JP2023002053A - 保持テーブル、切削装置、及び、切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被加工物を直に保持するための治具テーブルにおいて、複数種類の被加工物に対応可能な新規な構成を提案する。【解決手段】ベース４２と、該ベース４２上に設けられ、被加工物を保持する保持面３５ａを形成する保持層３５と、該保持層３５を加熱する加熱ユニット３６と、を備える保持テーブル２１であって、該保持層３５は、加熱により軟化するとともに常温で固化する可逆性樹脂にて構成される、保持テーブル２１とする。【選択図】図２

Description

本発明は、被加工物を直に保持する保持テーブル、保持テーブルを備えた切削装置、及び、切削装置を用いた被加工物の切削方法に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、パッケージ基板等の被加工物を分割するための切削装置が広く知られている。特許文献１に開示される切削装置では、治具テーブルを使用することでテープが不要となり、テープに要するコストを削減することが可能とされる。

特許文献１に開示される治具テーブルには、パッケージ基板を分割して形成されるチップをそれぞれ吸引保持する吸引孔が形成されており、切削加工の際には治具テーブルにてパッケージ基板を直に吸引保持するとともに、形成された各チップを吸引保持することとしている。

特開２００７－８１１０１号公報

特許文献１に開示される治具テーブルの構成では、分割後のパッケージのサイズ（チップサイズ）、即ちパッケージ基板の種類に応じて、専用の治具テーブルが必要とされることになる。このため、複数種類のパッケージ基板を加工する場合には、各パッケージ基板に応じた複数種類の治具テーブルが必要とされることになる。

このように、複数種類の治具テーブルで対応する構成では、交換作業が必要となり、スループット向上の妨げとなることや、治具テーブルの管理負担が生じることになり、改善が求められていた。

本発明は以上の問題に鑑み、被加工物を直に保持するための治具テーブルにおいて、複数種類の被加工物に対応可能な新規な構成を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

本発明の一態様によれば、ベースと、該ベース上に設けられ、被加工物を保持する保持面を形成する保持層と、該保持層を加熱する加熱ユニットと、を備える保持テーブルであって、該保持層は、加熱により軟化するとともに常温で固化する可逆性樹脂にて構成される、保持テーブルとする。

また、本発明の一態様によれば、該保持層は、該ベースに対して交換可能に設けられる、こととする。

また、本発明の一態様によれば、被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルで保持された被加工物を切削する切削ユニットと、を備える切削装置であって、該保持テーブルは、ベースと、該ベース上に設けられ、被加工物を保持する保持面を形成する保持層と、該保持層を加熱する加熱ユニットと、を備え、該保持層は、加熱により軟化するとともに常温で固化する可逆性樹脂にて構成される、切削装置とする。

また、本発明の一態様によれば、切削装置で被加工物を切削する切削方法であって、該保持層を加熱して軟化させるとともに被加工物を該保持面に押圧する押圧ステップと、該保持層を冷却し該保持層を固化させて被加工物を該保持層に固定する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該保持層で固定された被加工物を該切削ブレードで切削する切削ステップと、該切削ステップを実施した後、該保持層を加熱して軟化させ、該保持層上から被加工物を搬出する搬出ステップと、を備える切削方法とする。

また、本発明の一態様によれば、所定のタイミングで該保持テーブルの該保持層を該ベースから取り外し、別の保持層と交換する保持層交換ステップを備える、こととする。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、本発明の一態様によれば、吸引孔を有する従来の治具テーブルとは異なり、吸引孔のない保持面を形成する保持層にて被加工物を保持することができる。これにより、分割後に形成されるチップ（パッケージ）のサイズや、パッケージ基板などの被加工物の種類を問わず、対応することが可能となる。また、可逆性樹脂にて保持層を形成することで、保持層を繰り返し使用することが可能となる。また、可逆性樹脂にて保持層を形成することで、切削ブレードにて保持層に切り込むことができ、逃げ溝が不要な構成が実現できる。

また、本発明の一態様によれば、保持層が交換可能に構成されることで、所定のタイミングで保持層を交換することができ、保持層が摩耗するなどして被加工物の保持不良などの不具合発生を防止することができる。

本発明にかかる切削装置の一実施形態について示す図。 保持テーブルと搬送ユニットの構成について示す図。 保持テーブルの別実施形態について示す図。 加工方法において実施されるステップを示すフローチャート。 （Ａ）は、押圧ステップについて説明する図。（Ｂ）は、押圧ステップを終えた状態について説明する図。 （Ａ）は、切削ステップについて説明する図。（Ｂ）は、パッケージ基板が個々のパッケージに分割された状態について説明する図。 搬出ステップについて説明する図。 保持層交換ステップについて説明する図。

以下、本発明に従って構成された切削装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明にかかる切削装置の一実施形態について示す図である。切削装置１は、被加工物（パッケージ基板１０）を保持する保持テーブル２１，２２と、保持テーブル２１，２２で保持された被加工物をそれぞれ切削加工する切削ユニット６１，６２と、保持テーブル２１，２２に対して被加工物を搬出入する搬送ユニット７０と、を有して構成される。

一方の保持テーブル２１に関連し、切削装置１は以下のように構成される。
切削装置１の基台２の上面には、移動基台３２ａを移動可能に支持する一対の第１の案内レール３１ａと、一対の第１の案内レール３１ａの間に設けられるボールネジ３１ｂと、ボールネジ３１ｂを回転駆動するパルスモータ３１ｃと、を含んでなるＸ軸移動機構が構成される。パルスモータ３１ｃにてボールネジ３１ｂを回転駆動すると、移動基台３２ａがＸ軸方向に移動される。

移動基台３２ａの上には支持テーブル３２ｂが設けられ、支持テーブル３２ｂの上には保持テーブル２１が設けられる。保持テーブル２１は、垂直軸周りに回転可能に設けられ、保持テーブル２１にて保持される被加工物（パッケージ基板１０）の水平面内での向きを設定することができる。

保持テーブル２１の上方には、切削ユニット６１が配設される。切削ユニット６１は、図示せぬモーターにより駆動されるスピンドルと、スピンドルの先端に設けられる切削ブレードを有して構成される。

切削ユニット６１は、Ｚ軸移動機構のパルスモータ６５により上下方向に切り込み送りされるとともに、Ｙ軸移動機構のパルスモータ６４によりＹ軸方向に割り出し送りされる。これら、Ｚ軸移動機構やＹ軸移動機構は門型の支持フレーム４の梁部４ａの裏側に設けられる。

支持フレーム４の梁部４ａの表側には、保持テーブル２１にて保持された被加工物であるパッケージ基板１０を撮像し、アライメントを行うための撮像カメラ５３が設けられる。撮像カメラ５３は、Ｙ軸方向に移動する移動ブロック５１に支持される。移動ブロック５１は、支持フレーム４の梁部４ａに設けられた一対のガイドレール５１ａと、ボールネジ５１ｂと、パルスモータ５１ｃと、を含んでなるＹ軸移動機構によってＹ軸方向に移動される。

以上に説明した一方の保持テーブル２１に関連する構成は、もう一方の保持テーブル２２においても同様に構成されており、説明を省略する。

以上のようにして、図１に示す切削装置１の構成では、２つの保持テーブル２１，２２と２つの切削ユニット６１，６２が設けられるものであり、各保持テーブル２１，２２に保持された被加工物について各切削ユニット６１，６２により個別に切削加工が行われるようになっている。

なお、本発明は、図１に示す切削装置１の構成の他、１つの保持テーブルと一つの切削ユニットのみを備える構成においても適用できる。

図１に示すように、切削装置１には、保持テーブル２１，２２に対して被加工物であるパッケージ基板１０を搬出入する搬送ユニット７０が設けられる。なお、被加工物としては、パッケージ基板１０に限定されるものではなく、他の板状の被加工物についても本発明は適用可能である。

搬送ユニット７０は、アーム７２と、アーム７２に吊設される搬送パッド７４と、アーム７２をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向で移動させる図示せぬ移動機構と、を有して構成される。

パッケージ基板１０は、板状の基板１２の表面１２ａ側に、チップを封止した封止樹脂１４が突出するように構成とされる。図１に示すパッケージ基板１０の例では、三箇所に封止樹脂１４が現れており、各封止樹脂１４の内部に複数のチップが規則的に配列される。

パッケージ基板１０は、基板１２の裏面１２ｂ側が搬送ユニット７０の搬送パッド７４で保持され、封止樹脂１４を下側にして保持テーブル２１へと搬入される。保持テーブル２１で保持されたパッケージ基板１０は、切削ユニット６１で切削されることにより、複数のパッケージに分割される。

分割後のパッケージは、搬送パッド７４で保持されて保持テーブル２１から離反して、搬出される。

次に、保持テーブル２１の構成について説明する。
図２は、保持テーブル２１と搬送ユニット７０の構成について示す図である。
保持テーブル２１は、ベース３４と、ベース３４上に設けられる保持層３５と、保持層３５を加熱する加熱ユニット３６と、を備えて構成される。

ベース３４は、内部に加熱ユニット３６を収容するための上枠体３４ａと、下枠体３４ｂと、を有して構成される。

下枠体３４ｂに、上側が開放する凹部３４ｃが形成され、凹部３４ｃ内に断熱材３４ｄと、加熱ユニット３６と、熱伝導プレート３４ｅと、が積層配置される。熱伝導プレート３４ｅは、例えば、厚み１ｍｍ程度の熱伝導性を有するアルミニウムなどが利用される。

加熱ユニット３６は、図示せぬ電源に接続されて発熱する面状の発熱体にて構成され、市販のフィルムヒーターなどにより構成することができる。

上枠体３４ａは、加熱ユニット３６などをベース３４内に収容して凹部３４ｃを閉じるものであり、その上面３４ｆに保持層３５が積層される。上枠体３４ａは、例えば、熱伝導性のあるステンレスやアルミニウムなどの金属にて構成することができ、加熱された熱伝導プレート３４ｅの熱を上面３４ｆに伝えることで、保持層３５が加熱される。

保持層３５は、加熱により軟化するとともに常温で固化する可逆性樹脂にて構成される。保持層３５の上面は、パッケージ基板１０の基板１２から下側に突出する封止樹脂１４を保持する保持面３５ａとして構成される。

保持層３５としては、例えば、ニッタ株式会社製 インテリマー（登録商標）テープを利用することができるが、これに限定されるものではない。

保持層３５は、例えば、パッケージ基板１０の基板１２と略同一の面積を有する構成とし、基板１２と同一の矩形の保持面３５ａを有することとする他、少なくともパッケージ基板１０の封止樹脂１４部分を固定することができ、基板１２の面積よりも小さい保持面３５ａを有するものであってもよい。

ベース３４には、図示せぬ温度センサーが設けられ、保持層３５の保持面３５ａが所定の温度になったことを検出することが可能に構成される。この他、保持テーブル２１の近傍に非接触の温度センサーを設けることで、保持層３５の保持面３５ａの温度を検出することや、搬送ユニット７０に温度センサーを設け、パッケージ基板の搬入時、または、搬出時に保持層３５の保持面３５ａの温度を検出することとしてもよい。

図３は、保持テーブルの別実施形態について示す図である。
この実施形態の保持テーブル４０は、ベース４２と、ベース４２の上に積層される保持層４４と、を有して構成される。

ベース４２は、放熱プレート４２ａと、放熱プレート４２ａの上に積層されるペルチェ素子層４２ｂと、ペルチェ素子層４２ｂの上に積層される熱伝導プレート４２ｃと、を有して構成される。

ペルチェ素子層４２ｂは、外部の電源４６と極性切替器４８に接続されており、極性切替器４８による極性の切替により、加熱と冷却が切り替えられるようになっている。

この構成により、ペルチェ素子層４２ｂの熱伝導プレート４２ｃ側の面を加熱することで、保持層４４を所定の温度に加熱することができる。一方で、ペルチェ素子層４２ｂの熱伝導プレート４２ｃ側の面を冷却することで、保持層４４を所定の温度に冷却することができる。

この図３に示す構成の場合、自然冷却と比較して、保持層４４を短時間で冷却することができるため、後述する保持ステップにおける時間を短縮することが可能となる。このように短時間で保持層４４を冷却可能とする構成は、例えば、図１に示すような切削装置において、一つの保持プレートのみが設けられる構成の場合に特に好適なものとなる。

次に、図２に示す搬送ユニット７０について説明する。
搬送ユニット７０は、アーム７２（図１）に吊り下げられる搬送パッド７４を有する。搬送パッド７４は、下面に吸着面７５ａを形成する吸着プレート７５を有する。吸着プレート７５は多孔質材にて構成され、搬送パッド７４の内部に形成された吸引路７６、バルブ７７を介して吸引源７８に接続される。

以上の構成により、バルブ７７を開くことで吸着面７５ａに負圧が生じ、パッケージ基板１０の基板１２が搬送パッド７４に吸着保持される。また、バルブ７７を閉じることで、吸着面７５ａの負圧が停止され、搬送パッド７４によるパッケージ基板１０の吸着保持が停止される。

吸着プレート７５は多孔質材にて構成されることで、詳しくは後述するように、切削加工によりパッケージ基板１０が分割されて形成される複数のパッケージは、吸着面７５ａで一度に吸着保持される。

次に、以上の装置構成による加工方法の例について説明する。図４は加工方法において実施されるステップを示すフローチャートである。

＜搬入ステップ＞
図２に示すように、搬送ユニット７０の搬送パッド７４にてパッケージ基板１０の基板１２を吸引し、パッケージ基板１０の基板１２から突出する封止樹脂１４を下側にして、保持テーブル２１の保持層３５にパッケージ基板１０を載置するステップである。

＜押圧ステップ＞
図５（Ａ）に示すように、保持テーブル２１の保持層３５を加熱して軟化させるとともに、搬送ユニット７０によりパッケージ基板１０を保持面３５ａに押圧するステップである。

加熱ユニット３６により保持層３５を所定の温度になるまで加熱することで、保持層３５が軟化する。軟化した保持層３５の保持面３５ａに対し、搬送ユニット７０によりパッケージ基板１０が押し付けられると、封止樹脂１４の部分が保持層３５内に押し込まれ、封止樹脂１４が保持層３５内に埋めこまれた状態となる。

また、図５（Ａ）の例では、基板１２と保持層３５の保持面３５ａの間に隙間が形成され、基板１２の箇所が保持層３５に固定されないこととしている。この他、基板１２の部分が保持層３５の保持面３５ａに当着するまでパッケージ基板１０を押圧し、基板１２の部分も固定することとしてもよい。

なお、保持テーブル２１の保持層３５にパッケージ基板１０を載置する前に、加熱ユニット３６にて保持層３５を加熱しておき、搬入ステップと押圧ステップが同時に実施されることとするほか、搬入ステップを終えた後に加熱ユニット３６による保持層３５の加熱を開始して押圧ステップを実施することとしてもよい。

図５（Ｂ）に示すように、押圧ステップを終えた後は、搬送ユニット７０はパッケージ基板１０の吸着保持を解除して退避する。

＜保持ステップ＞
図５（Ｂ）に示すように、保持層３５を冷却し保持層３５を固化させてパッケージ基板１０を保持層３５に固定するステップである。

保持層３５は、所定の温度まで冷却されることで固化し、保持層３５に埋め込まれた封止樹脂１４が保持層３５に対して固定される。この固定は、封止樹脂１４の凸形状と、この凸形状によって保持層３５側に形成された凹形状が嵌合することによって実現される。このようにして、パッケージ基板１０は、水平面内においてずれることがないように、保持層３５に対して強固に固定される。

保持層３５の冷却は、自然冷却とする他、別の冷却機構により冷却されるものであってもよい。また、別の冷却機構による冷却をすることによれば、保持層３５の固化に要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。また、図１に示すように、二つの保持テーブル２１，２２を有する構成においては、一方の保持テーブルで加工が行われている間に、もう一方の保持テーブルでは冷却が行われることとしてもよい。

なお、保持層３５を冷却する間、搬送ユニット７０によりパッケージ基盤を押圧することでパッケージ基盤の反りが生じないようにしてもよい。つまり、保持ステップにおいて保持層３５の冷却が開始された後も、押圧ステップの際の搬送ユニット７０の高さを維持し、パッケージ基盤を上から押さえ続けることとするものである。特にパッケージ基板に反りがある場合には、冷却中にパッケージ基板が搬送ユニット７０から開放されると、反りが復元してしまうことが懸念される。冷却中もパッケージ基盤を押圧することで、このことを効果的に防ぐことができる。

＜切削ステップ＞
図６（Ａ）に示すように、保持ステップを実施した後、保持層３５で固定されたパッケージ基板１０に対し、切削ブレード６３ａの先端を保持層３５に切り込ませつつ切削するステップである。

具体的には、まず、撮像カメラ５３（図１）にてパッケージ基板１０を撮像し分割予定ラインを検出するとともに、保持テーブル２１の水平面内の角度と、切削ユニット６１のＹ軸方向の位置を調整するアライメントを行う。

次いで、切削ユニット６１の切削ブレード６３ａの下端の高さを所定の切り込み高さ位置に位置付け、切削ブレード６３ａを所定の回転数で回転させる。切削ブレード６３ａに切削液を供給しつつ、保持テーブル２１をＸ軸方向に加工送りすることで、パッケージ基板１０がＸ軸方向に伸びる分割予定ラインに沿って切削される。切削ブレード６３ａは保持層３５に切り込むことで、封止樹脂１４がフルカットされる。

切削ユニット６１（図１）のＹ軸方向の割り出し送り送りと、保持テーブル２１のＸ軸方向の移動を交互に繰り返し、Ｘ軸方向に伸びる分割予定ラインについて切削を行った後、保持テーブル２１を９０度回転させ、同様に回転後Ｘ軸方向に伸びる分割予定ラインについて切削を行う。

以上のようにして、図６（Ｂ）に示すように、パッケージ基板１０が個々のパッケージ１０ａに分割される。各パッケージ１０ａは、保持層３５に固定されたままとなる。

なお、図６（Ａ）に示すように、切削ステップが実行される際において、基板１２と保持層３５の保持面３５ａの間に隙間が形成されており、基板１２の部分が固定されていない場合には、基板１２の周縁部分に生じる端材が、切削中に切削ブレード６３ａに供給される切削液により保持テーブル２１から除去される。この場合、後にパッケージから端材部分を除去する工程を省略することができる。

他方、切削ステップが実行される際において、基板１２と保持層３５の保持面３５ａの間に隙間が形成されておらず、基板１２の部分が固定されている場合には、基板１２の周縁部分に生じる端材は、保持テーブル２１に固定されたままとなり、切削中に切削ブレード６３ａに供給される切削液によって除去されることがない。この場合、いわゆる端材飛びの発生を防ぐことができ、飛び散った端材が切削ブレードに衝突してブレード破損を引き起こすなどの不具合を防ぐことができる。

＜搬出ステップ＞
図７に示すように、切削ステップを実施した後、保持層３５を加熱して軟化させ、保持層３５上からパッケージ基板１０（パッケージ１０ａ）を搬出するステップである。

まず、加熱ユニット３６により保持層３５を所定の温度になるまで再度加熱し、保持層３５を軟化される。次いで、搬送パッド７４の吸着プレート７５を加工後のパッケージ基板１０に当接させるとともに、吸着保持を開始してパッケージ基板１０（分割後のパッケージ１０ａ）を保持テーブル２１から搬出する。

＜保持層交換ステップ＞
図８に示すように、所定のタイミングで、保持テーブル２１の保持層３５をベース３４から取り外し、別の保持層３５と交換する交換ステップである。

図６（Ａ）に示す切削ステップでは、切削ブレード６３ａの先端が保持層３５に切り込むため、保持層３５にも切削溝が形成されることになり、切削の回数を重ねることで保持層３５が摩耗することになる。また、切削により生じる切削屑が保持層３５の保持面３５ａに残存する可能性もある。

このような摩耗や切削屑の残存が生じると、保持層３５がパッケージ基板１０を保持する力が弱くなってしまうことが懸念される。

そこで、所定のタイミングにおいて、例えば、未使用の別の保持層３５をベース３４に取り付ける、つまりは、保持層３５を交換するものである。交換を行う所定のタイミングは、例えば、切削ステップを所定の回数実施した後や、定期的に交換するなどである。

以上のように、本発明によれば、吸引孔を有する従来の治具テーブルとは異なり、吸引孔のない保持面を形成する保持層にて被加工物を保持することができる。これにより、分割後に形成されるチップ（パッケージ）のサイズや、パッケージ基板などの被加工物の種類を問わず、対応することが可能となる。また、可逆性樹脂にて保持層を形成することで、保持層を繰り返し使用することが可能となる。また、可逆性樹脂にて保持層を形成することで、切削ブレードにて保持層に切り込むことができ、逃げ溝が不要な構成が実現できる。

さらに、保持層が交換可能に構成されることで、所定のタイミングで保持層を交換することができ、保持層が摩耗するなどして被加工物の保持不良などの不具合発生を防止することができる。

１ 切削装置
１０ パッケージ基板
１０ａ パッケージ
１２ 基板
１２ａ 表面
１２ｂ 裏面
１４ 封止樹脂
２１ 保持テーブル
２２ 保持テーブル
３２ａ 移動基台
３２ｂ 支持テーブル
３４ ベース
３４ａ 上枠体
３４ｂ 下枠体
３４ｃ 凹部
３４ｄ 断熱材
３４ｅ 熱伝導プレート
３４ｆ 上面
３５ 保持層
３５ａ 保持面
３６ 加熱ユニット
４０ 保持テーブル
４２ ベース
４２ａ 放熱プレート
４２ｂ ペルチェ素子層
４２ｃ 熱伝導プレート
４４ 保持層
４６ 電源
４８ 極性切替器
５３ 撮像カメラ
６１ 切削ユニット
６２ 切削ユニット
６３ａ 切削ブレード
７０ 搬送ユニット
７２ アーム
７４ 搬送パッド
７５ 吸着プレート
７５ａ 吸着面
７６ 吸引路
７７ バルブ
７８ 吸引源

Claims (6)

1. ベースと、
   該ベース上に設けられ、被加工物を保持する保持面を形成する保持層と、
   該保持層を加熱する加熱ユニットと、
   を備える保持テーブルであって、
   該保持層は、加熱により軟化するとともに常温で固化する可逆性樹脂にて構成される、
   保持テーブル。
2. 該保持層は、該ベースに対して交換可能に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の保持テーブル。
3. 被加工物を保持する保持テーブルと、
   該保持テーブルで保持された被加工物を切削する切削ユニットと、
   を備える切削装置であって、
   該保持テーブルは、
   ベースと、
   該ベース上に設けられ、被加工物を保持する保持面を形成する保持層と、
   該保持層を加熱する加熱ユニットと、を備え、
   該保持層は、加熱により軟化するとともに常温で固化する可逆性樹脂にて構成される、
   切削装置。
4. 該保持層は、該ベースに対して交換可能に設けられる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の切削装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の切削装置で被加工物を切削する切削方法であって、
   該保持層を加熱して軟化させるとともに被加工物を該保持面に押圧する押圧ステップと、
   該保持層を冷却し該保持層を固化させて被加工物を該保持層に固定する保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、該保持層で固定された被加工物を該切削ブレードで切削する切削ステップと、
   該切削ステップを実施した後、該保持層を加熱して軟化させ、該保持層上から被加工物を搬出する搬出ステップと、を備える切削方法。
6. 所定のタイミングで該保持テーブルの該保持層を該ベースから取り外し、別の保持層と交換する保持層交換ステップを備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載の切削方法。

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