JP4473599B2

JP4473599B2 - ウォータージェット加工装置

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Publication number: JP4473599B2
Application number: JP2004045600A
Authority: JP
Inventors: 一馬関家
Original assignee: Disco Corp
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Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2024-02-23
Also published as: JP2005231000A; US20050191951A1; US7455568B2

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の板状の被加工物を高圧のウォータージェットを噴射して切断するウォータージェット加工装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域を所定のストリートといわれる切断ラインに沿ってダイシングすることにより個々の半導体チップを製造している。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。
携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、半導体チップのパッケージもチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と称する小型化できるパッケージ技術が開発されている。ＣＳＰ技術の一つとして、ＱｕａｄＦｌａｔＮｏｎ−ｌｅａｄＰａｃｋａｇｅ（ＱＦＮ）と称するパッケージ技術が実用化されている。このＱＦＮと称するパッケージ技術は、半導体チップの接続端子に対応した接続端子が複数形成されているとともに半導体チップ毎に区画するストリートが格子状に形成された銅板等の金属板に複数個の半導体チップをマトリックス状に配設し、半導体チップの裏面側から樹脂をモールディングした樹脂部によって金属板と半導体チップを一体化することによりＣＳＰ基板を形成する。このＣＳＰ基板をストリートに沿って切断することにより、個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。

上記ＣＳＰ基板の切断は、一般にダイシング装置とよばれる精密切削装置によって施される。このダイシング装置は、環状の砥粒層を備えた切削ブレードを備え、この切削ブレードを回転させつつＣＳＰ基板のストリートに沿って相対移動することにより、ＣＳＰ基板をストリートに沿って切削し、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。しかるに、ＣＳＰ基板を切削ブレードによって切断すると、接続端子にバリが生じ、隣接する接続端子同士が短絡してチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の品質および信頼性を低下させるという問題がある。

また、ＣＳＰ基板に限らず、半導体ウエーハ等の被加工物を切削ブレードによって切削すると、被加工物の表面に微細な切削屑が付着して汚染するという問題もある。
このような切削ブレードによる切断における問題を解消する切断技術として、被加工物保持機構によって保持された被加工物にシリカ、ガーネット、ダイヤモンド等の砥粒を混入した高圧の加工水をノズルから噴射して被加工物を切断するウォータージェット切断加工が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００２−２０５２９８号公報

上述したウォータージェット切断加工において被加工物を精密に切断するためには、加工水を噴射するノズルの噴出口から被加工物の表面までの間隔を正確に維持する必要がある。即ち、ノズルの噴出口から被加工物の表面までの間隔を例えば５０μｍに設定して加工する場合に、上記間隔が１００μｍ以上になると加工精度が不安定になり切断溝の幅が不揃いになったり、切断されない領域が生じたり、砥粒が飛散して被加工物の表面を損傷するという問題がある。一方、ノズルの噴出口から被加工物の表面までの間隔が上記設定値より小さくなると、ノズルが被加工物に接触して被加工物の表面を損傷するという問題がある。しかるに、ＣＳＰ基板等の板状の被加工物は湾曲し易く、ノズルの噴出口から被加工物保持機構によって保持された被加工物の表面までの間隔が場所によっては設定された値より大きくなったり、小さくなったりすることは避けられない。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、加工水を噴射するノズルの噴出口から被加工物の表面までの間隔を常に所定範囲に維持しつつ切断加工することができるウォータージェット加工装置を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を備えた被加工物保持テーブルと、該被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物に加工水を噴射するノズルと、該ノズルに砥粒を混入した加工水を供給する加工水供給手段と、該ノズルを該被加工物保持テーブルの保持面に対して垂直な方向に移動せしめるノズル移動手段と、該被加工物保持テーブルを保持面と平行に移動せしめるテーブル移動手段と、を具備するウォータージェット加工装置において、
該ノズルから噴射され被加工物に加工流体が噴射されることによって発する加工音波を検出する加工音波検出手段と、該加工音波検出手段によって検出された検出信号に基づいて該ノズル移動手段を制御するとともにテーブル移動手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該ノズルから被加工物の表面までの間隔にそれぞれ対応した加工音波の周波数データを予め記憶する記憶手段を備えており、該テーブル移動手段を制御して該被加工物保持テーブルを移動しつつ該加工音波検出手段によって検出された検出信号と該記憶手段に記憶された周波数データに基づいて該ノズルから被加工物の表面までの間隔を求め、該間隔が所定の値になるように該ノズル移動手段を制御する、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置が提供される。

本発明によるウォータージェット加工装置は、テーブル移動手段を制御して被加工物保持テーブルを移動しつつノズルから噴射され被加工物に加工流体が噴射されることによって発する加工音波を検出し、この検出された検出信号に基づいてノズルを加工物保持テーブルの保持面に対して垂直な方向に移動せしめるノズル移動手段を制御するので、被加工物が湾曲していてもノズルの噴出口と被加工物の表面との間隔を常に所定の範囲に維持することができる。従って、被加工物が湾曲していても高精度に確実に切断することができるとともに、ノズルが被加工物に接触して被加工物の表面を損傷するという問題を解消することができる。

以下、本発明によるウォータージェット加工装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明によるウォータージェット加工方法を実施するためのウォータージェット加工装置の要部斜視図が示されている。図１に示されたウォータージェット加工装置は、静止基台２と、第１の可動基台３と、第２の可能基台４と、第３の可動基台５を具備している。この静止基台２の手前側の側面には、矢印Ｘで示す方向に沿って平行に延びる一対の案内レール２１、２１が設けられている。

第１の可動基台３は、上記静止基台２と対向する一方の側面に矢印Ｘで示す方向に形成され静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝３１、３１を備えているとともに、他方の側面に設けられ矢印Ｚで示す方向に平行に延びる一対の案内レール３２、３２を備えている。このように構成された第１の可動基台３は、一対の被案内溝３１、３１を上記一対の案内レール２１、２１に嵌合することにより、静止基台２に矢印Ｘで示す方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第１の可動基台３を上記静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための第１のテーブル移動手段３０を具備している。第１のテーブル移動手段３０は、一対の案内レール２１と２１との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド３０１と、該雄ネジロッド３０１を回転駆動するためのパルスモータ３０２とを含んでいる。雄ネジロッド３０１は、上記第１の可動基台３に設けられた雌ネジ３３と螺合し、その一端が静止基台２に配設された軸受部材３０３に回転可能に支持されている。パルスモータ３０２は、その駆動軸が雄ネジロッド３０１の他端に連結され、雄ネジロッド３０１を正転および逆転駆動することにより、第１の可動基台３を静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめる。

上記第２の可動基台４は、上記第１の可動基台３と対向する一方の側面に矢印Ｚで示す方向に形成され第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝４１、４１を備えているとともに、上記一方の側面に対して垂直な側面に設けられ矢印Ｙで示す方向に平行に延びる一対の案内レール４２、４２を備えている。このように構成された第２の可動基台４は、一対の被案内溝４１、４１を上記一対の案内レール３２、３２に嵌合することにより、第１の可動基台３に矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。なお、図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第２の可動基台４を上記第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるためのノズル移動手段４０を具備している。ノズル移動手段４０は、一対の案内レール３２と３２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド４０１と、該雄ネジロッド４０１を回転駆動するためのパルスモータ４０２とを含んでいる。雄ネジロッド４０１は、上記第２の可動基台４に設けられた雌ネジ４３と螺合し、その一端が第１の可動基台３に配設された軸受部材４０３に回転可能に支持されている。パルスモータ４０２は、その駆動軸が雄ネジロッド４０１の他端に連結され、雄ネジロッド４０１を正転および逆転駆動することにより、第２の可動基台４を第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。なお、矢印Ｚで示す方向は、後述する被加工物を保持する被加工物保持テーブルの保持面に対して垂直な方向として規定されている。

上記第３の可動基台５は、上記第２の可動基台４と対向する一方の側面に矢印Ｙで示す方向に形成され上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１、５１（図１においては上側の一方だけが示されている）を備えており、該一対の被案内溝５１、５１を上記一対の案内レール４２、４２に嵌合することにより、第２の可動基台４に矢印Ｙで示す方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第３の可動基台５を上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための第２のテーブル移動手段５０を具備している。第２のテーブル移動手段５０は、一対の案内レール４２と４２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド５０１と、該雄ネジロッド５０１を回転駆動するためのパルスモータ５０２とを含んでいる。雄ネジロッド５０１は、上記第３の可動基台５に設けられた雌ネジ（図示せず）と螺合し、その一端が第２の可動基台４に配設された軸受部材５０３に回転可能に支持されている。パルスモータ５０２は、その駆動軸が雄ネジロッド５０１の他端に連結され、雄ネジロッド５０１を正転および逆転駆動することにより、第３の可動基台５を第３の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動せしめる。

上記第３の可動基台５の他方の面には、矢印Ｘで示す方向に延びる被加工物保持テーブル６が装着されている。被加工物保持テーブル６は、その上面に被加工物を保持する保持面６ａを備えている。この保持面６ａを備えた被加工物保持テーブル６には、矩形状の開口６１が形成されているとともに、該開口６１の周囲上面に４本の位置決めピン６２が突出して配設されている。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、被加工物保持テーブル６の下側に配設され、後述するウォータージェットを緩衝するための水を収容する水槽６０を備えている。

上述した被加工物保持テーブル６の上方には、被加工物保持テーブル６上に保持される被加工物にウォータージェットを噴射するための直径が２００μｍ程度の噴出口を備えたノズル７が配設される。このノズル７は、上記静止基台２に固定されたノズル支持部材８に取り付けられており、後述する加工水供給手段によって砥粒を混入した加工水が供給される。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上記ノズル７から上記被加工物保持テーブル６に保持された被加工物に加工流体が噴射されることによって発する加工音波を検出する加工音波検出手段７０を具備している。この加工音波検出手段７０は、図示の実施形態においては超音波検出器からなっており、上記ノズル支持部材８に取り付けられている。この超音波検出器からなる加工音波検出手段７０は、その検出信号である加工音波の周波数を電圧信号に変換して制御手段２００に送る。

制御手段２００はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）２０１と、制御プログラムやノズル７から被加工物の表面までの間隔にそれぞれ対応した加工音波の周波数データ等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３と、入力インターフェース２０４および出力インターフェース２０５とを備えている。このように構成された制御手段２００の入力インターフェース２０４には、上記加工音波検出手段７０等からの検出信号が入力される。また、出力インターフェース２０５からは上記第１の移動手段３０のパルスモータ３０２、上記第２の移動手段４０のパルスモータ４０２、上記第３の移動手段５０のパルスモータ５０２等に制御信号を出力する。

ここで、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２に格納されるノズル７から被加工物の表面までの間隔にそれぞれ対応した加工音波の周波数データについて、図３を参照して説明する。図３において横軸はノズル７から被加工物の表面までの間隔（μｍ）、縦軸は加工音波検出手段７０から出力される電圧値（Ｖ）である。図３から判るように加工音波検出手段７０は、ノズル７から被加工物の表面までの間隔（μｍ）が大きくなるに従って出力電圧値（Ｖ）が大きくなるようになっている。図３に示すデータはノズル７から被加工物の表面までの間隔を例えば３５μｍから６５μｍの範囲で１μｍずつ変化させて実験し、加工音波検出手段７０から出力された電圧値（Ｖ）を求め、周波数データマップとして予めリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２に格納しておく。

次に、上記ノズル７に砥粒を混入した加工水を供給する加工水供給手段について、図２を参照して説明する。
図２に示す加工水供給手段９は、水タンク９１と高圧水生成手段９２と加工水貯留手段９３と加工水送出手段９４とを具備している。水タンク９１は、水道水または純水等の真水を収容している。高圧水生成手段９２は、水タンク９１から供給される水を５０〜１００メガパスカル（ＭＰａ）に昇圧し、加工水送出手段９４に供給する。

上記加工水貯留手段９３は、加工水貯留タンク９３１と該加工水貯留タンク９３１に収容されている加工水を加圧する加圧手段９３２とからなっている。加工水貯留タンク９３１は、水にシリカ、ガーネット、ダイヤモンド等の微細な砥粒が混入された加工水を収容している。加圧手段９３２は、エアーポンプ９３３と、該エアーポンプ９３３と上記加工水貯留タンク９３１の上壁に形成された空気導入口とを連通する加圧配管９３４と、該加圧配管９３４に配設された電磁切替え弁９３５とからなっている。

上記加工水送出手段９４は、図示の実施形態においては第１の加工水送出手段９４ａと第２の加工水送出手段９４ｂを備えている。第１の加工水送出手段９４ａおよび第２の加工水送出手段９４ｂは、それぞれ第１のシリンダ９４１ａおよび第２のシリンダ９４１ｂと、該第１のシリンダ９４１ａおよび第２のシリンダ９４１ｂ内にそれぞれ摺動可能に配設されシリンダ内を第１の室９４２ａおよび９４２ｂと第２の室９４３ａおよび９４３ｂに区画する第１のピストン９４４ａおよび第２のピストン９４４ｂを備えている。なお、第１のピストン９４４ａおよび第２のピストン９４４ｂに代えてシリンダ内を第１の室と第２の室に区画するダイアフラムを用いてもよい。即ち、シリンダ内を第１の室と第２の室に区画するピストンやダイアフラムは、シリンダ内を第１の室と第２の室に区画し該両室の圧力によって変位可能な仕切り部材として機能する。

第１の加工水送出手段９４ａおよび第２の加工水送出手段９４ｂを構成する第１のシリンダ９４１ａおよび第２のシリンダ９４１ｂの第１の室９４２ａおよび９４２ｂは、それぞれ高圧配管９５１ａおよび９５１ｂを介して上記高圧水生成手段９２に連通されている。高圧配管９５１ａおよび９５１ｂには、それぞれ電磁切替え弁９６１ａおよび９６１ｂが配設されている。また、第１のシリンダ９４１ａおよび第２のシリンダ９４１ｂの第１の室９４２ａおよび９４２ｂは、それぞれ排水手段９７に連通されている。この排水手段９７は、吸引手段としてのバキュームポンプ９７１と、該バキュームポンプ９７１と上記第１の室９４２ａおよび９４２ｂとをそれぞれ連通する排水配管９７２ａおよび９７２ｂと、該排水配管９７２ａおよび９７２ｂにそれぞれ配設された電磁切替え弁９７３ａおよび９７３ｂとからなっている。

第１の加工水送出手段９４ａおよび第２の加工水送出手段９４ｂを構成する第１のシリンダ９４１ａおよび第２のシリンダ９４１ｂの第２の室９４３ａおよび９４３ｂは、それぞれ導入配管９５２ａおよび９５２ｂを介して上記加工水貯留タンク９３１に連通されている。導入配管９５２ａおよび９５２ｂには、それぞれ電磁切替え弁９６２ａおよび９６２ｂが配設されている。また、第１のシリンダ９４１ａおよび第２のシリンダ９４１ｂの第２の室９４３ａおよび９４３ｂは、それぞれ送出配管９５３ａ、９５３ｂを介して上記ノズル７に連通されている。送出配管９５３ａ、９５３ｂには、それぞれ電磁切替え弁９６３ａ、９６３ｂが配設されている。
なお、上記高圧水生成手段９２、エアーポンプ９３３、電磁切替え弁９３５、９６１ａおよび９６１ｂ、電磁切替え弁９６２ａおよび９６２ｂ、９６３ａ、９６３ｂ、電磁切替え弁９７３ａおよび９７３ｂ、バキュームポンプ９７１等は、上記制御手段２００によって制御されるようになっている。

図２に示す加工水供給手段９は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
加工水供給手段９の作動開始時には、高圧水生成手段９２とバキュームポンプ９７１およびエアーポンプ９３３が作動され、各電磁切替え弁が図２に示すように全て除勢（ＯＦＦ）されている。図２に示す状態から第１の加工水送出手段９４ａを作動するには、排水手段９７の電磁切替え弁９７３ａを付勢（ＯＮ）するとともに、電磁切替え弁９６２ａを付勢（ＯＮ）する。この結果、第１のシリンダ９４１ａの第１の室９４２ａ内の高圧水が排水配管９７２ａおよび電磁切替え弁９７３ａを通してバキュームポンプ９７１に吸引されるとともに、加工水貯留タンク９３１内の加工水が導入配管９５２ａおよび電磁切替え弁９６２ａを通して第１のシリンダ９４１ａの第２の室９４３ａに導入され、第１のピストン９４４ａが図２において上方に移動せしめられる。第１のピストン９４４ａが図２において２点鎖線で示す上方位置に移動したら、上記電磁切替え弁９７３ａおよび電磁切替え弁９６２ａを除勢（ＯＦＦ）する。次に、電磁切替え弁９６３ａを付勢（ＯＮ）するとともに、電磁切替え弁９６１ａを付勢（ＯＮ）する。従って、高圧水生成手段９２によって生成された高圧水が高圧配管９５１ａおよび電磁切替え弁９６１ａを通して第１のシリンダ９４１ａの第１の室９４２ａに導入され、第１のピストン９４４ａを図２において下方に移動すべく押圧する。この結果、第１のシリンダ９４１ａの第２の室９４３ａ内の加工水は、送出配管９５３ａ、電磁切替え弁９６３ａを通してノズルに導入され、ウォータージェットとして噴射される。そして、第１のシリンダ９４１ａの第１のピストン９４４ａが図２において実線で示す下方位置に達したら、電磁切替え弁９６１ａを除勢（ＯＦＦ）するとともに、電磁切替え弁９６３ａを除勢（ＯＦＦ）することにより、図２に示す状態に戻る。

次に、第２の加工水送出手段９４ｂを作動について説明する。
図２に示す状態は、第２の加工水送出手段９４ｂを構成する第２のピストン９４４ｂが実線で示す上方位置に移動し、第２のシリンダ９４１ｂの第２の室９４３ａに加工水が導入された状態である。この状態から、電磁切替え弁９６３ｂを付勢（ＯＮ）し電磁切替え弁９６１ｂを付勢（ＯＮ）すると、高圧水生成手段９２によって生成された高圧水が高圧配管９５１ｂおよび電磁切替え弁９６１ｂを通して第２のシリンダ９４１ｂの第１の室９４２ｂに導入され、ピストン９４４ｂが図２において下方に移動すべく押圧する。この結果、第２のシリンダ９４１ｂの第２の室９４３ｂ内の加工水は、送出配管９５３ｂ、電磁切替え弁９６３ｂを通してノズル７に導入され、ウォータージェットとして噴射される。そして、第２のシリンダ９４１ｂのピストン９４４ｂが図２において２点鎖線で示す下方位置に達したら、電磁切替え弁９６１ｂを除勢（ＯＦＦ）するとともに、電磁切替え弁９６３ｂを除勢（ＯＦＦ）。次に、電磁切替え弁９７３ｂを付勢（ＯＮ）し電磁切替え弁９６２ｂを付勢（ＯＮ）すると、第２のシリンダ９４１ｂの第１の室９４２ｂ内の高圧水が排水配管９７２ｂおよび電磁切替え弁９７３ｂを通してバキュームポンプ９７１に吸引されるとともに、加工水貯留タンク９３１内の加工水が導入配管９５２ｂおよび電磁切替え弁９６２ｂを通して第２のシリンダ９４１ｂの第２の室９４３ｂに導入され、ピストン９４４ｂが図２において上方に移動せしめられるて、図２に示す状態に戻る。

上述した第１の加工水送出手段９４ａおよび第２の加工水送出手段９４ｂを交互に作動することにより、加工水をノズル７から連続して噴射することができる。加工水をノズル７に送り出す第１の加工水送出手段９４ａおよび第２の加工水送出手段９４ｂは、その作動時には第１のシリンダ９４１ａの第１の室９４２ａと第２の室９４３ａおよび第２のシリンダ９４１ｂの第１の室９４２ｂと第２の室９４３ｂは略同圧となり圧力差が生じないので、第２の室９４３ａおよび第２の室９４３ｂ内の加工水が第１の室９４２ａおよび第１の室９４２ｂ側に侵入することはない。従って、加工水に混入された砥粒による第１のシリンダ９４１ａと第２のシリンダ９４１ｂのシリンダ壁および第１のピストン９４４ａと第２のピストン９４４ｂの摩耗が低減される。

なお、図示の実施形態においては、排水手段９７に吸引手段としてのバキュームポンプ９７１を設けるとともに、加工水貯留タンク９３１に収容されている加工水を加圧する加圧手段９３２を配設した例を示したが、バキュームポンプ９７１と加圧手段９３２は何れか一方でもよい。例えば、バキュームポンプ９７１を装備し加圧手段９３２を設けない場合には、加工水貯留タンク９３１を大気に開放する。この場合、加工水貯留タンク９３１と第１のリンダ９４１ａの第２の室９４３ａおよび第２のリンダ９４１ｂの第２の室９４３ｂとを連通する導入配管９５２ａおよび９５２ｂに配設された電磁切替え弁９６２ａおよび９６２ｂは、加工水貯留タンク９３１側から第１のリンダ９４１ａおよび第２のリンダ９４１ｂ側への流通は許容するが逆方向への流通を遮断する逆止弁でもよい。一方、加圧手段９３２を装備しバキュームポンプ９７１を設けない場合には、該排水配管９７２ａおよび９７２ｂにおける電磁切替え弁９７３ａおよび９７３ｂよりバキュームポンプ９７１側を大気開放とする。

次に、上述したウォータージェット加工装置によって切断される被加工物としてのＣＳＰ基板について、図４を参照して説明する。
図４に示すＣＳＰ基板１０は、３個のブロック１０ａ、１０ｂ、１０ｃに分かれて連続して形成されている。ＣＳＰ基板１０を構成する３個のブロック１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれ複数のストリート１０１が格子状に形成され、このストリート１０１によって区画複数の領域にそれぞれチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）１０２が配置されている。このように形成されたＣＳＰ基板１０は、ストリート１０１に沿って切断され個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割される。

上述したＣＳＰ基板１０をストリート１０１に沿って切断するに際し、ＣＳＰ基板１０に保護部材を装着する。図４には保護部材１１に一実施形態が示されており、図４の（ａ）には保護部材１１を構成する構成部材の分解斜視図が、図４の（ｂ）には保護部材１１の斜視図が示されている。図４に示す保護部材１１は、網状に形成された補強部材１１１と、該補強部材１１１の図において上面に装着される保護シート１１２と、補強部材１１１の図において下面に装着される保護シート１１３とからなっている。補強部材１１１は、例えば直径が０．１〜０．５ｍｍ程度のピアノ線等の金属細線によって網状に形成されている。保護シート１１２は、厚さが０．１〜０．２ｍｍのポリエチレンテレフタレートまたはポリ塩化ビニール等の樹脂シートの両面にアクリル樹脂系の糊が塗布された両面接着シートからなっており、その図において下面が補強部材１１１の上面に接着される。保護シート１１３は、厚さが０．１〜０．２ｍｍのポリエチレンテレフタレートまたはポリ塩化ビニール等の樹脂シートの図において上面にアクリル樹脂系の糊が塗布された片面接着シートからなっており、その図において上面が補強部材１１１の下面に接着され、上記保護シート１１２とによって補強部材１１１をサンドイッチ状に挟持する。なお、保護シート１１２と補強部材１１１との接着が強固であれば、保護シート１１３は必ずしも必要ではない。このように構成された保護部材１１の保護シート１１２の上面に、図５に示すようにＣＳＰ基板１０の裏面を貼着する（保護部材装着工程）。

上述したように保護部材１１に貼着されたＣＳＰ基板１０は、図６に示す被加工物保持治具１２によって保持され、ウォータージェット加工装置の上記被加工物保持テーブル６上に保持される。図６に示す被加工物保持治具１２は、下挟持板１３と上挟持板１４とからなっており、それぞれの片側辺が２個のヒンジ１５、１５によって互いにヒンジ結合されている。下挟持板１３および上挟持板１４には、それぞれ開口１３１および１４１が設けられている。この開口１３１および１４１は、上記ＣＳＰ基板１０と相似形でＣＳＰ基板１０より僅かに小さい寸法形状に形成されている。なお、下挟持板１３の開口１３１の周囲には、下挟持板１３の上面から上記ＣＳＰ基板１０および保護部材１１の厚さに相当する段部１３１ａが設けられており、上記ＣＳＰ基板１０を収容する。また、下挟持板１３には、開口１３１の周囲に上記被加工物保持テーブル６に配設された４本の位置決めピン６２と嵌合する４個のピン穴１３２が設けられている。上挟持板１４の他側辺にはロック用の係合片１６が取り付けられており、下挟持板１３の他側面には上記係合片が係合する係合凹部１３３が設けられている。

上記ＣＳＰ基板１０をストリート１０１に沿って切断するには、先ず被加工物保持治具１２の下挟持板１３に形成された上記段部１３１ａ上に保護部材１１に貼着されたＣＳＰ基板１０の保護部材１１側を載置し、上挟持板１４を重合して係合片１６を係合凹部１３３に係合する。このようにしてＣＳＰ基板１０を下挟持板１３と上挟持板１４により挟持した被加工物保持治具１２を図１に示すウォータージェット加工装置の上記被加工物保持テーブル６上に載置する。このとき、下挟持板１３に設けられた４個のピン穴１３２を被加工物保持テーブル６に配設された４本の位置決めピン６２と嵌合することにより、ＣＳＰ基板１０を挟持した被加工物保持治具１２は被加工物保持テーブル６の所定位置に保持される。

ＣＳＰ基板１０を挟持した被加工物保持治具１２がウォータージェット加工装置における被加工物保持テーブル６の所定位置に保持されたならば、第１のテーブル移動手段３０および第２のテーブル移動手段５０を作動して第１の可動基台３および第３の可動基台５を矢印Ｘおよび矢印Ｙで示す方向に移動させて、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板１０をノズル７の下方である加工領域に移動する。そして、ノズルを図８の（ａ）に示すようにＣＳＰ基板１０を形成する左側のブロック１０ｃにおける図において左端のストリート１０１に合わせる。そして、ノズル移動手段４０を作動して第２の可動基台４を矢印Ｚで示す方向、即ち被加工物保持テーブル６の保持面６ａに対して垂直な方向に移動し、ノズル７をＣＳＰ基板１０の表面から上方に所定の間隔（例えば、５０μｍ）を置いた所定位置に位置付ける。

次に、加工水供給手段６を上述したように作動してノズル７から砥粒が混入された加工水を噴射するとともに、第２のテーブル移動手段５０および第１のテーブル移動手段３０を作動して第３の可動基台５および第１の可動基台３を矢印Ｙおよび矢印Ｘで示す方向に順次移動させることにより、被加工物保持テーブル６即ちＣＳＰ基板１０をノズル７に対してストリート１０１に沿って図８の（ａ）において１点鎖線で示すように、即ちＣＳＰ基板１０とノズル７を図８の（ｂ）において矢印Ａで示すように矢印Ｙ方向および矢印Ｘ方向に相対移動せしめる。なお、この移動は各ストリート１０１の間隔および長さ等のデータが予め制御手段２００のリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に格納されており、この記憶されたデータに基づいて制御手段２００が上記第３の移動手段５０のパルスモータ５０２および第１の移動手段３０のパルスモータ３０２を制御することによって遂行される。この結果、ＣＳＰ基板１０を形成するブロック１０ｃは、ストリート１０１に沿って図８の（ａ）において１点鎖線で示すように切断される（第１の切断工程）。この切断時において、ＣＳＰ基板１０に貼着された保護部材１１の保護シート１１２および１１３は貫通されるが、補強部材１１１は金属細線によって網状に形成されているので切断されない。なお、切断時においては、ウォータージェットはＣＳＰ基板１０および保護部材１１を貫通するが、切断後のウォータージェットは水槽６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられる。

ＣＳＰ基板１０を図８の（ａ）において１点鎖線で示すように切断したならば、第１のテーブル移動手段３０および第２のテーブル移動手段５０を作動して第１の可動基台３および第３の可動基台５を矢印Ｘおよび矢印Ｙで示す方向に移動させて、図９の（ａ）に示すように再度ノズル７の直下にＣＳＰ基板１０を形成する左側のブロック１０ｃにおける図において左端のストリート１０１を位置付ける。そして、加工水供給手段６を上述したように作動してノズル７から砥粒が混入された加工水を噴射するとともに、第１のテーブル移動手段３０および第２のテーブル移動手段５０を作動して第１の可動基台３および第３の可動基台５を矢印Ｘおよび矢印Ｙで示す方向に順次移動させることにより、被加工物保持テーブル６従ってＣＳＰ基板１０をノズル７に対してストリート１０１に沿って図９の（ａ）において２点鎖線で示すように、即ちＣＳＰ基板１０とノズル７を図９の（ｂ）において矢印Ｂで示すように矢印Ｘ方向および矢印Ｙ方向に順次相対移動せしめる。この結果、ＣＳＰ基板１０を形成する１０ｃは、ストリート１０１に沿って図９の（ａ）において２点鎖線で示すように切断される（第２の切断工程）。この切断時において、ＣＳＰ基板１０に貼着された保護部材１１の保護シート１１２および１１３は貫通されるが、補強部材１１１は金属細線によって網状に形成されているので切断されない。

以上のように第１の切断工程および第２の切断工程を実施することによりＣＳＰ基板１０を形成するブロック１０ｃは、図８の（ａ）および図９の（ａ）おいて１点鎖線および２点鎖線で示すようにストリート１０１に沿って切断され、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割される。このようにしてＣＳＰ基板１０を形成するブロック１０ｃに対して第１の切断工程および第２の切断工程を実施したら、ＣＳＰ基板１０を形成するブロック１０ｂおよびブロック１０ａに対しても同様に第１の切断工程および第２の切断工程を実施することにより、ブロック１０ｂおよびブロック１０ａもストリート１０１に沿って切断され、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）１０２に分割される。なお、ＣＳＰ基板１０に貼着された保護部材１１の補強部材１１１は上述したように切断されないので、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割されＣＳＰ基板１０は基板の形態が維持されるため、搬送が容易となる。

上述した第１の切断工程および第２の切断工程において、被加工物保持治具１２に保持された被加工物であるＣＳＰ基板１０が被加工物保持テーブル６の保持面６ａと平行に保持されている場合には、図１０に示すようにノズル７の噴出口とＣＳＰ基板１０の表面との間隔は所定値（ＨＳ）（例えば、５０μｍ）に維持され、適正な切断加工が行われる。しかるに、図１１に示すようにＣＳＰ基板１０の中央が下側に湾曲している場合、中央部を切断加工するときにはノズル７の噴出口とＣＳＰ基板１０の表面との間隔（Ｈ１）が所定値（ＨＳ）（例えば、５０μｍ）より大きくなるため、加工精度が不安定になり切断溝の幅が不揃いになったり、切断されない領域が生じたり、砥粒が飛散して被加工物の表面を損傷するという問題がある。また、図１２に示すようにＣＳＰ基板１０の中央が上側に湾曲している場合、中央部を切断加工するときにはノズル７の噴出口とＣＳＰ基板１０の表面との間隔（Ｈ２）が所定値（ＨＳ）（例えば、５０μｍ）より小さくなるため、ノズル７がＣＳＰ基板１０に接触してその表面を損傷するという問題がある。

図示の実施形態においては、上述した第１の切断工程および第２の切断工程にノズル７から噴射され被加工物であるＣＳＰ基板１０に加工流体が噴射されることによって発する加工音波が加工音波検出手段７０によって検出され、その検出信号が電圧信号として制御手段２００に送られている。そして、制御手段２００は、加工音波検出手段７０から送られた周波数に対応した電圧信号（Ｖ）とリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２に格納されている図３に示すデータマップとに基づいて、ノズル７の噴出口からＣＳＰ基板１０の表面までの間隔（Ｈ）を求める。即ち、制御手段２００は、加工音波検出手段７０から送られた電圧信号（Ｖ）が５．０（Ｖ）である場合にはノズル７の噴出口からＣＳＰ基板１０の表面との間隔（Ｈ）を５０μｍと認識し、加工音波検出手段７０から送られた電圧信号（Ｖ）が４．２（Ｖ）である場合にはノズル７の噴出口からＣＳＰ基板１０の表面までの間隔（Ｈ２）を４０μｍと認識し、加工音波検出手段７０から送られた電圧信号（Ｖ）が６．２（Ｖ）である場合にはノズル７の噴出口からＣＳＰ基板１０の表面までの間隔（Ｈ２）を６０μｍと認識する。

次に、制御手段２００は、上述したように認識したノズル７の噴出口からＣＳＰ基板１０の表面までの間隔（Ｈ）と所定値（ＨＳ）（例えば、５０μｍ）との差（Ｈ０）を演算する（Ｈ０＝ＨＳ−Ｈ）。そして、制御手段２００は、演算した値（Ｈ０）に基づいて上記ノズル移動手段４０のパルスモータ４０２に制御信号を出力する。即ち、ノズル７の噴出口からＣＳＰ基板１０の表面までの間隔（Ｈ）が図１１に示すように所定値（ＨＳ）より大きい場合には上記（Ｈ０）は負の値になるので、制御手段２００は上記ノズル移動手段４０のパルスモータ４０２に（Ｈ０）の値に対応する量だけ正転駆動するように制御信号を出力する。この結果、上記第２の可動基台４が第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿って下降し、ノズル７の噴出口からＣＳＰ基板１０の表面までの間隔（Ｈ）は所定値（ＨＳ）（例えば、５０μｍ）に補正される。一方、ノズル７の噴出口からＣＳＰ基板１０の表面までの間隔（Ｈ）が図１２に示すように所定値（ＨＳ）より小さい場合には上記（Ｈ０）は正の値のなるので、制御手段２００は上記ノズル移動手段４０のパルスモータ４０２に（Ｈ０）の値に対応する量だけ逆転駆動するように制御信号を出力する。この結果、上記第２の可動基台４が第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿って上昇し、ノズル７の噴出口からＣＳＰ基板１０の表面までの間隔（Ｈ）は所定値（ＨＳ）（例えば、５０μｍ）に補正される。従って、図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置によれば、被加工物であるＣＳＰ基板１０が湾曲していてもノズル７の噴出口からＣＳＰ基板１０の表面までの間隔を常に所定の範囲に維持することができる。

本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の要部斜視図。す斜視図。図１に示すウォータージェット加工装置に装備される加工水供給手段の流体回路図。図１に示すウォータージェット加工装置に装備される制御手段のメモリに格納される周波数データマップ。被加工物としてのＣＳＰ基板の斜視図。被加工物としてのＣＳＰ基板に装着する保護部材の斜視図。被加工物としてのＣＳＰ基板に保護部材を装着した状態を示す斜視図。保護部材を装着した被加工物としてのＣＳＰ基板を保持しウォータージェット加工装置の被加工物保持テーブル上に載置するための被加工物保持治具の斜視図。図１に示すウォータージェット加工装置によって被加工物としてのＣＳＰ基板を切断する第１の切断工程の説明図。図１に示すウォータージェット加工装置によって被加工物としてのＣＳＰ基板を切断する第２の切断工程の説明図。被加工物としてのＣＳＰ基板が被加工物保持テーブルの保持面と平行に保持されている場合におけるノズルの噴出口とＣＳＰ基板の表面との間隔を示す説明図。被加工物としてのＣＳＰ基板の中央が下側に湾曲している場合におけるノズルの噴出口とＣＳＰ基板の表面との間隔を示す説明図。被加工物としてのＣＳＰ基板の中央が上側に湾曲している場合におけるノズルの噴出口とＣＳＰ基板の表面との間隔を示す説明図。

符号の説明

２：静止基台
２１：案内レール
３：第１の可動基台
３０：第１の移動手段
３１：被案内溝
３２：案内レール
３０：第１のテーブル移動手段
４：第２の可能基台
４０：ノズル移動手段
４１：被案内溝
４２：案内レール
５：第３の可動基台
５０：第２のテーブル移動手段
５１：被案内溝
５２：案内レール
６：被加工物保持テーブル
６１：開口
６２：位置決めピン
６０：水槽
７：ノズル
８：ノズル支持部材
９：加工水供給手段
９１：水タンク
９２：高圧水生成手段
９３：加工水貯留手段
９３１：加工水貯留タンク
９３２：加圧手段
９３３：エアーポンプ
９４：加工水送出手段
９４ａ：第１の加工水送出手段
９４１ａ：第１のシリンダ
９４４ａ：第１のピストン
９４ｂ：第２の加工水送出手段
９４１ｂ：第２のシリンダ
９４４ｂ：第１のピストン
１０：ＣＳＰ基板（被加工物）
１１：保護部材
１１１：補強部材
１１２：保護シート
１１３：保護シート
１２：被加工物保持治具
２００：制御手段

Claims

被加工物を保持する保持面を備えた被加工物保持テーブルと、該被加工物保持テーブルの保持面に保持された被加工物に加工水を噴射するノズルと、該ノズルに砥粒を混入した加工水を供給する加工水供給手段と、該ノズルを該被加工物保持テーブルの保持面に対して垂直な方向に移動せしめるノズル移動手段と、該被加工物保持テーブルを保持面と平行に移動せしめるテーブル移動手段と、を具備するウォータージェット加工装置において、
該ノズルから噴射され被加工物に加工流体が噴射されることによって発する加工音波を検出する加工音波検出手段と、該加工音波検出手段によって検出された検出信号に基づいて該ノズル移動手段を制御するとともにテーブル移動手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該ノズルから被加工物の表面までの間隔にそれぞれ対応した加工音波の周波数データを予め記憶する記憶手段を備えており、該テーブル移動手段を制御して該被加工物保持テーブルを移動しつつ該加工音波検出手段によって検出された検出信号と該記憶手段に記憶された周波数データに基づいて該ノズルから被加工物の表面までの間隔を求め、該間隔が所定の値になるように該ノズル移動手段を制御する、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置。