JP2019036686A - 保持冶具の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージ基板等の板状の被加工物を保持面で吸引保持する保持冶具を安価に製造することのできる保持冶具の製造方法を提供する。【解決手段】保持面３２に形成された吸引凹部３４と、吸引凹部に開口した吸引口３５と、吸引口と吸引源４２とを連通する吸引路３６と、を有する冶具本体１６を準備するステップと、緩衝材となる液状樹脂４０を冶具本体の保持面に塗布するステップと、硬化する前の半硬化状態である液状樹脂の表面に、平坦で延性の低いシート状部材４６を密着させて載置した後、シート状部材を吸引保持し、液状樹脂の表面を平坦にするステップと、シート状部材を保持したまま液状樹脂を硬化させて樹脂層を形成するステップと、被加工物の分割予定ラインに対面する領域の樹脂層に覆われた保持面を切削ブレードで切削し、保持面に逃げ溝を形成するステップと、硬化した樹脂層からシート状部材を剥離するステップを含む。【選択図】図５

Description

本発明は、パッケージ基板等の板状の被加工物を保持面で吸引保持する保持冶具の製造方法に関する。

ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＱＦＮ（Quad Flat Non-Leaded Package）等の半導体デバイスチップをモールド樹脂で被覆したパッケージデバイスチップは、各種電子機器に非常に多く用いられている。

パッケージデバイスチップは、金属やガラスエポキシ樹脂からなる基板に複数のデバイスチップが搭載され、更に各デバイスチップがモールド樹脂で被覆されたパッケージ基板から、切削ブレードやレーザーによって分割予定ラインに沿って分割され、個々のパッケージデバイスチップが形成される。

パッケージ基板を分割する際、個々のデバイスチップ毎に吸引口が設けられ、切削ブレードやレーザービームの逃げ溝が形成された保持冶具を介してパッケージ基板が吸引保持され、個々のデバイスチップに分割される加工装置が知られている（例えば、特開２００９−１４２９９２号広報参照）。

この保持冶具は、パッケージデバイスチップのサイズに合わせて保持面が逃げ溝によって区画され、区画されたそれぞれの領域に吸引口が形成されており、所謂オーダーメードの保持冶具である。

特開２００９−１４２９９２号公報

特許文献１に開示された保持冶具は、所謂オーダーメードの保持冶具であるため、保持冶具の単価は高く、パッケージデバイスチップの製品の種類に応じてそれぞれ保持冶具を用意する必要があるため、製造コストの増加につながる。

特に、保持冶具本体に形成された保持面、逃げ溝、吸引口に合わせて、保持面をカバーする緩衝材となるゴムシートを加工し、貼り付けるという工程も保持冶具の価格を増加させる一因となっていた。

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、パッケージ基板等の板状の被加工物を保持面で吸引保持する保持冶具を安価に製造することのできる保持冶具の製造方法を提供することである。

本発明によると、交差する複数の分割予定ラインによってチップとなる複数の領域に区画された板状の被加工物を保持面で吸引保持する保持冶具の製造方法であって、吸引保持する被加工物の該複数の領域に対応して該保持面に形成された吸引凹部と、該吸引凹部に開口した吸引口と、該吸引口と吸引源とを連通する吸引路と、を有する冶具本体を準備する冶具本体準備ステップと、経時変化又は外的刺激によって所定の硬さに硬化して緩衝材となる液状樹脂を該冶具本体の該保持面に塗布する液状樹脂塗布ステップと、塗布された該液状樹脂が硬化する前の半硬化状態である該液状樹脂の表面に、平坦で延性の低いシート状部材を密着させて載置した後、該シート状部材を吸引保持し、該保持面に塗布された該液状樹脂の表面を平坦に均す平坦化ステップと、該シート状部材を保持したまま該液状樹脂を硬化させて樹脂層を形成する液状樹脂硬化ステップと、該液状樹脂硬化ステップを実施した後、被加工物の該分割予定ラインに対面する領域の該樹脂層に覆われた該保持面を切削ブレードで切削し、該保持面に逃げ溝を形成する逃げ溝形成ステップと、硬化した該樹脂層から該シート状部材を剥離する剥離ステップと、を備えたことを特徴とする保持冶具の製造方法が提供される。

好ましくは、液状樹脂塗布ステップでは、合成ゴムをスプレーで保持冶具の保持面に塗布する。好ましくは、シート状部材は、ポリエチレン製のシートから構成される。

本発明の保持冶具の製造方法では、液樹樹脂を保持冶具本体の保持面に塗布し、平坦化ステップで液状樹脂の表面を平坦化して液状樹脂を硬化させた後、保持面に複数の逃げ溝を形成して保持冶具として完成させるため、比較的安価に保持冶具を製造することができる。

図１（Ａ）はパッケージ基板の平面図、図１（Ｂ）はその裏面図、図１（Ｃ）はその側面図である。 パッケージ基板が搭載された保持冶具を切削装置の吸引テーブル上に載置する様子を示す切削装置の部分斜視図である。 保持冶具本体（以下、冶具本体と略称する）の斜視図である。 図４（Ａ）は液状樹脂塗布ステップを示す斜視図、図４（Ｂ）は液状樹脂が保持面上に塗布された状態の冶具本体の拡大断面図である。 図５（Ａ）は平坦化ステップを示す斜視図、図５（Ｂ）は平坦化ステップを示す冶具本体の拡大断面図である。 図６（Ａ）は複数の逃げ溝が形成された冶具本体の斜視図、図６（Ｂ）は逃げ溝形成ステップを示す冶具本体の拡大断面図、図６（Ｃ）は保持面に逃げ溝が形成された冶具本体の拡大断面図である。 剥離ステップ実施後の保持冶具の拡大断面図である。 第２実施形態の冶具本体の斜視図である。

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（Ａ）を参照すると、本発明の保持冶具により保持されるのに適した板状の被加工物としてのパッケージ基板の平面図が示されている。図１（Ｂ）はパッケージ基板の裏面図、図１（Ｃ）はパッケージ基板の側面図である。

パッケージ基板２は、矩形状の金属枠体（リードフレーム）４を有しており、金属枠体４の外周余剰領域５及び非デバイス領域５ａによって囲繞された領域には、図示の例では３つのデバイス領域６ａ，６ｂ，６ｃが存在する。

各デバイス領域６ａ，６ｂ，６ｃにおいては、互いに直交するように縦横に設けられた分割予定ライン８によって区画された複数の領域にデバイスチップ搭載部１０が画成され、個々のデバイスチップ搭載部の４辺に沿って複数の電極１２が形成されている。

各電極１２同士は金属枠体４にモールドされたモールド樹脂層１４により絶縁されている。第１の方向に伸長する分割予定ライン８及び第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン８を切削することにより、分割溝の両側に各デバイスチップの電極１２が現れる。

デバイス領域６ａ，６ｂ，６ｃの各デバイスチップ搭載部１０の裏面には図示しないデバイスチップが搭載されており、各デバイスチップに備えた電極と電極１２とはボンディングワイヤー接続されている。

そして、デバイス領域６ａ，６ｂ，６ｃの各デバイスチップが樹脂によって封止されるように、各デバイス領域６ａ，６ｂ，６ｃの裏面にはモールド樹脂層１４が形成されている。図１（Ｃ）に示すように、パッケージ基板２は多少の反りを有している。

図２を参照すると、パッケージ基板２が搭載された保持冶具１７を切削装置の吸引テーブルに載置する様子を示す切削装置の部分斜視図が示されている。パッケージ基板２は保持冶具１７上に搭載され、保持冶具１７は、切削装置１８の基台２０上にＸ軸方向に移動可能且つ回転可能に搭載された吸引テーブル２２上に載置されて、吸引口２４を図示しない吸引源に接続することにより、パッケージ基板２は保持冶具１７を介して吸引テーブル２２により吸引保持される。

切削装置１８の切削ユニット２６は、図示しないスピンドルの先端に固定された切削ブレード２８を有しており、吸引テーブル２２により保持冶具１７を介して吸引保持されたパッケージ基板２は、高速回転する切削ブレード２８により個々のパッケージデバイスチップに分割される。切削装置１８は顕微鏡及びカメラを有する撮像ユニット３０を備えている。

次に、図３乃至図７を参照して、本発明第１実施形態に係る保持冶具について説明する。図３を参照すると、保持冶具本体（以下、冶具本体と略称する）１６の斜視図が示されている。冶具本体１６は、ベース本体３０上に、ベース本体３０と一体的に形成された３つの凸状の保持部３２を有しており、保持部３２はパッケージ基板２の３つのデバイス領域６ａ，６ｂ，６ｃに対応するように配置されている。

各保持部３２の保持面３２ａにはパッケージ基板２に搭載されたデバイスチップに対応して複数の吸引凹部３４が形成されており、各吸引凹部３４には吸引口３５が開口している。各吸引口３５は、冶具本体１６に形成された吸引路３６を介して吸引源に選択的に接続されるように構成されている。本発明実施形態の保持冶具の製造方法では、まず、図３に示すような冶具本体を準備する冶具本体準備ステップを実施する。

次いで、冶具本体１６の保持面３２ａを含む冶具本体の表面全面に経時変化又は外的刺激によって所定の硬さに硬化して緩衝材となる液状樹脂を塗布する液状樹脂塗布ステップを実施する。

この液状樹脂塗布ステップでは、例えば、図４（Ａ）に示すように、液状樹脂供給装置３８から液状樹脂４０をスプレーで保持面３２ａを含む冶具本体１６の表面上に塗布する。好ましくは、液状樹脂４０は液状の合成ゴムから構成される。

具体的には、Ｐｅｒｆｏｒｍｉｘ社製の商品名「PLASTI DIP」という液状樹脂を液状樹脂供給装置３８で冶具本体１６の表面上に塗布した。この液状樹脂は、塗布した後１０〜２０分程度で半硬化し、１時間程放置すると完全に硬化する。

図４（Ｂ）は、液状樹脂塗布ステップ実施後の冶具本体１６の拡大断面図を示している。図４（Ｂ）を観察すると明らかなように、液状樹脂４０はスプレーで塗布されるため、冶具本体１６の吸引凹部３４及び吸引口３５にも液状樹脂が塗布される。

上述した実施形態では、液状樹脂４０をスプレーで冶具本体１６の全面に塗布しているが、液状樹脂４０の塗布方法はこれに限定されるものではなく、滴下、ブラシ等で液状樹脂４０を塗布するようにしてもよい。更に、液状樹脂４０は冶具本体１６の表面全面に塗布する必要はなく、少なくとも保持面３２ａ上に塗布すればよい。

液状樹脂塗布ステップを実施した後、図５（Ａ）に示すように、塗布された液状樹脂４０が完全に硬化する前の半硬化状態である液状樹脂４０の表面に、平坦で延性の低いシート状部材４６を密着させて載置した後、冶具本体１６の吸引路３６を電磁切換弁４４を介して吸引源４２に接続する。好ましくは、シート状部材４６はポリエチレン製のシートから構成されるが、これに限定されるものではない。

これにより、図５（Ｂ）に示すように、シート状部材４６を液状樹脂４０上で吸引保持し、冶具本体１６の保持面３２ａに塗布された液状樹脂４０の表面を概略平坦に均すことができる（平坦化ステップ）。

この平坦化ステップ実施中には、液状樹脂４０が半硬化状態であることが重要である。液状樹脂４０が半硬化状態であるため、吸引路３６に負圧が導入されると、シート状部材４６は延性が低く伸びないため、半硬化状態である液状樹脂４０はシート状部材４６で押し付けられてその表面が平坦に均される。

平坦化ステップを所定時間（例えば１時間）継続することにより、即ち、冶具本体１６の吸引路３６を吸引源４２で吸引し、シート状部材４６を吸引保持した状態を所定時間継続することにより、液状樹脂４０を完全硬化させる（液状樹脂硬化ステップ）。

液状樹脂硬化ステップを実施すると、図６（Ａ）に示すように、保持面３２ａを含む冶具本体１６の表面は樹脂層４０ａで被覆される。液状樹脂硬化ステップを実施した後、冶具本体１６を図２に示す切削装置１８の吸引テーブル２２で吸引保持し、図６（Ｂ）に示すように、冶具本体１６の隣接する吸引口３５から概略等しい保持面３２ａ部分に、シート状部材４６及び樹脂層４０ａを介して切削ブレード４８を所定深さ切り込ませ、吸引テーブル２２を図２で矢印Ｘ方向に加工送りすることにより、保持面３２ａに逃げ溝５０を形成する逃げ溝形成ステップを実施する。

この逃げ溝形成ステップは、冶具本体１６を吸引テーブル２２で吸引保持した状態で切削ユニット２６を隣接する吸引口３５のピッチづつＹ軸方向に割り出し送りすることにより、第１の方向に隣接する吸引口３５の間に逃げ溝５０を次々と形成する。

次いで、吸引テーブル２２を９０°回転した後、第１の方向に隣接する吸引口３５と直交する第２の方向に隣接する吸引口３５の間に逃げ溝５０を次々と形成し、各吸引口３５を格子状に形成された逃げ溝５０で区画する。逃げ溝形成ステップ実施後の冶具本体１６の平面図が図６（Ａ）に示されている。

逃げ溝形成ステップを実施した後、液状樹脂４０が硬化して形成された樹脂層４０ａの表面からシート状部材４６を剥離する剥離ステップを実施し、保持冶具１７を完成させる。剥離ステップ実施後の保持冶具１７の拡大断面図が図７に示されている。

次に、図８を参照すると、本発明第２実施形態の冶具本体準備ステップで準備される冶具本体１６Ａの斜視図が示されている。この第２実施形態の冶具本体１６Ａでは、保持部３２の保持面３２ａを除いて隣接する吸引口３５の間に予備逃げ溝５２が形成されている。

この実施形態の冶具本体１６Ａを使用すると、逃げ溝形成ステップで切削ブレード２８で切削する量が少ないため、逃げ溝形成ステップでの加工負荷が小さく、切削不良が発生しにくいという効果がある。このように保持面３２ａの表面に現れない予備切削溝５２は、例えば３Ｄプリンターを用いて製造可能である。樹脂や金属を用いて形成する。

上述した実施形態の保持冶具の製造方法によると、液状樹脂４０を冶具本体１６の保持面３２ａ上に塗布し液状樹脂を硬化させた後、逃げ溝５０を形成している。これは、逃げ溝５０を形成した後に液状樹脂４０を塗布すると、逃げ溝５０内に液状樹脂４０が侵入してしまうため、これを防止するためである。

本実施形態で製造された保持冶具１７によると、保持面３２ａが弾性を有する樹脂層４０ａで被覆されているため、樹脂層４０ａが緩衝材となり、パッケージ基板２のモールド樹脂層１４を傷めることなく保持冶具１７で保持することができる。

更に、本発明の保持冶具の製造方法によると、保持面上に液状樹脂を塗布して硬化させた後、逃げ溝を形成するため、従来方法のように保持面をカバーする緩衝材となるゴムシートを加工して貼り付けるという工程を省くことができ、保持冶具を比較的安価に製造することができる。

２ パッケージ基板
４ 金属枠体（リードフレーム）
６ａ，６ｂ，６ｃ デバイス領域
８ 分割予定ライン
１２ 電極
１４ モールド樹脂層
１６ 保持冶具本体
１７ 保持冶具
１８ 切削装置
２２ 吸引テーブル
２８ 切削ブレード
３２ 保持部
３２ａ 保持面
３４ 吸引凹部
３５ 吸引口
４０ 液状樹脂
４０ａ 樹脂層
４２ 吸引源
４６ シート状部材
５２ 予備逃げ溝

Claims (3)

1. 交差する複数の分割予定ラインによってチップとなる複数の領域に区画された板状の被加工物を保持面で吸引保持する保持冶具の製造方法であって、
   吸引保持する被加工物の該複数の領域に対応して該保持面に形成された吸引凹部と、該吸引凹部に開口した吸引口と、該吸引口と吸引源とを連通する吸引路と、を有する冶具本体を準備する冶具本体準備ステップと、
   経時変化又は外的刺激によって所定の硬さに硬化して緩衝材となる液状樹脂を該冶具本体の該保持面に塗布する液状樹脂塗布ステップと、
   塗布された該液状樹脂が硬化する前の半硬化状態である該液状樹脂の表面に、平坦で延性の低いシート状部材を密着させて載置した後、該シート状部材を吸引保持し、該保持面に塗布された該液状樹脂の表面を平坦に均す平坦化ステップと、
   該シート状部材を保持したまま該液状樹脂を硬化させて樹脂層を形成する液状樹脂硬化ステップと、
   該液状樹脂硬化ステップを実施した後、被加工物の該分割予定ラインに対面する領域の該樹脂層に覆われた該保持面を切削ブレードで切削し、該保持面に逃げ溝を形成する逃げ溝形成ステップと、
   該樹脂層から該シート状部材を剥離する剥離ステップと、
   を備えたことを特徴とする保持冶具の製造方法。
2. 該液状樹脂塗布ステップでは、合成ゴムをスプレーで塗布する請求項１記載の保持冶具の製造方法。
3. 該シート状部材は、ポリエチレン製のシートから構成される請求項１又は２記載の保持冶具の製造方法。