JP2019198944A - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】治具チャックテーブルの載せ替えを行なうことなく、端面修正を容易に実行することができる切削装置を提供すること。【解決手段】被加工物を保持する保持テーブル30と、保持テーブル30に保持された被加工物を切削する切削ブレードと、切削ブレードを回転させるスピンドル22の先端に切削ブレードを端面24Cで挟持して固定するマウントフランジ24と、を備え、保持テーブル30は、被加工物を保持する保持面34aを有する保持治具34と、保持治具34における被加工物の分割予定ラインに対応する位置に形成された複数の逃げ溝34cと、逃げ溝34cによって区画される各領域に形成された複数の細孔34dとを備え、保持治具34にマウントフランジ24の端面24Cを研削する研削砥石101と、研削砥石101を保持する砥石支持部材102とを含む端面修正治具100を設けた。【選択図】図7

Description

本発明は、切削装置に関する。
一般に、ウエーハ等の被加工物を切削する切削装置は、切削ブレードをマウントフランジによってスピンドルの先端に固定している。マウントフランジは、切削ブレードの一側面に環状の端面を接触させた状態で固定ナットにより切削ブレードを挟持する。この種のマウントフランジでは、端面に付着物や傷が生じると、切削ブレードの挟持が部分的になる。このため、切削時に回転軸に対して切削ブレードが振れ易くなったり、斜めに回転したりして被加工物の欠けや切削ブレードの破損の原因となる。そこで、定期的に又はマウントフランジ交換時に、研削砥石を有する端面修正治具を用いてマウントフランジの端面を研削し、端面を平坦で回転軸と垂直な面にする端面修正という作業が実施されている。
この種の端面修正の作業を実施する場合、切削加工時に被加工物を保持するチャックテーブルに端面修正治具を吸引保持させることも想定される。しかし、端面修正治具は、チャックテーブルよりも小さく、かつ、チャックテーブルは通常ポーラス状で被加工物を全面吸着する構成となっている。このため、チャックテーブルに端面修正治具を載置するとバキュームリークが起こり、端面修正治具を十分に吸着保持することができない。また、チャックテーブルのポーラス表面が傷つくと、被加工物の加工時の平坦度に影響する。従って、端面修正の作業を実施する場合には、バキューム溝が中央に形成されたユニバーサルチャックテーブルに載せ換え、このバキューム溝に端面修正治具を吸着させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、切削加工用のチャックテーブルの他に、該チャックテーブルよりもサイズが小さいサブチャックテーブルを設け、このサブチャックテーブルの上に端面修正治具を載置する構成の切削装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2011−011299号公報 特開2011−255458号公報
しかしながら、被加工物として、いわゆるパッケージ基板を切削する場合、このパッケージ基板は、切削ブレードの逃げ溝を有する治具チャックテーブル(保持テーブル)に保持される。この構成では、ユニバーサルチャックテーブルから治具チャックテーブルに載せ替えた後に、逃げ溝の位置をアライメントする動作が必要となり、端面修正の作業が煩雑になってしまう問題がある。また、切削加工用のチャックテーブルの他にサブチャックテーブルを設ける構成では、切削装置のフットプリントが大きくなるといった問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、治具チャックテーブルの載せ替えを行なうことなく、端面修正を容易に実行することができる切削装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る切削装置は、交差する複数の分割予定ラインが設定された被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードと、該切削ブレードを回転させるスピンドルと、該スピンドルの先端に該切削ブレードを端面で挟持して固定するフランジと、を備え、該保持テーブルは、被加工物を保持する保持面と、該保持面に保持された被加工物の該分割予定ラインに対応する位置に形成された複数の切削ブレード用逃げ溝と、該切削ブレード用逃げ溝によって区画される各領域に形成された複数の吸引孔と、該吸引孔に負圧を伝達する負圧伝達部と、該フランジの該端面を研削する研削砥石と、該研削砥石を保持する砥石支持部材と、を含んで構成されたものである。
この構成によれば、保持テーブルがフランジの端面を研削する研削砥石と、研削砥石を保持する砥石支持部材と、を含んで構成されるため、治具チャックテーブルの載せ替えを行なうことなく、端面修正を容易に実行することができる。また、サブチャックテーブルを別途用意する必要がないため、切削装置のフットプリントの拡大を防止できる。
この構成において、該砥石支持部材は、該保持面の高さ以下に配設され、該フランジの端面と対向するように該保持テーブルの側面に固定されてもよい。
本発明によれば、保持テーブルがフランジの端面を研削する研削砥石と、研削砥石を保持する砥石支持部材と、を含んで構成されるため、ジグチャックテーブルの載せ替えを行なうことなく、端面修正を容易に実行することができる。また、サブチャックテーブルを別途用意する必要がないため、切削装置のフットプリントの拡大を防止できる。
図1は、本実施形態に係る切削装置の構成を示す外観斜視図である。 図2は、被加工物を模式的に示す平面図である。 図3は、被加工物を模式的に示す底面図である。 図4は、保持治具を模式的に示す平面図である。 図5は、治具ベースに載置された状態の保持治具を模式的に示す側断面図である。 図6は、切削装置の切削ユニットの構成を示す分解斜視図である。 図7は、本実施形態に係る端面修正治具によりマウントフランジの端面修正を行っている状態を示す側面図である。 図8は、別の実施形態に係る端面修正治具によりマウントフランジの端面修正を行っている状態を示す側面図である。
本発明の実施形態に係る切削装置について説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
図1は、本実施形態に係る切削装置の構成を示す外観斜視図である。図2は、被加工物を模式的に示す平面図である。図3は、被加工物を模式的に示す底面図である。切削装置1は、被加工物11を切削加工して、被加工物11を個々のチップに分割する装置である。本実施形態では、被加工物11は、いわゆるデバイスパッケージ(パッケージ基板)であり、図2及び図3に示すように、平面視で略矩形状に形成された枠体13を含む。枠体13は、例えば、銅等の金属、樹脂もしくはセラミクスなどで構成されており、複数(本実施形態では3つ)のデバイス領域15と、各デバイス領域15を囲む外周余剰領域17と、を含んでいる。
デバイス領域15は、交差する複数のストリート(分割予定ライン)19でさらに複数の領域(本実施形態では48の領域)に区画されており、各領域には、IC、LSIもしくはLED等のデバイス(不図示)が配置されている。また、枠体13の裏面13b側には、各デバイス領域15の裏面13b側全体を覆い、複数のデバイスを封止した樹脂12が設けられている。この樹脂12は、所定の厚みに形成されており、枠体13の裏面13bから突出している。また、枠体13の表面13a側には、各デバイスに対応する複数のステージ14が設けられている。各ステージ14の周囲には、複数の電極パッド(不図示)が形成されている。
被加工物11は、例えば、枠体13の裏面13b側から各ステージ14にデバイスを配置し、各デバイスの電極とステージ14の周囲に配置された電極パッドとを金属ワイヤー(不図示)等で接続した後に、裏面13b側を樹脂12で封止して得られる。この被加工物11をストリート19に沿って分割することで、樹脂で封止された複数のチップを形成できる。なお、被加工物11は、デバイスパッケージ(パッケージ基板)に限るものではなく、セラミクス基板、ガラス基板、半導体ウエーハ、光デバイスウエーハ等が含まれる。
切削装置1は、図1に示すように、被加工物11を吸引保持する保持テーブル(治具チャックテーブルともいう)30と、保持テーブル30に保持された被加工物11に切削水を供給しながら該被加工物11を切削ブレード21で切削(加工)する切削ユニット20と、保持テーブル30をX軸方向(加工送り方向)に移動させる加工送りユニット(不図示)と、切削ユニット20をX軸方向と直交するY軸方向(割り出し送り方向)に移動させる割り出し送りユニット40と、切削ユニット20をX軸方向及びY軸方向にそれぞれ直交するZ軸方向(鉛直方向)に移動させる切り込み送りユニット50と、を備える。
切削装置1は、直方体状の装置本体2を備え、この上面には、X軸方向に長い矩形状の開口2aが形成されている。この開口2a内には、保持テーブル30と、加工送りユニットと、この加工送りユニットを覆う防水カバー3と、この防水カバー3に連結される一対の蛇腹部4とが設けられている。保持テーブル30は、2種類の吸引口を備えた治具ベース32と、この治具ベース32の上面32aに装着されて被加工物11を吸引保持する保持治具34とを備える。また、保持テーブル30は、不図示の加工送りユニットにより、装置本体2の上面をX軸方向に移動自在であるとともに、不図示の回転駆動源によりZ軸方向と平行な軸心回りに回転自在である。図5及び図6に示すように、保持治具34は、略矩形の平板状に形成されおり、その上面は、被加工物11を吸引保持する保持面34aとなっている。
保持面34aには、被加工物11のストリート19に対応する位置に逃げ溝(切削ブレード用逃げ溝)34cが形成されている。この逃げ溝34cによって、保持治具34の保持面34aは、被加工物11から分割される各チップに対応する複数の領域に区画される。逃げ溝34cの幅は、切削ブレード21の幅より広くなっており、逃げ溝34cの深さは切削ブレード21の切り込み深さより深くなっている。そのため、被加工物11をストリート19に沿って切削する際に切削ブレード21を深く切り込ませても、切削ブレード21は、保持治具34と干渉しない。なお、保持治具34は、逃げ溝34cの深さより厚く形成される。
逃げ溝34cで区画された各領域には、保持治具34を上下に貫通して保持面34aに開口する細孔(吸引孔)34dが形成されている。図6に示すように、治具ベース32の上面32aに保持治具34を載置すると、各細孔34dは、治具ベース32の上面32a側の中央部分に形成された第1吸引口32bと連通する。
第1吸引口32bは、第1電磁弁36aを通じて、吸引源(負圧伝達部)38に接続されている。この吸引源38は、第1吸引口32bを通じて各細孔34dに負圧を伝達する。このため、治具ベース32の上面32aに載置された状態の保持治具34の保持面34aに被加工物11を重ね、被加工物11の各チップに対応する領域を各細孔34dに合わせた後に、第1電磁弁36aを開けば、被加工物11を保持テーブル30で吸引保持できる。また、治具ベース32の上面32a側の外周部分には、保持治具34を治具ベース32に装着するための第2吸引口32cが形成されている。この第2吸引口32cは、第2電磁弁36bを通じて吸引源38に接続されている。このため、治具ベース32の上面32aに保持治具34の下面34bを接触させて、第2電磁弁36bを開けば、保持治具34を治具ベース32の上面32aに装着できる。
装置本体2の上面には、図1に示すように、Y軸方向に沿って延在するとともに、保持テーブル30を跨いで配置される門型の支持構造5が設けられる。割り出し送りユニット40及び切り込み送りユニット50は、上記支持構造5に設けられている。割り出し送りユニット40は、切削ユニット20を保持テーブル30の保持面34aと平行でかつX軸方向と直交する割り出し送り方向であるY軸方向に移動させることで、保持テーブル30と切削ユニット20とを相対的にY軸方向に沿って割り出し送りするものである。割り出し送りユニット40は、図1に示すように、支持構造5に配置されてY軸方向に延びる一対のガイドレール41と、これらガイドレール41と平行に配設されたボールねじ42と、このボールねじ42に螺合するナット(不図示)を内部に有し、ガイドレール41に沿って移動するブレード移動基台43とを備える。ボールねじ42の一端には、該ボールねじ42を回転させるパルスモータ(不図示)が連結され、ボールねじ42の回転によって、ブレード移動基台43は、ガイドレール41に沿ってY軸方向に移動する。
切り込み送りユニット50は、切削ユニット20を保持テーブル30の保持面34aと直交する切り込み送り方向であるZ軸方向に移動させることで、保持テーブル30と切削ユニット20とを相対的にZ軸方向に沿って切り込み送りするものである。切り込み送りユニット50は、ブレード移動基台43に配置されてZ軸方向に延びる一対のガイドレール51と、これらガイドレール51と平行に配設されたボールねじ52と、このボールねじ52に螺合するナット(不図示)を内部に有し、ガイドレール51に沿って移動する切り込み移動基台53とを備える。この切り込み移動基台53には、上記した切削ユニット20が支持されている。また、ボールねじ52の一端には、該ボールねじ52を回転させるパルスモータ54が連結され、ボールねじ52の回転によって、切り込み移動基台53は、ガイドレール51に沿ってZ軸方向に移動する。
切削ユニット20は、割り出し送りユニット40及び切り込み送りユニット50により、保持テーブル30の保持面34aの任意の位置に切削ブレード21を位置付け可能となっている。切削ユニット20は、図6に示すように、ハウジング23と、スピンドル22と、マウントフランジ(フランジ)24と、切削ブレード21と、固定ナット25とを備える。また、切削ユニット20は、図示は省略するが、切削加工時に、切削ブレード21の刃先、及び、加工点に向けてそれぞれ切削水を供給するノズルを備えている。
切削ブレード21は、いわゆるハブブレードであり、金属(例えばアルミニウム)で形成された円盤状の基台21Aの外周に固定されて、被加工物110を切削する円環状の切り刃21Bを備える。切り刃21Bは、ダイヤモンドやCBN(Cubic Boron Nitride)等の砥粒と、金属や樹脂等のボンド材(結合材)とからなり所定厚みに形成されている。なお、切削ブレードとして、切り刃のみで構成されたワッシャーブレードを用いてもよい。
スピンドル22は、切削ブレード21を回転させることで被加工物11を切削する。スピンドル22は、ハウジング23内に収容され、このハウジング23は、切り込み送りユニット50の切り込み移動基台53に支持されている。切削ユニット20のスピンドル22及び切削ブレード21の軸心は、Y軸方向と平行に設定されている。また、スピンドル22の一端側は、ハウジング23の一端部から外部に突出し、スピンドル22の他端側には、該スピンドル22を回転させるためのモータ(不図示)が連結されている。また、スピンドル22の一端部(先端)の外周に、マウントフランジ24が装着される。
マウントフランジ24は、切削ブレード21を支持する。マウントフランジ24は、金属製であり、スピンドル22の一端部の外周に取り付けられる円筒状のボス部24Aと、ボス部24Aの外周面から径方向外向きに延出したフランジ部24Bとを備える。マウントフランジ24は、ボス部24A内にスピンドル22の一端部が嵌め込まれ、ボルト26がスピンドル22の一端部にねじ込まれることにより、スピンドル22に固定される。また、切削ブレード21は、ボス部24Aの外周部に嵌め込まれて、このボス部24Aの外周に固定ナット25が螺合される。これにより、切削ブレード21の基台21Aを固定ナット25とマウントフランジ24とで挟持して固定する。マウントフランジ24のフランジ部24Bには、切削ブレード21の基台21Aと当接して切削ブレード21を支持する端面24Cが形成されている。また、切削ユニット20には、図1に示すように、被加工物11の上面を撮像する撮像部29が一体的に移動するように固定されている。撮像部29は、保持テーブル30に保持された加工前の被加工物11の分割すべき領域を撮像するCCDカメラを備えている。CCDカメラは、保持テーブル30に保持された被加工物11を撮像して、被加工物11と切削ブレード21との位置合わせを行なうアライメントを行うための画像を取得する。
ところで、上述したように、切削ブレード21は、切削ブレード21の基台21Aを固定ナット25とマウントフランジ24の端面24Cとで挟持して固定している。ここで、例えば、マウントフランジ24の端面24Cに基台21Aを形成するアルミニウム金属の一部が付着することにより、マウントフランジ24の端面24Cが平坦でない場合や、端面24Cとスピンドル22の軸心とのなす角度が直角でない場合には、スピンドル22の回転時に切削ブレード21がばたつき、精密に切削できないという問題が生じる可能性がある。このため、切削装置1は、マウントフランジ24の端面24Cを修正する端面修正治具100を備える。この端面修正治具100は、定期的に、又はマウントフランジ24の交換時に、このマウントフランジ24の端面24Cを研削して、この端面24Cとスピンドル22の軸心とのなす角度を直角な平面に修正する。
本実施形態では、図4に示すように、端面修正治具100は、保持テーブル30の保持治具34に設けられている。具体的には、端面修正治具100は、保持治具34における逃げ溝34cが形成されていない一角部34fに設けられ、逃げ溝34cと干渉しないようになっている。端面修正治具100は、マウントフランジ24の端面24Cを研削する研削砥石101と、この研削砥石101を支持(保持)する砥石支持部材102と、これら研削砥石101及び砥石支持部材102を保持治具34に固定する固定ねじ103とを備えて構成される。
保持治具34の一角部34fには、図7に示すように、保持面34aよりも低い段部34gが形成されており、この段部34gと砥石支持部材102とで研削砥石101を挟持している。この砥石支持部材102は、マウントフランジ24の端面24Cと対向するように保持治具34(保持テーブル30)の側面に固定されている。また、本実施形態では、砥石支持部材102を段部34gに固定した際に、砥石支持部材102の上面102aは、保持面34aと面一または保持面より低くなる。このため、保持治具34の保持面34aに被加工物11を保持して、被加工物11に切削加工を施す一連の動作を砥石支持部材102が阻害することを防止できる。また、固定ねじ103は、砥石支持部材102に形成された貫通孔(不図示)を通じて段部34gに固定されている。固定ねじ103の頭部は、該貫通孔内に収容されるため、この頭部が被加工物11に切削加工を施す一連の動作を阻害することを防止できる。また、砥石支持部材は、研削砥石101を挟持する上ブロックと下ブロックとを備え、該上ブロックとの間に研削砥石101を挟持した状態で下ブロックを段部34gに固定してもよい。この構成によれば、保持治具34の保持面34aに上記した段部34gを形成することが容易になる。
次に、本実施形態に係る端面修正の作業手順を説明する。端面修正は、定期的に、又は切削ユニット20のマウントフランジ24の交換時に行われる。オペレータは、切削装置1の運転を停止し、切削ユニット20の固定ナット25及び切削ブレード21(図6)を取り外す。また、マウントフランジ24をスピンドル22から取り外し、新たなマウントフランジ24をスピンドル22に取り付けた状態としてもよい。これらの状態では、図7に示すように、マウントフランジ24は、端面24Cが露出した状態となっている。
次に、割り出し送りユニット40及び切り込み送りユニット50を動作させて、切削ユニット20を端面修正治具100の研削砥石101に対向する位置に位置付ける。そして、割り出し送りユニット40を動作させて、図7に示すように、マウントフランジ24の端面24Cと研削砥石101とが接触する所定位置まで、切削ユニット20をY軸方向に割り出し送りさせる。
次に、スピンドル22を回転させつつ、割り出し送りユニット40でマウントフランジ24をY軸方向に予め定めた研削距離だけ送る。さらに、加工送りユニットで、保持テーブル30、すなわち研削砥石101をX軸方向に端面24Cに接触できる所定範囲内で往復移動させながら研削砥石101でマウントフランジ24の端面24Cを研削する。こうして、マウントフランジ24の端面24Cを平坦かつスピンドル22の軸心とのなす角度を直角に修正することができる。
以上のように、本実施形態に係る切削装置1は、交差する複数のストリート19が設定された被加工物11を保持する保持テーブル30と、保持テーブル30に保持された被加工物11を切削する切削ブレード21と、切削ブレード21を回転させるスピンドル22と、スピンドル22の先端に切削ブレード21を端面24Cで挟持して固定するマウントフランジ24と、を備え、保持テーブル30は、被加工物11を保持する保持面34aを有する保持治具34と、保持面34aに保持された被加工物11のストリート19に対応する位置に形成された複数の逃げ溝34cと、逃げ溝34cによって区画される各領域に形成された複数の細孔34dと、細孔34dに負圧を伝達する吸引源38とを備えるとともに、保持治具34にマウントフランジ24の端面24Cを研削する研削砥石101と、研削砥石101を保持する砥石支持部材102とを含む端面修正治具100を設けた構成としている。
この構成によれば、保持治具34にマウントフランジ24の端面24Cを研削する研削砥石101と、研削砥石101を保持する砥石支持部材102とを含む端面修正治具100を設けたため、保持治具34を有する保持テーブル30の載せ替えを行なうことなく、マウントフランジ24の端面24Cの修正を容易に実行することができる。また、従来構成のように、例えば、端面修正治具を保持するサブチャックテーブルを別途用意する必要がないため、切削装置1のフットプリントの拡大を防止できる。
また、本実施形態によれば、砥石支持部材102は、保持治具34の保持面34aの高さ以下に配設され、マウントフランジ24の端面24Cと対向するように保持治具34の側面に固定されるため、保持面34aに保持された被加工物11に対して切削加工を施す一連の動作を砥石支持部材102(端面修正治具100)が阻害することを防止できる。このため、砥石支持部材102(端面修正治具100)を保持治具34に取り付けたまま、被加工物11の切削加工を行なうことができる。
次に、別の実施形態について説明する。図8は、別の実施形態に係る端面修正治具によりマウントフランジの端面修正を行っている状態を示す側面図である。上記した実施形態では、端面修正治具100は、保持テーブル30の保持治具34に設けた構成としたが、この別の実施形態では、端面修正治具100Aは、保持テーブル30の治具ベース32に設けている。端面修正治具100Aの構成部材は、上記した構成と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
この別の実施形態では、端面修正治具100Aは、治具ベース32の一角部32fに設けられている。この一角部32fは、保持治具34の一角部34fの位置に対応する。治具ベース32の一角部32fには、図8に示すように、治具ベース32の上面32aよりも低い段部32gが形成されており、この段部32gと砥石支持部材102とで研削砥石101を挟持している。この砥石支持部材102は、マウントフランジ24の端面24Cと対向するように治具ベース32(保持テーブル30)の側面に固定されている。また、本実施形態では、砥石支持部材102を段部32gに固定した際に、砥石支持部材102の上面102aは、治具ベース32の上面32aと面一になる。このため、砥石支持部材102(端面修正治具100A)が治具ベース32の上面32aへの保持治具34の装着を阻害することを防止できる。また、固定ねじ103は、砥石支持部材102に形成された貫通孔(不図示)を通じて段部32gに固定されている。固定ねじ103の頭部は、該貫通孔内に収容されるため、この頭部が治具ベース32の上面32aへの保持治具34の装着を阻害することを防止できる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
1 切削装置
11 被加工物
19 ストリート(分割予定ライン)
20 切削ユニット
21 切削ブレード
22 スピンドル
23 ハウジング
24 マウントフランジ(フランジ)
24C 端面
30 保持テーブル
32 治具ベース
32a 上面
32f 一角部
32g 段部
34 保持治具
34a 保持面
34c 逃げ溝(切削ブレード用逃げ溝)
34d 細孔(吸引孔)
34f 一角部
34g 段部
38 吸引源(負圧伝達部)
40 割り出し送りユニット
50 切り込み送りユニット
100、100A 端面修正治具
101 研削砥石
102 砥石支持部材
102a 上面
103 固定ねじ

Claims (2)

  1. 交差する複数の分割予定ラインが設定された被加工物を保持する保持テーブルと、
    該保持テーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードと、
    該切削ブレードを回転させるスピンドルと、
    該スピンドルの先端に該切削ブレードを端面で挟持して固定するフランジと、
    を備える切削装置であって、
    該保持テーブルは、
    被加工物を保持する保持面と、
    該保持面に保持された被加工物の該分割予定ラインに対応する位置に形成された複数の切削ブレード用逃げ溝と、
    該切削ブレード用逃げ溝によって区画される各領域に形成された複数の吸引孔と、
    該吸引孔に負圧を伝達する負圧伝達部と、
    該フランジの該端面を研削する研削砥石と、該研削砥石を保持する砥石支持部材と、
    を含んで構成されている切削装置。
  2. 該砥石支持部材は、
    該保持面の高さ以下に配設され、
    該フランジの端面と対向するように該保持テーブルの側面に固定されることを特徴とする請求項1に記載の切削装置。
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