JP2023081526A - 基台付きブレードの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基台と切削ブレードとを一体化させるための接着剤を省略又は削減することが可能な基台付きブレードの製造方法を提供する。【解決手段】環状の凸部を有する基台に円形の開口を有する切削ブレードを固定して基台付きブレードを製造する基台付きブレードの製造方法であって、切削ブレードの開口の直径よりも外径が大きい凸部を有する基台と、切削ブレードと、を準備する第1工程と、基台の温度を低下させることにより、凸部の外径が切削ブレードの開口の直径よりも小さくなるように基台を収縮させる第2工程と、凸部を切削ブレードの開口に挿入する第3工程と、基台の温度を上昇させることにより、基台に切削ブレードが固定されるように基台を膨張させる第4工程と、を含む。【選択図】図1

Description

本発明は、基台に切削ブレードを固定して基台付きブレードを製造する基台付きブレードの製造方法に関する。
複数のデバイスが形成されたウェーハを分割して個片化することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。また、実装基板上に実装された複数のデバイスチップを樹脂でなる封止材(モールド樹脂)で被覆することにより、パッケージ基板が形成される。このパッケージ基板を分割して個片化することにより、パッケージ化された複数のデバイスチップをそれぞれ備える複数のパッケージデバイスが製造される。デバイスチップやパッケージデバイスは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。
ウェーハ、パッケージ基板等の被加工物の分割には、切削装置が用いられる。切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物に切削加工を施す切削ユニットとを備える。切削ユニットはスピンドルを内蔵しており、スピンドルの先端部には環状の切削ブレードを支持するブレードマウントが固定される。ブレードマウントに装着された切削ブレードを回転させて被加工物に切り込ませることにより、被加工物が切削、分割される。
被加工物の切削に用いられる切削ブレードとしては、ハブタイプの切削ブレード(ハブブレード)やワッシャータイプの切削ブレード(ワッシャーブレード、ハブレスブレード)が用いられる。ハブブレードは、環状の基台と、基台の外周縁に沿って形成された環状の切刃とが一体化された構造を有する。また、ハブブレードの切刃は、砥粒と、砥粒を固定するニッケルめっき層等のボンド材とを含む電鋳砥石によって構成される。一方、ワッシャーブレードは、砥粒と、金属、セラミックス、樹脂等でなり砥粒を固定するボンド材とを含む環状の切刃のみによって構成される。
切削装置で被加工物を切削する際には、被加工物の材質、加工目的等に応じて適切な切削ブレードが選択され、切削ユニットに装着される。ただし、ハブブレードとワッシャーブレードとではブレードマウントへの装着方法が異なり、ブレードマウントの形状、寸法等も切削ブレードの種類に応じて異なる。そのため、例えば切削ユニットに装着されているハブブレードをワッシャーブレードに交換する際には、スピンドルに固定されているハブブレード用のブレードマウントをワッシャーブレード用のブレードマウントに交換する作業も必要になる。これにより、切削ブレードの交換作業が煩雑になる。
そこで、ワッシャーブレードを環状の基台に固定することによって基台付きブレードを形成する手法が提案されている(特許文献1参照)。基台付きブレードを用いると、ハブブレード用のブレードマウントにワッシャーブレードを装着することが可能となり、切削ブレードの交換作業が簡易化される。
特開2012-135833号公報
基台付きブレードは、個別に形成された環状の基台と環状の切削ブレードとを接着剤を用いて一体化させることによって製造される。具体的には、切削ブレードを基台に確実に固定するために十分な量の接着剤が、基台の切削ブレードと接触する領域の全体に塗布される。その後、基台と切削ブレードとが接着剤を介して貼り合わされる。
しかしながら、基台に相当量の接着剤が塗布されると、貼り合わせの際に接着剤が基台と切削ブレードとに挟まれて広がり、基台と切削ブレードとの接合領域からはみ出すことがある。この場合、接着剤が切削ブレードの外周部に付着して加工に悪影響を与えたり、切削ブレードの見た目が悪化したりするなどの不都合が生じ、基台付きブレードの品質が低下するおそれがある。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、基台と切削ブレードとを一体化させるための接着剤を省略又は削減することが可能な基台付きブレードの製造方法の提供を目的とする。
本発明の一態様によれば、環状の凸部を有する基台に円形の開口を有する切削ブレードを固定して基台付きブレードを製造する基台付きブレードの製造方法であって、該切削ブレードの該開口の直径よりも外径が大きい該凸部を有する該基台と、該切削ブレードと、を準備する第1工程と、該基台の温度を低下させることにより、該凸部の外径が該切削ブレードの該開口の直径よりも小さくなるように該基台を収縮させる第2工程と、該凸部を該切削ブレードの該開口に挿入する第3工程と、該基台の温度を上昇させることにより、該基台に該切削ブレードが固定されるように該基台を膨張させる第4工程と、を含む基台付きブレードの製造方法が提供される。
なお、好ましくは、該第1工程において、該凸部の外径と該切削ブレードの該開口の直径との差は、20μm未満である。
本発明の一態様に係る基台付きブレードの製造方法では、凸部の外径が切削ブレードの開口の直径よりも小さくなるように基台を収縮させた後、凸部を切削ブレードの開口に挿入し、基台を膨張させる。これにより、接着剤を用いることなく、又は、微量の接着剤のみを用いて、基台と切削ブレードとを一体化させることが可能になる。その結果、接着剤のはみ出しに起因する基台付きブレードの品質低下が回避される。
基台付きブレードを示す分解斜視図である。 基台付きブレードの製造方法を示すフローチャートである。 第1工程における基台及び切削ブレードを示す断面図である。 第2工程における基台及び切削ブレードを示す断面図である。 第3工程における基台及び切削ブレードを示す断面図である。 第4工程における基台及び切削ブレードを示す断面図である。 切削装置を示す斜視図である。 切削ユニットを示す分解斜視図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る基台付きブレードの構成例について説明する。図1は、基台付きブレード2を示す分解斜視図である。基台付きブレード2は、環状の基台4と、環状の切削ブレード6とを備える。
基台4は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属でなる円盤状の部材であり、互いに概ね平行な第1面4a及び第2面4bと、第1面4aに接続された外周縁(側面)4cとを含む。また、基台4の中央部には、基台4を厚さ方向に貫通し第1面4aから第2面4bに至る円形の開口4dが設けられている。
基台4の第1面4a側には、第1面4aから基台4の厚さ方向に突出する環状の凸部4eが設けられている。凸部4eは、開口4dの輪郭に沿って所定の幅で形成されており、第1面4aと概ね垂直な環状の外周面(側面)4fを含む。
切削ブレード6は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素(cBN:cubic Boron Nitride)等でなる砥粒と、金属、セラミックス、樹脂等でなり砥粒を固定するボンド材(結合材)とを含む円盤状の部材である。砥粒の材質、砥粒の粒径、ボンド材の材質等は、基台付きブレード2の仕様に応じて適宜選択される。
切削ブレード6は、互いに概ね平行な第1面6a及び第2面6bと、第1面6a及び第2面6bに接続された外周縁(側面)6cとを含む。また、切削ブレード6の中央部には、切削ブレード6を厚さ方向に貫通し第1面6aから第2面6bに至る円形の開口6dが設けられている。さらに、切削ブレード6は環状の内周面(側面)6eを含む。内周面6eは、開口6dによって画定され、開口6dの内側で露出している。
基台4に切削ブレード6を固定することにより、基台付きブレード2が製造される。以下、基台付きブレードの製造方法の具体例について説明する。図2は、基台付きブレードの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る基台付きブレードの製造方法は、第1工程(準備工程)S1、第2工程(収縮工程)S2、第3工程(挿入工程)S3、第4工程(膨張工程)S4を含む。
基台付きブレード2を製造する際は、まず、基台4と切削ブレード6とを準備する(第1工程S1)。図3は、第1工程S1における基台4及び切削ブレード6を示す断面図である。
図3において、φは基台4の凸部4eの外径(外周面4fの直径)を示し、φは切削ブレード6の開口6dの直径(切削ブレード6の内径、内周面6eの直径)を示している。そして、第1工程S1では、切削ブレード6の開口6dの直径よりも外径が大きい凸部4eを有する基台4と、切削ブレード6とが準備される。具体的には、基台4は、常温(5℃以上35℃以下)の範囲内の所定の温度(以下、基準温度。例えば、20℃、25℃等)においてφ>φを満たすように設計される。
なお、後述の第2工程S2(図4参照)においては、基台4を冷却することにより、φがφよりも小さくなるように基台4を収縮させる。そのため、第1工程S1におけるφとφとの差は、基台4の冷却によってφをφよりも小さくすることが可能な範囲内の値に設定される。例えば、第1工程S1におけるφとφとの差を20μm未満、好ましくは10μm未満、より好ましくは5μm未満とすると、後述の第2工程S2において容易にφをφよりも小さくすることが可能になる。
次に、基台4の温度を低下させることにより、凸部4eの外径が切削ブレード6の開口6dの直径よりも小さくなるように基台4を収縮させる(第2工程S2)。図4は、第2工程S2における基台4及び切削ブレード6を示す断面図である。
第2工程S2では、例えば基台4を冷蔵庫又は冷凍庫内で一定時間保管することによって基台4を冷却し、基台4の温度を下げる。これにより、基台4の全体が収縮し、凸部4eの外径φが減少する。そして、基台4は、凸部4eの外径φが切削ブレード6の開口6dの直径φよりも小さくなるまで冷却される。これにより、凸部4eを切削ブレード6の開口6dに挿入可能になる。
なお、基台4の冷却方法に制限はない。例えば、冷却された金属製の支持プレート上に基台4を配置してもよいし、基台4を冷風又は冷水に晒してもよい。
基台4の冷却条件(冷却温度、冷却時間等)は、基台4の材質及び寸法に応じて設定される。例えば、基台4の材質がマグネシウムを含有するアルミニウム合金(Al-Mg系合金)の一種であるA5052(日本産業規格参照。線膨張係数23.8×10-6/℃)であり、凸部4eの外径φが40mmである場合を想定する。この場合、基台4を冷却して基台4の温度を基準温度から20℃程度低下させることにより、凸部4eの外径φを20μm程度減少させることができる。そのため、第1工程S1においてφとφとの差が20μm未満であれば、凸部4eを切削ブレード6の開口6dに挿入可能になる。
次に、基台4の凸部4eを切削ブレード6の開口6dに挿入する(第3工程S3)。図5は、第3工程S3における基台4及び切削ブレード6を示す断面図である。
第3工程S3では、基台4の中心と切削ブレード6の中心とが重なるように基台4及び切削ブレード6を配置し、基台4の第1面4aと切削ブレード6の第1面6aとを接触させる。これにより、基台4の凸部4eが切削ブレード6の開口6dに挿入される。
なお、基台4の凸部4eが切削ブレード6の開口6dに挿入された直後の段階では、凸部4eの外径φが切削ブレード6の開口6dの直径φよりも小さく、凸部4eの外周面4fと切削ブレード6の内周面6eとの間にはわずかな隙間が存在する。そのため、切削ブレード6は基台4に接触するものの、基台4に固定はされない。
次に、基台4の温度を上昇させることにより、基台4に切削ブレード6が固定されるように基台4を膨張させる(第4工程S4)。図6は、第4工程S4における基台4及び切削ブレード6を示す断面図である。
例えば第4工程S4では、基準温度の室内に設置された支持プレート上に、基台4及び切削ブレード6が一定時間保管される。これにより、基台4の温度が徐々に上昇して基台4の全体が膨張し、凸部4eの外径φが増加する。そして、凸部4eの外径φが切削ブレード6の開口6dの直径φに達するまで基台4が膨張すると、凸部4eの外周面4fが切削ブレード6の内周面6eに接触し、切削ブレード6の開口6d内で凸部4eが固定される。これにより、切削ブレード6が基台4に固定され、基台4と切削ブレード6とが一体化する。このようにして、基台4及び切削ブレード6を備える基台付きブレード2が形成される。
なお、第4工程S4では、基台4に加熱処理を施すことによって基台4を膨張させてもよい。例えば、加熱された金属製の支持プレート上に基台4及び切削ブレード6を配置することにより、基台4を加熱する。また、基台4を温風又は温水に晒してもよい。これにより、基台4の温度上昇を早め、基台4の膨張に要する時間を短縮することができる。
第4工程S4の実施後において、切削ブレード6の外径(外周縁6cの直径)は、基台4の外径(外周縁4cの直径)よりも大きい。また、基台4の膨張によって切削ブレード6が基台4に固定されると、基台4と切削ブレード6とが同心円状に配置され、基台4と切削ブレード6との位置合わせが行われる。その結果、切削ブレード6の外周部が基台4の外周縁4cから基台4の半径方向外側に向かって突出した状態となる。
また、第4工程S4の実施後において、凸部4eの高さ(第1面4aからの突出量)は、切削ブレード6の厚さ以下であることが好ましい。この場合、凸部4eが切削ブレード6の第2面6b側から突出しない。これにより、基台付きブレード2をブレードマウント34(図8参照)に装着する際、凸部4eがブレードマウント34と接触して基台付きブレード2の装着が阻害されることを回避できる。
上記のように、基台4の収縮及び膨張を利用して基台4と切削ブレード6とを一体化させることにより、接着剤を用いることなく基台4に切削ブレード6を固定することができる。その結果、接着剤のはみ出しによる基台付きブレード2の品質低下が回避される。
ただし、基台4への切削ブレード6の固定を補助するため、基台4又は切削ブレード6に微量の接着剤が塗布されてもよい。例えば、基台4の第1面4aのうち外周縁4cの内側に位置する一部の領域に、微量の接着剤が塗布されてもよい。この場合、凸部4eの外周面4fと切削ブレード6の内周面6eとの接触に加えて接着剤の接着力も切削ブレード6の固定に寄与し、基台4と切削ブレード6とが強固に一体化する。また、接着剤の作用のみによって基台4と切削ブレード6とを一体化させる従来の方法と比較して、接着剤の量が大幅に削減されるため、接着剤のはみ出しも生じにくい。
以上の通り、本実施形態に係る基台付きブレードの製造方法では、凸部4eの外径が切削ブレード6の開口6dの直径よりも小さくなるように基台4を収縮させた後、凸部4eを切削ブレード6の開口6dに挿入し、基台4を膨張させる。これにより、接着剤を用いることなく、又は、微量の接着剤のみを用いて、基台4と切削ブレード6とを一体化させることが可能になる。その結果、接着剤のはみ出しに起因する基台付きブレード2の品質低下が回避される。
上記の基台付きブレードの製造方法によって得られた基台付きブレード2は、切削装置に装着され、被加工物の切削に用いられる。図7は、被加工物11を切削する切削装置10を示す斜視図である。なお、図7において、X軸方向(加工送り方向、左右方向、第1水平方向)とY軸方向(割り出し送り方向、前後方向、第2水平方向)とは、互いに垂直な方向である。また、Z軸方向(鉛直方向、上下方向、高さ方向)は、X軸方向及びY軸方向と垂直な方向である。
例えば被加工物11は、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハである。被加工物11は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート(分割予定ライン)よって、複数の矩形状の領域に区画されている。また、ストリートによって区画された複数の領域にはそれぞれ、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)、LED(Light Emitting Diode)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイス等のデバイスが形成されている。切削装置10で被加工物11をストリートに沿って切削、分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。
ただし、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物11は、シリコン以外の半導体(GaAs、InP、GaN、SiC等)、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなる基板であってもよい。また、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物11にはデバイスが形成されていなくてもよい。
さらに、被加工物11は、CSP(Chip Size Package)基板、QFN(Quad Flat Non-leaded package)基板等のパッケージ基板であってもよい。例えばパッケージ基板は、実装基板上に実装された複数のデバイスチップを樹脂層(モールド樹脂)で封止することによって形成される。パッケージ基板を分割して個片化することにより、パッケージ化された複数のデバイスチップをそれぞれ備える複数のパッケージデバイスが製造される。
切削装置10は、切削装置10を構成する各構成要素を支持又は収容する基台12を備える。基台12の上方には、基台12の上面側を覆うカバー14が設けられている。カバー14の内側には、被加工物11の加工が行われる空間(加工室)が設けられている。
カバー14の内側の加工室には、基台付きブレード2が装着される切削ユニット16が設けられている。切削ユニット16には、切削ユニット16をY軸方向及びZ軸方向に沿って移動させるボールねじ式の移動機構(不図示)が連結されている。
切削ユニット16の下方には、被加工物11を保持するチャックテーブル(保持テーブル)18が設けられている。チャックテーブル18の上面は、水平面(XY平面)と概ね平行な平坦面であり、被加工物11を保持する保持面18aを構成している。保持面18aは、チャックテーブル18の内部に形成された流路(不図示)、バルブ(不図示)等を介して、エジェクタ等の吸引源(不図示)に接続されている。被加工物11を保持面18a上に配置し、保持面18aに吸引源の吸引力(負圧)を作用させると、被加工物11がチャックテーブル18によって吸引保持される。
チャックテーブル18には、チャックテーブル18をX軸方向に沿って移動させるボールねじ式の移動機構(不図示)が連結されている。また、チャックテーブル18には、チャックテーブル18をZ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させるモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。
基台12の前方の角部には、カセットエレベータ20が設置されている。カセットエレベータ20上には、被加工物11を収容可能なカセット22が配置される。カセットエレベータ20は、カセット22からの被加工物11の搬出又はカセット22への被加工物11の搬入が適切に行われるように、カセット22の高さを調整する。
カバー14の前面14a側には、切削装置10に関する各種の情報を表示する表示ユニット(表示部、表示装置)24が設けられている。例えば表示ユニット24として、タッチパネル式のディスプレイが用いられる。この場合、表示ユニット24は切削装置10に各種の情報を入力するための入力部(入力ユニット、入力装置)としても機能し、オペレーターは表示ユニット24のタッチ操作によって切削装置10に加工条件等の情報を入力できる。すなわち、表示ユニット24はユーザーインターフェースとして機能する。
切削装置10を構成する各構成要素(切削ユニット16、チャックテーブル18、カセットエレベータ20、表示ユニット24等)は、制御ユニット(制御部、制御装置)26に接続されている。制御ユニット26は、切削装置10の各構成要素に制御信号を出力することにより、切削装置10の稼働を制御する。
例えば制御ユニット26は、コンピュータによって構成され、切削装置10の稼働に必要な演算を行う演算部と、切削装置10の稼働に用いられる各種の情報(データ、プログラム等)を記憶する記憶部とを含む。演算部は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを含んで構成される。また、記憶部は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリを含んで構成される。
図8は、切削ユニット16を示す分解斜視図である。切削ユニット16は、筒状のハウジング30を備え、ハウジング30にはY軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル32が収容されている。スピンドル32の先端部(一端部)はハウジング30の外部に露出しており、スピンドル32の基端部(他端部)にはモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。
スピンドル32の先端部には、ブレードマウント34が固定される。ブレードマウント34は、円盤状のフランジ部36と、フランジ部36の表面36aの中央部から突出する円柱状のボス部(支持軸)38とを備える。フランジ部36の外周部の表面36a側には、表面36aから突出する環状の凸部36bが設けられている。凸部36bの先端面は、表面36aと概ね平行な平坦面であり、基台付きブレード2を支持する支持面36cを構成している。また、ボス部38の先端部の外周面には、雄ねじ部(ねじ溝)38aが形成されている。
ボス部38の雄ねじ部38aには、環状の固定ナット40が締結される。固定ナット40の中央部には、固定ナット40を厚さ方向に貫通する円形の開口40aが設けられている。開口40aは、ボス部38と概ね同径に形成されている、また、開口40aで露出する固定ナット40の内周面には、ボス部38の雄ねじ部38aに対応する雌ねじ部(ねじ溝)が設けられている。
ボス部38が基台4の開口4d及び切削ブレード6の開口6d(図1等参照)に挿入されるように基台付きブレード2を位置付けると、基台付きブレード2がブレードマウント34に装着される。この状態で、ボス部38の雄ねじ部38aに固定ナット40を締結すると、基台付きブレード2がフランジ部36の支持面36cと固定ナット40とによって挟持される。このようにして、スピンドル32の先端部に基台付きブレード2が固定される。
基台付きブレード2は、回転駆動源からスピンドル32及びブレードマウント34を介して伝達される動力により、Y軸方向と概ね平行な回転軸の周りを回転する。そして、基台付きブレード2を回転させつつ、切削ブレード6の先端部をチャックテーブル18(図7参照)によって保持された被加工物11に切り込ませることにより、被加工物11が切削される。
なお、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
2 基台付きブレード
4 基台
4a 第1面
4b 第2面
4c 外周縁(側面)
4d 開口
4e 凸部
4f 外周面(側面)
6 切削ブレード
6a 第1面
6b 第2面
6c 外周縁(側面)
6d 開口
6e 内周面(側面)
10 切削装置
12 基台
14 カバー
14a 前面
16 切削ユニット
18 チャックテーブル(保持テーブル)
18a 保持面
20 カセットエレベータ
22 カセット
24 表示ユニット(表示部、表示装置)
26 制御ユニット(制御部、制御装置)
30 ハウジング
32 スピンドル
34 ブレードマウント
36 フランジ部
36a 表面
36b 凸部
36c 支持面
38 ボス部(支持軸)
38a 雄ねじ部(ねじ溝)
40 固定ナット
40a 開口
11 被加工物

Claims (2)

  1. 環状の凸部を有する基台に円形の開口を有する切削ブレードを固定して基台付きブレードを製造する基台付きブレードの製造方法であって、
    該切削ブレードの該開口の直径よりも外径が大きい該凸部を有する該基台と、該切削ブレードと、を準備する第1工程と、
    該基台の温度を低下させることにより、該凸部の外径が該切削ブレードの該開口の直径よりも小さくなるように該基台を収縮させる第2工程と、
    該凸部を該切削ブレードの該開口に挿入する第3工程と、
    該基台の温度を上昇させることにより、該基台に該切削ブレードが固定されるように該基台を膨張させる第4工程と、を含むことを特徴とする基台付きブレードの製造方法。
  2. 該第1工程において、該凸部の外径と該切削ブレードの該開口の直径との差は、20μm未満であることを特徴とする請求項1に記載の基台付きブレードの製造方法。
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