と、固定部材の所定領域に切断機構に設けられた測定手段を対向させる工程と、測定手段が固定部材の所定領域における変位を検出することによって、回転刃が変位した変位量を測定する工程とを備え、変位量を測定する工程は、回転刃が回転軸の軸方向に沿って変位することに起因する第１の変位量を測定する工程と、回転刃が回転軸の径方向に沿って変位することに起因する第２の変位量を測定する工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る切断方法は、上述の切断方法において、第１の変位量に基づいて回転刃と被切断物との相対的な位置関係を補正することによって、回転刃の位置と切断線の位置とを合わせる工程を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る切断方法は、上述の切断方法において、第２の変位量に基づいて回転刃の振動に関する特性を測定する工程を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る切断方法は、上述の切断方法において、所定領域は中心側の厚さと周辺側の厚さとが異なるように形成されたテーパ部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る切断方法は、上述の切断方法において、所定領域は固定部材の外周部において回転刃の面に対して垂直に形成された端部を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る切断方法は、上述の切断方法において、所定領域は導電性を有する物質からなることを特徴とする。

また、本発明に係る切断方法は、上述の切断方法において、測定手段は渦電流式変位センサを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る切断方法は、上述の切断方法において、被切断物は封止済基板であることを特徴とする。

また、本発明に係る切断方法は、上述の切断方法において、被切断物は、複数の領域にそれぞれ対応する機能素子が作りこまれた基板であることを特徴とする。

本発明によれば、切断装置において、被切断物が載置されるテーブルと、被切断物を切断する切断機構と、テーブルと切断機構とを相対的に移動させる移動機構とを備える。切断機構に、回転軸の先端部に取り付けられた回転刃と回転刃の両側の側面において回転刃を固定する２個の固定部材とを設ける。切断機構に、固定部材の所定領域に対向するようにして測定手段を設ける。測定手段が固定部材の所定領域における変位を検出することによって、回転刃が軸方向に沿って変位する第１の変位量と、回転刃が径方向に沿って変位する第２の変位量とを測定することができる。したがって、１個の測定手段を用いて、軸方向の変位量と径方向の変位量とをどちらも測定することができる。

（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る切断装置の実施例１において、スピンドルの構成と回転刃の変位とをそれぞれ示す概略図であり、図１（ａ）は回転刃が初期の状態、図１（ｂ）は回転刃が軸方向に変位する状態、図１（ｃ）は回転刃が径方向に変位する状態を示す概略図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１で示した回転刃が上下に移動する状態をそれぞれ示す概略図であり、図２（ａ）は回転刃が初期の状態、図２（ｂ）は回転刃が最上部に移動した状態、図２（ｃ）は回転刃が最下部に移動した状態を示す概略図である。 本実施例で用いた渦電流式変位センサの構成を示す概略図である。 渦電流式変位センサによって測定された距離と出力電圧と時間との関係を示す相関図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明に係る切断装置の実施例２において、変位センサの取り付け位置をそれぞれ示す概略図であり、図５（ａ）は、変位センサが水平方向に取り付けられた場合、図５（ｂ）は、変位センサが鉛直方向に取り付けられた場合を示す概略図である。 本発明に係る切断装置の実施例３において、切断装置の概要を示す平面図である。

図１に示されるように、切断装置において、スピンドル１に、回転軸３と、回転軸３の先端部に取り付けられた回転刃４と、回転刃４を両側から挟んで固定するテーパ部５を有するフランジ（固定部材）６とを設ける。スピンドル本体部２においてフランジ６のテーパ部５に対向する位置に変位センサ７を設ける。変位センサ７として渦電流式変位センサを用いる。変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離を測定することによって、軸方向の変位量と径方向の変位量とを測定することができる。熱膨張によって伸縮した回転軸３の変位量を補正して、封止済基板の切断線の位置に回転刃４の中心線の位置を正しく合わせて切断することができる。回転刃４の振動を、変位センサ７の先端部からテーパ部５までの距離が変位する変位量としてとらえることによって、回転刃４の振動の振幅の大小を把握することができる。

本発明に係る切断装置の実施例１について、図１〜図４を参照して説明する。本出願書類におけるいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

図１（ａ）に示されるように、切断機構であるスピンドル１は、スピンドル本体部２とスピンドルモータ（図示なし）に接続された回転軸３と回転軸３の先端部に取り付けられた回転刃４とを備える。回転刃４は、例えば、テーパ部５を有する２個のフランジ６に両面（回転刃４の両側の側面）を挟まれることによって回転軸３に固定される。フランジ６は、ドーナツ状の形状（トロイダル形）を有する。フランジ６のテーパ部５は、回転刃４に対して３０〜５０度の角度を有する。特に、４０度の角度を有することが好ましい。フランジ６は、例えば、ステンレス鋼やクロム鋼などの導電性を有する材料（例えば、金属）によって形成される。テーパ部５は、２個のフランジ６のうちいずれか一方のフランジ６に設けられていればよい。スピンドル本体部２に近い側のフランジ６に、テーパ部５が設けられることが好ましい。図１においては、テーパ部５の中心側の厚さが周辺側の厚さよりも大きく形成される。逆に、テーパ部５の中心側の厚さが周辺側の厚さよりも小さくてもよい。

スピンドル本体部２の先端部から回転刃４までの距離を測定する手段として、スピンドル本体部２の先端部に変位センサ７が設けられる。変位センサ７はフランジ６のテーパ部５に対向する位置に設けられる。変位センサ７は、変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離を測定する。変位センサ７としては、例えば、渦電流を検知することによって変位した距離を測定する渦電流式変位センサを用いることが好ましい。

スピンドル１において、変位センサ７として渦電流式変位センサを用いることによって、変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離が非接触で測定される。例えば、封止済基板の切断を開始する前の初期状態において、変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離をｄ０、スピンドル本体部２の先端部から回転刃４の厚さ方向における中心線までの距離をＬ０とする。初期状態では、Ｌ０＝ｄ０＋αの関係にあり、αの値は、変位センサ７の寸法、フランジ６におけるテーパ部５の位置や角度、回転刃４の厚さなどから事前に求めることができる。αの値は、熱の影響をほとんど受けない固定値として表される。したがって、封止済基板の切断を開始した後に回転軸３が熱膨張によって軸方向に伸びたとしても、変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離を測定することによって、スピンドル本体部２から回転刃４の中心線までの距離を求めることができる。

封止済基板は、スピンドルモータ（図示なし）を駆動して高速回転する回転刃４によって切断される。図１（ｂ）に示されるように、封止済基板の切断を続けていくと、高速回転している回転軸３が発熱し、熱膨張によって軸方向（図においては＋Ｘ方向）に徐々に伸びていく。回転軸３が＋Ｘ方向に伸びるので、回転軸３が伸びた分だけ回転刃４が＋Ｘ方向に変位する。封止済基板の切断を開始してからある時点において、変位センサ７の先端部からテーパ部５までの測定距離がｄＸであったとすると、スピンドル本体部２の先端部から回転刃４の中心線までの距離ＬＸは、ＬＸ＝ｄＸ＋αとなる。回転軸３が熱膨張することによって、回転軸３は（ｄＸ−ｄ０）だけＸ方向に伸びたことになる。したがって、封止済基板を切断する時には、この回転軸３が伸びた分（ｄＸ−ｄ０）だけ回転刃４の位置を補正して、封止済基板の切断線の位置に回転刃４の位置を正しく合わせて封止済基板を切断することができる。

図１（ｃ）に示されるように、回転刃４は、封止済基板を切断中に切断負荷を受けることによって、径方向に変位することがある。径方向の変位を受けることによって、回転刃４は図の上下方向（Ｚ方向）に振動する。切断負荷が大きいと回転刃４の振動が大きくなり、製品への負荷も大きくなり品質が劣化する。加えて、回転刃４の振動が大きくなると、回転刃４に破損が発生することがあり、製品の品質を劣化させる。したがって、封止済基板を切断する際には、切断負荷を小さくして回転刃４の振動の振幅が小さくなるような切断条件を設定することが重要となる。

回転刃４が上下方向（Ｚ方向）に振動することによって、変位センサ７が測定するテーパ部５の位置（図においてはＺ方向の位置）が変位する。したがって、回転刃４の径方向の変位を、変位センサ７の先端部からテーパ部５までの距離が変位する変位量として測定することができる。すなわち、回転刃４の振動の振幅の大小を、変位センサ７の先端部からテーパ部５までの距離の変位量として求めることができる。周期的に変位するフランジ６のテーパ部５までの距離を変位センサ７が測定することによって、回転刃４の振動の状態を把握することができる。本実施例においては、フランジ６にテーパ部５を設けることによって、１個の変位センサ７によって、軸方向の変位と径方向の変位とをどちらも測定することが可能となる。

図２を参照して、回転刃４が振動によって上下に移動する状態を説明する。図２（ａ）に示されるように、初期の状態では、変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離はｄ０である。封止済基板を切断する時には、回転刃４を通常２０，０００〜４０，０００ｒｐｍに高速回転させることによって封止済基板を切断する。この場合であれば、回転刃４の回転の周期は３〜１．５ｍｓｅｃとなり、回転刃４の振動の周期も同程度になる。したがって、回転刃４の振動の周期が短時間なので、その短時間の間においては、回転軸３の軸方向への伸びは無視できる。言い換えれば、回転刃４が振動によって短時間の間にＺ方向に移動する状態においては、スピンドル本体部２の先端部から回転刃４の中心線までの距離Ｌ０は一定である。

図２（ｂ）に示されるように、回転刃４が振動して図の最上部まで移動した状態においては、変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離はｄ１となる。テーパ部５の厚さが最も厚くなった位置を測定することになるので、回転刃４が図の最上部まで移動した時にｄ１は最小値となる。なお、回転刃４と回転軸３とは一体となってＺ方向に移動する。図においては、便宜上、回転刃４が固定された部分の回転軸３のみがＺ方向に移動するものとして示している。

図２（ｃ）に示されるように、回転刃４が振動して図の最下部まで移動した状態においては、変位センサ７の先端部からテーパ部５までの距離はｄ２となる。テーパ部５の厚さが最も薄くなった位置を測定することになるので、回転刃４が図の最下部まで移動した時にｄ２は最大値となる。

回転刃４が振動によりＺ方向に移動することによって、変位センサ７が測定するテーパ部５までの距離は、最も遠い所でｄ２、最も近い所でｄ１となる。したがって、フランジ６のテーパ部５がＺ方向に移動することによって、変位センサ７が測定する距離は（ｄ２−ｄ１）の範囲となる。フランジ６のテーパ部５が、間接的に（見かけ上）Ｘ方向に移動する距離は（ｄ２−ｄ１）となる。したがって、回転刃４が振動する周期に対応して、変位センサ７は、テーパ部５までの距離としてｄ１からｄ２までの距離を周期的に測定することになる。変位センサ７の先端部からテーパ部５までの距離の差分は、回転刃４の振幅に比例する。したがって、変位センサ７が、変位センサ７の先端部からテーパ部５までの距離を測定することによって、回転刃４が振動する状態を把握することができる。

図３を参照して、変位センサ７として用いる渦電流式変位センサの構成及び動作を説明する。渦電流式変位センサ７は、例えば、先端部にセンサコイル８を持つセンサ部９と、発振や検波などを行う電子回路からなる変換器（ドライバ）１０と、センサ部９と変換器１０とをつなぐ同軸ケーブル１１とを備える。変換器１０は、発振回路、共振回路、検波回路、増幅回路、出力回路（リニアライザ回路）などから構成される。

渦電流式変位センサ７を用いて、変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離を測定する方法を説明する。まず、変換器１０内の発振回路からセンサ部９のセンサコイル８に高周波信号を供給する。このことにより、センサコイル８から高周波磁界１２が発生する。この磁界１２内に金属からなるターゲット（実施例１においてはフランジ６のテーパ部５が相当する）が近づくと、ターゲット表面に渦電流１３が発生する。渦電流１３の大きさはセンサコイル８とターゲットとの距離により変化する。渦電流１３の変化により変換器１０側から見たターゲットを含むセンサコイル８のインピーダンスが変化する。したがって、センサ部９とターゲット（テーパ部５）との距離の変化をセンサコイル８のインピーダンスの変化としてとらえることができる。

センサコイル８のインピーダンスの変化を、変換器１０内の共振回路において出力の電圧変化として取り出す。この電圧変化を検波回路により距離に対応した直流電圧に変換する。更に、増幅回路により信号を増幅し、出力回路（リニアライザ回路）により直線化して距離に比例した電圧として出力する。出力特性１４は、横軸に測定した距離、縦軸に出力電圧として、距離に比例したリニアな出力として得られる。渦電流式変位センサ７を使用してターゲットの出力電圧を読み取ることによって、ターゲットまでの距離を求めることができる。このことにより、渦電流式変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離を求めることができる。渦電流式変位センサ７は、インピーダンスの変化からターゲットまでの距離を求めるので、光学式変位センサに比べて水や汚れなどの影響を受けにくい。

図４を参照して、渦電流式変位センサ７を用いて回転刃４の振動の振幅の大小を把握する方法を説明する。図４（ａ）に示されるように、渦電流式変位センサ７の出力特性は距離に比例した電圧を出力する。図４（ｂ）に示されるように、渦電流式変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離は、初期状態においてはｄ０であり、回転刃４が振動することによって、距離ｄ１からｄ２の範囲で周期的に変位する（図２参照）。したがって、図４（ａ）に示される出力特性の出力電圧Ｖ１が、Ｖ１からＶ２へ変位することに対応して、渦電流式変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離の変位を、図４（ｂ）の距離ｄ１からｄ２への変位として表すことができる。図４（ｃ）に示されるように、出力電圧Ｖ１からＶ２への変位は時間に対する電圧波形の変位（振幅）として表すことができる。したがって、この電圧波形の変化である振幅１５を回転刃４の振動の振幅の大きさとして把握することができる。電圧波形の振幅１５（＝Ｖ２−Ｖ１）が小さいほど、振動の振幅が小さいことになる。言い換えれば、渦電流式変位センサ７が測定するテーパ部５までの距離の変位量（＝ｄ２−ｄ１）が小さいほど、回転刃４の振動が小さいということになる。

電圧波形の振幅１５（＝Ｖ２−Ｖ１）又は渦電流式変位センサ７が測定するテーパ部５までの距離の変位量（＝ｄ２−ｄ１）を把握することによって、回転刃４の振動の振幅の大小を把握することができる。電圧波形の振幅１５又は、渦電流式変位センサ７が測定するテーパ部５までの距離の変位量が小さいと、切断負荷が小さく切断効率がよいということになる。したがって、回転刃４の振動の振幅の大小を把握することによって、切断刃４の振動を小さくするように切断条件を設定することができる。このことによって、切断負荷を小さくして切断効率や切断品質を向上させることができる。なお、実際に回転刃４の振動を測定する際には、フランジ６の偏心などによる影響を取り除くことによって振動の振幅と振動の中心の変化とが求められる。

本実施例によれば、切断装置において、スピンドル１に、回転軸３と回転軸３の先端部に取り付けられた回転刃４とを設ける。回転刃４を両側から挟んで固定する、テーパ部５を有する２個のフランジ６を設ける。スピンドル本体部２において、フランジ６のテーパ部５に対向する位置に変位センサ７を設ける。変位センサ７として渦電流式変位センサを用いて、変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離を測定する。このことによって、軸方向における回転刃４の変位（スピンドル本体部２の先端部から回転刃４の厚さ方向における中心線までの距離）を求めることができる。したがって、熱膨張によって伸縮した回転軸３の変位量を補正して、封止済基板の切断線の位置に回転刃４の中心線の位置を正しく合わせて切断することができる。回転刃４の中心線の位置が封止済基板の切断線からずれた状態で切断することを防止して、歩留まりの向上や品質の向上を図ることができる。

また、本実施例によれば、回転刃４を両側から挟んで固定するフランジ６にテーパ部５を設ける。回転刃４は、封止済基板を切断中に切断負荷を受けることによって、径方向に変位して、図１のＺ方向に振動する。フランジ６にテーパ部５を設けることによって、回転刃４の振動を、変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離が変位する変位量としてとらえることができる。回転刃４の振動の周期を、変位センサ７の先端部からテーパ部５までの距離が変位する変位量の周期としてとらえることができる。回転刃４の振動の振幅の大小を、変位センサ７の先端部からテーパ部５までの距離の変位量の大小としてとらえることができる。したがって、変位センサ７を用いて、変位センサ７の先端部からフランジ６のテーパ部５までの距離を測定することによって、回転刃４の振動の振幅の大小、振動の中心の変化など回転刃４の状態の変化を把握することができる。回転刃４の振動の振幅の大小を把握することによって、切断刃４の振動の振幅が小さくなるように切断条件を設定することができる。したがって、切断負荷を小さくして切断効率や切断品質を向上させることができる。

また、本実施例によれば、フランジ６にテーパ部５を設けることによって、１個の変位センサ７を用いて、軸方向の変位量と径方向の変位量とをどちらも測定することができる。したがって、切断装置の費用を抑制して切断状態を把握することができ、効果的な切断をすることが可能となる。したがって、歩留まりの向上、品質の向上、生産性の向上などに貢献することができる。

なお、本実施例においては、スピンドル本体部２において、スピンドル本体部２に近い側のフランジ６のテーパ部５に対向する位置に変位センサ１０を設けた。これに限らず、適当な形状の取付板を使用して、スピンドル本体部２から遠い側のフランジ６のテーパ部５に対向する位置に変位センサ１０を設けることもできる。

本発明に係る切断装置の実施例２について、図５を参照して説明する。実施例１との違いは、フランジの形状と変位センサ７の取り付け位置とを変更したことである。それ以外の構成は実施例１と同じなので説明を省略する。図５に示されるように、回転刃４は、２個の円板状のフランジ１６に両面を挟まれることによって回転軸３に固定される。フランジ１６は円板状に形成され、その外周部端が回転刃４の面に対して垂直な形状を有する。スピンドル本体部２に近い側のフランジを１６ａ、反対側のフランジを１６ｂとする。上述した「面に対して垂直な形状」とは、厳密に垂直な場合の他に、後述する変位センサがその外周部端の変位を検出できる範囲において傾いた形状であってもよい。

図５（ａ）に示すように、スピンドル本体部２に近い側のフランジ１６ａの外周部端１６ｃ（図において最も上の位置の左端）に向かうようにして（図の＋Ｘ方向、すなわち、水平方向に向かうようにして）スピンドル本体部２の先端部に変位センサ７が設けられる。変位センサ７としては渦電流式変位センサが使用される。図５（ａ）においては、変位センサ７の中心部がフランジ１６ａの外周部端１６ｃに向かうようにして取り付けられている。これに限らず、変位センサ７を取り付ける位置は、フランジ１６ａの外周部端に向かう位置であればどこでもよい。例えば、図５（ａ）において、フランジ１６ａの最も下の位置に示す外周部端１６ｄに向かって変位センサ７を取り付けてもよい。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の変形例であり、変位センサ７の取り付け位置を変えている。例えば、アルファベットの「Ｌ」の形状をした取付板１７を使用して、変位センサ７を鉛直方向（−Ｚ方向）に向かうようにして設けている。取付板１７の縦棒に相当する部分１７ａをスピンドル本体部２の端面（図において右端）に取り付けて、取付板の横棒１７ｂに相当する部分に変位センサ７を鉛直方向に向かって設ける。渦電流式変位センサからなる変位センサ７は、フランジ１６ａの外周部端１６ｅ（図において最も上の位置の左上）に向かうようにして取り付けられる。これに限らず、変位センサ７を取り付ける位置は、フランジ１６ａ又はフランジ１６ｂの外周部端に向かう位置であればどこでもよい。例えば、図５（ｂ）において、フランジ１６ｂの最も上の位置に示す外周部端１６ｆに向かって変位センサ７を取り付けてもよい。

図５（ａ）、（ｂ）に示したように、変位センサ７は、水平方向又は鉛直方向に向かうようにしてスピンドル本体部２に取り付けられる。フランジ１６ａ又はフランジ１６ｂの外周部端に向かって変位センサ７が設けられる。回転軸３が軸方向又は径方向に変位することによって、変位センサ７からフランジ外周部端までの距離、又は、フランジ外周部端近辺の面積が変化する。これらの変化が生じることによって、変位センサ７が渦電流の変化を測定する。このことにより、変位センサ７を使用して軸方向の変位と径方向の変位とを測定することができる。

本実施例によれば、切断装置において、円板状に形成されたフランジ１６ａ、１６ｂによって回転刃４を両側から挟んで回転軸３に固定する。スピンドル本体部２において、渦電流式変位センサからなる変位センサ７を、フランジ１６ａ又はフランジ１６ｂの外周部端に向かうように設ける。変位センサ７を用いて、変位センサ７からフランジ外周部端までの距離、又は、フランジ外周部端近辺の面積変化を測定する。このことによって、軸方向における回転刃４の変位、又は、回転刃４の振動の振幅の大小を把握することができる。

軸方向における回転軸３の変位を測定することによって、熱膨張によって伸縮した回転軸３の変位量を補正して、封止済基板の切断線の位置に回転刃４の中心線の位置を正しく合わせて切断することができる。したがって、回転刃４の中心線の位置が封止済基板の切断線からずれた状態で切断することを防止して、歩留まりの向上や品質の向上を図ることができる。

回転刃４の振動の周期を、フランジ外周部端近辺の面積が変化する変化量の周期としてとらえることができる。回転刃４の振動の振幅の大小を、変位センサ７が検知する面積の変化量の大小としてとらえることができる。したがって、変位センサ７を用いて、回転刃４の振動の振幅の大小を把握することができる。回転刃４の振動の振幅の大小を把握することによって、切断刃４の振動の振幅が小さくなるように切断条件を設定することができる。したがって、切断負荷を小さくして切断効率や切断品質を向上させることができる。

本発明に係る切断装置の実施例３について、図６を参照して説明する。図６に示されるように、切断装置１８は、被切断物を複数の製品に個片化する装置である。切断装置１８は、基板供給ユニットＡと基板切断ユニットＢと検査ユニットＣとを、それぞれ構成要素として備える。各構成要素（各ユニットＡ〜Ｃ）は、それぞれ他の構成要素に対して着脱可能かつ交換可能である。

基板供給ユニットＡには基板供給機構１９が設けられる。被切断物に相当する、半導体チップなどのチップ状の素子を含む封止済基板２０が、基板供給機構１９から搬出され、移送機構（図示なし）によって基板切断ユニットＢに移送される。基板供給ユニットＡには、切断装置１８の動作や切断条件などを設定して制御する制御部ＣＴＬが設けられる。

図６に示される切断装置１８は、シングルカットテーブル方式の切断装置である。したがって、基板切断ユニットＢには、１個の切断用テーブル２１が設けられる。切断用テーブル２１は、移動機構２２によって図のＹ方向に移動可能であり、かつ、回転機構２３によってθ方向に回動可能である。切断用テーブル２１の上には封止済基板２０が載置されて吸着される。

基板切断ユニットＢには、切断機構としてスピンドル１が設けられる。切断装置１８は、１個のスピンドル１が設けられるシングルスピンドル構成の切断装置である。スピンドル１は、独立してＸ方向とＺ方向とに移動可能である。スピンドル１には、例えば、テーパ部５を有する２個のフランジ６に挟まれた回転刃４が設けられる（図１参照）。フランジ６のテーパ部５に対向して変位センサ７として渦電流式変位センサがスピンドル１に設けられる。切断用テーブル２２とスピンドル１とを相対的に移動させることによって封止済基板２０を切断する。回転刃４は、Ｙ方向とＺ方向とを含む面内において回転することによって封止済基板２０を切断する。

検査ユニットＣには検査用テーブル２４が設けられる。検査用テーブル２４には、封止済基板２０を切断して個片化された複数の製品Ｐからなる集合体、すなわち、切断済基板２５が載置される。複数の製品Ｐは、検査用のカメラ（図示なし）によって検査されて、良品と不良品とに選別される。良品はトレイ２６に収容される。

本実施例においては、シングルカットテーブル方式であって、シングルスピンドル構成の切断装置１８を説明した。これに限らず、シングルカットテーブル方式であって、ツインスピンドル構成の切断装置や、ツインカットテーブル方式であって、ツインスピンドル構成の切断装置などにおいても、本発明のスピンドル１を適用できる。また、変位センサ７として渦電流式変位センサを用いた。これに限らず、他の非接触式の変位センサを用いてもよい。

各実施例においては、回転刃４として、ドーナツ状の形状（トロイダル形）を有するワッシャー式の回転刃を使用した場合を示した。これに限らず、基台に刃先部を装着したハブ式の回転刃を使用してもよい。固定部材としては、２つのフランジの組合せに代えて、フランジとナットとの組合せなどを使用できる。固定部材として、ドーナツ状の形状以外の平面形状を有する部材を使用してもよい。

ここまでの説明においては、被切断物としてチップ状の素子を含む封止済基板２０を切断する場合を示した。これに限らず、封止済基板２０以外の被切断物として、次の被切断物を切断して個片化する場合に本発明を適用できる。第１に、シリコン、化合物半導体からなり回路素子、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などの機能素子が作り込まれた半導体ウェーハ（semiconductor wafer ）を個片化する場合である。第２に、抵抗体、コンデンサ、センサ、表面弾性波デバイスなどの機能素子が作り込まれたセラミックス基板、ガラス基板などを個片化してチップ抵抗、チップコンデンサ、チップ型のセンサ、表面弾性波デバイスなどの製品を製造する場合である。これら２つの場合には、半導体ウェーハ、セラミックス基板などが、複数の領域にそれぞれ対応する機能素子が作りこまれた基板に該当する。第３に、樹脂成形品を個片化して、レンズ、光学モジュール、導光板などの光学部品を製造する場合である。第４に、樹脂成形品を個片化して、一般的な成形製品を製造する場合である。第５に、様々な電子機器のカバーとして使用されるガラス板を製造する場合である。上述した５つの場合を含む様々な場合において、ここまで説明した内容を適用できる。

本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。

１ スピンドル（切断機構）
２ スピンドル本体部
３ 回転軸
４ 回転刃
５ テーパ部（所定領域）
６ フランジ（固定部材）
７ 変位センサ（測定手段）
８ センサコイル
９ センサ部
１０ 変換器
１１ 同軸ケーブル
１２ 高周波磁界
１３ 渦電流
１４ 出力特性
１５ 電圧波形の振幅
１６ａ、１６ｂ フランジ（固定部材）
１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ 外周部端（所定領域）
１７ 取付板
１７ａ 縦棒に相当する部分
１７ｂ 横棒に相当する部分
１８ 切断装置
１９ 基板供給機構
２０ 封止済基板（被切断物）
２１ 切断用テーブル（テーブル）
２２ 移動機構
２３ 回転機構
２４ 検査用テーブル
２５ 切断済基板
２６ トレイ
ｄ０、ｄＸ、ｄ１、ｄ２ 変位センサの先端部からテーパ部までの測定距離
Ｌ０、ＬＸ スピンドル本体の先端部から回転刃の厚さ方向における中心線までの距離
α 固定値
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３ 出力電圧
Ａ 基板供給ユニット
Ｂ 基板切断ユニット
Ｃ 検査ユニット
ＣＴＬ 制御部
Ｐ 製品

Claims (18)

1. 被切断物が載置されるテーブルと、前記被切断物を切断する切断機構と、前記テーブルと前記切断機構とを相対的に移動させる移動機構とを備え、前記被切断物を切断線に沿って切断することによって個片化する際に使用される切断装置であって、
   前記切断機構に設けられた回転軸と、
   前記回転軸の先端部に取り付けられた回転刃と、
   前記回転刃の両側の側面においてそれぞれ設けられ前記回転刃を挟んで固定する２個の固定部材と、
   前記固定部材の所定領域に向かうようにして前記切断機構に設けられた測定手段とを備え、
   前記測定手段が前記固定部材の所定領域における変位を検出することによって、前記回転刃が変位した変位量が測定され、
   前記変位量は、前記回転刃が前記回転軸の軸方向に沿って変位することに起因する第１の変位量と、前記回転刃が前記回転軸の径方向に沿って変位することに起因する第２の変位量とを含むことを特徴とする切断装置。
2. 請求項１に記載された切断装置において、
   前記第１の変位量に基づいて前記回転刃と前記被切断物との相対的な位置関係が補正されることによって、前記回転刃の位置と前記切断線の位置とが合わせられることを特徴とする切断装置。
3. 請求項１に記載された切断装置において、
   前記第２の変位量に基づいて前記回転刃の振動に関する特性が測定されることを特徴とする切断装置。
4. 請求項１に記載された切断装置において、
   前記所定領域は中心側の厚さと周辺側の厚さとが異なるように形成されたテーパ部を有することを特徴とする切断装置。
5. 請求項１に記載された切断装置において、
   前記所定領域は前記固定部材の外周部において前記回転刃の面に対して垂直に形成された端部を含むことを特徴とする切断装置。
6. 請求項１に記載された切断装置において、
   前記所定領域は導電性を有する物質からなることを特徴とする切断装置。
7. 請求項６に記載された切断装置において、
   前記測定手段は渦電流式変位センサを含むことを特徴とする切断装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載された切断装置において、
   前記被切断物は封止済基板であることを特徴とする切断装置。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載された切断装置において、
   前記被切断物は、複数の領域にそれぞれ対応する機能素子が作りこまれた基板であることを特徴とする切断装置。
10. テーブルに被切断物を載置する工程と、前記テーブルと回転刃を有する切断機構とを相対的に移動させる工程と、前記テーブルと前記切断機構とを相対的に移動させることによって前記切断機構を使用して前記被切断物を切断線に沿って切断する工程とを備えた切断方法であって、
    前記切断機構に設けられた回転軸の先端部において、前記回転刃の両側の側面に設けられた２個の固定部材によって固定された前記回転刃を回転させる工程と、
    前記固定部材の所定領域に前記切断機構に設けられた測定手段を対向させる工程と、
    前記測定手段が前記固定部材の所定領域における変位を検出することによって、前記回転刃が変位した変位量を測定する工程とを備え、
    前記変位量を測定する工程は、前記回転刃が前記回転軸の軸方向に沿って変位することに起因する第１の変位量を測定する工程と、前記回転刃が前記回転軸の径方向に沿って変位することに起因する第２の変位量を測定する工程とを含むことを特徴とする切断方法。
11. 請求項１０に記載された切断方法において、
    前記第１の変位量に基づいて前記回転刃と前記被切断物との相対的な位置関係を補正することによって、前記回転刃の位置と前記切断線の位置とを合わせる工程を備えることを特徴とする切断方法。
12. 請求項１０に記載された切断方法において、
    前記第２の変位量に基づいて前記回転刃の振動の振幅に関する特性を測定する工程を備えることを特徴とする切断方法。
13. 請求項１０に記載された切断方法において、
    前記所定領域は中心側の厚さと周辺側の厚さとが異なるように形成されたテーパ部を有することを特徴とする切断方法。
14. 請求項１０に記載された切断方法において、
    前記所定領域は前記固定部材の外周部において前記回転刃の面に対して垂直に形成された端部を含むことを特徴とする切断方法。
15. 請求項１０に記載された切断方法において、
    前記所定領域は導電性を有する物質からなることを特徴とする切断方法。
16. 請求項１５に記載された切断方法において、
    前記測定手段は渦電流式変位センサを含むことを特徴とする切断方法。
17. 請求項１０〜１６のいずれかに記載された切断方法において、
    前記被切断物は封止済基板であることを特徴とする切断方法。
18. 請求項１０〜１６のいずれかに記載された切断方法において、
    前記被切断物は、複数の領域にそれぞれ対応する機能素子が作りこまれた基板であることを特徴とする切断方法。

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