JP4509243B2 - 積層被加工物の切削方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、セラミックス積層コンデンサーのような表面に切削すべき領域が現れない積層被加工物を個々のチップ状に分割する切削方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような表面に切削すべき領域が現れない積層被加工物を個々のチップに分割するには、例えば、側面に現れた積層領域を光学的手段で検出し、切削すべき領域を間接的に割り出して切削を行っていた。そのために、光学的手段が複雑になると共に側面に積層領域が現れていないか、または部分的にしか現れないような被加工物においては、切削加工ができないという問題点を有している。
【０００３】
そこで、積層被加工物を簡単に個々のチップに分割する方法として、表面にＶ溝等の傾斜溝を形成して上面から積層領域を視認または認識できるようにし、その積層領域を検出して切削すべき領域を割り出して切削する方法が提案された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような切削方法を実施するためには、Ｖ溝等を形成するための切削装置と、個々のチップに分割するための切削装置の２台を使用しなければならず不経済であると共に、被加工物を第１の装置から第２の装置へと搬送しなければならず、搬送の手間が余分に掛かるという問題点が生じた。
また、溝を形成した後に、その溝形成用の切削装置から被加工物をピックアップし、分割するための切削装置に乗せ換える際に、Ｖ溝を形成したときの位置合わせ精度が崩れるため、改めてチャックテーブル上において位置あわせをしなければならず、作業が繁雑になって作業性が悪いという問題点が生じた。
【０００５】
従って、積層被加工物の切削において、傾斜溝の形成から個々のチップに分割するまでの一連の作業を効率よく円滑に遂行することに解決しなければならない課題を有している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記従来例の課題を解決する具体的手段として本発明は、少なくとも、被加工物を保持して切削送り割り出し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を光学的手段で撮像し切削すべき領域を検出する光学的手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物に傾斜溝を形成する溝用ブレードが装着された第１の切削手段と該被加工物を切削する切断用ブレードが装着された第２の切削手段とを備えた切削装置によって遂行される積層被加工物の切削方法であって、該積層被加工物を保持手段に保持させる保持工程と、該積層被加工物の少なくとも向かい合う一組の辺それぞれの近傍に、第１の切削手段に装着された切削ブレードによって第１及び第２の傾斜溝を形成して積層物が検出できる状態にする傾斜溝形成工程と、該傾斜溝形成工程によって形成された第１の傾斜溝と第２の傾斜溝とを光学的手段で撮像して、該第１の傾斜溝及び第２の傾斜溝の積層物を検出する検出工程と、該検出工程によって検出された各対応する積層物を結ぶ線が切削方向と平行となるように位置合わせを遂行するアライメント工程と、該検出工程によって検出された各積層物の間隔を認識して演算する間隔演算工程と、各隣接する積層物間を第２の切削手段に装着された切削ブレードによって切削するとともに積層被加工物に形成された傾斜溝を含んだ外側は廃材とし、廃材となる部分は切削工程において切削しないように第２の切削手段に装着された切削ブレードを制御する切削工程とから少なくとも構成され、切削手段と光学的手段との間に、または光学的手段の直下に、エアーを吹き出すエアー吹き出し手段が配設され、該エアー吹き出し手段によって、傾斜溝形成工程の後で且つアライメント工程の前に、傾斜溝形成工程によって形成された傾斜溝にエアーを吹き付けるエアー吹き付け工程が遂行されることを特徴とする積層被加工物の切削方法を提供するものである。
【０００７】
また、本発明の切削方法においては、積層被加工物は矩形であり、向かい合う辺が２組あって、それぞれ向かい合う辺について、傾斜溝形成工程と、積層物検出工程と、アライメント工程と、間隔演算工程と、切削工程とが遂行されること；アライメント工程においては、検出工程によって検出された全ての積層物について、対をなす積層物を結ぶ線が切削方向と平行となるように位置合わせが遂行されてアライメント情報として記憶手段に記憶され、間隔演算工程においては、検出工程によって検出された全ての積層物の間隔が演算されて間隔情報として記憶手段に記憶され、切削工程においては、該記憶手段に記憶されているアライメント情報と間隔情報とに基づいて切削が遂行されるようにしたこと；積層被加工物の表面には傾斜溝を形成すべき領域を示すマークが形成されており、該マークを光学的手段で検出して傾斜溝形成工程が遂行されるようにしたこと；光学的手段は、少なくとも光学系と、複数の画素からなる撮像素子と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、デジタル信号を画像処理する画像処理手段とを含み、検出工程においては、光学的手段によって撮像された全体形状及び積層物が画像処理手段によるパターンマッチングによってアライメントされること、を付加的な構成要件としている。
【０００８】
本発明に係る切削方法は、一つの切削装置にＶ溝等の傾斜溝の第１の切削手段と、個々のチップに分割する第２の切削手段とを設けてあり、積層被加工物の所定位置の表面に傾斜溝の切削後に、その傾斜溝に露出した積層物を検出して個々のチップに分割する領域が設定（アライメント）でき、それによって積層被加工物を他の切削装置への移し替え作業（搬送作業）を必要とせずに、一つの切削装置で適正に且つ速やかな切削が遂行できるので、経済的であると共に作業性が著しく向上するのである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図示の実施の形態により更に詳しく説明する。まず、図１に示した切削方法を実施するための切削装置は、所謂ダイシング装置１であり、該ダイシング装置１は、Ｙ軸方向に前進後退及びＺ軸方向に上下動が精密且つ任意に行える第１の切削手段２と第２の切削手段３とを備えると共に、これら第１の切削手段２及び第２の切削手段３に対して相対的にＸ軸方向に移動するチャックテーブル４とを備えている。
【００１０】
第１の切削手段２と第２の切削手段３は、図２及び図３に示したように、それぞれスピンドルユニット５、６とそれらの先端に設けた切削ブレード７、８とから構成されており、これら切削ブレード７、８を含むスピンドルユニット５、６の先端部がダイシング装置１の切削エリアＡに臨んで配設され、それぞれの切削ブレード７、８に近接して切削水の供給手段９が設けられている。また、チャックテーブル４は、被加工物を保持し３６０度回転できると共に、切削エリアＡから、アライメントエリアＢ及び被加工物の載置エリアＣに移動可能な状態に配設されている（図１参照）。
【００１１】
第１の切削手段２に取り付けられている切削ブレード７は、所謂Ｖ字状の溝ををカット形成するものであって、比較的肉厚に形成されると共にその切削刃先部分がＶ字状に形成されたものである。また、第２の切削手段３に取り付けられている切削ブレード８は、被加工物をチップ状に切削分離するものであって、その切削刃先部分が薄く形成されたものが使用され、切削領域の精密切削が遂行できるものである。
【００１２】
被加工物は、例えば、セラミックス積層コンデンサー等の矩形状を呈する積層被加工物１０であって、図１に示したように、適宜のフレーム１１に接着テープ１２を介して定着させた状態で切削加工が遂行されるものである。
【００１３】
このような積層被加工物１０は、その表面に切削すべき領域が現れていないためにチップ状に切削できない。従って、積層被加工物１０の内部の状態、即ち積層物（電極等）を検出するためにＶ溝、即ち傾斜溝を形成して、その傾斜溝に現れた積層物の間隔を認識し、その中間部を切削領域として設定しチップ状の切削が遂行される。その傾斜溝を形成する領域を示すために、図４に示したように、積層被加工物１０の表面には、例えば、印刷技術で使用されるトンボ等のマーク１３が所定の位置（各コーナ部近傍）に表示されている。
【００１４】
ダイシング装置１におけるアライメントエリアＢには、積層被加工物１０の切削領域を検出するための光学的手段が設けられている。この光学的手段は、図５に示したように、例えば、所定の光量を照射できる光源、即ち光学系と多数の画素からなる撮像素子とを備えたＣＣＤカメラ等の撮像手段１４と、該撮像手段１４で撮像した映像を画面に表示して処理できる画像処理手段１５とから概ね構成されており、撮像手段で撮像されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換手段１６によってデジタル信号に変換されると共に適宜の増幅手段１７によって増幅されて画像処理手段１５に入力される。なお、この画像処理手段１５には、記憶手段、演算手段及び制御手段等が装備されており、ダイシング装置１の全体の動作を制御すると共に、撮像手段で撮像された情報を記憶すると共に表示することができ、その情報に基づいてチャックテーブル４、第１及び第２の切削手段２、３等の駆動を制御することができるものである。
【００１５】
また、アライメントエリアＢにおける撮像手段１４の近傍には、エアー吹き出し手段１８が設けられている。このエアー吹き出し手段１８の一例としては、概ねエアータンク１９と、エアーパイプ２０と、電磁バルブ２１と、エアー吹き出し口２２とから構成されており、エアー吹き出し口２２が撮像手段１４と隣接または並設状態に設けられている。そして、適宜手段により電磁バルブ２１を開くことにより、エアー吹き出し口２２から所定圧のエアーが噴射される。なお、エアー吹き出し手段としては、例えば、エアー吹き出し口が所定の長さに渡るスリット状のエアーカーテンの構成であっても良い。
【００１６】
更に、ダイシング装置１においては、載置エリアＣに位置しているチャックテーブル４に対して積層被加工物１０を順次供給載置するために、その積層被加工物１０はフレーム１１に定着させた状態で、多数枚が所定のケース２３に収納された状態で所定の位置にセットされ、そのケース２３から積層被加工物１０を取り出しまたは収納するため出し入れ手段２４と、取り出された積層被加工物１０をチャックテーブル４に載置するための搬送用アーム２５と、加工後の積層被加工物１０をチャックテーブル４からピックアップして洗浄部２６に搬送するピックアップアーム２７とを装備してある。この構成は一般的なダイシング装置において既に装備されているものである。
【００１７】
そこで、このようなダイシング装置１を用いて積層被加工物１０をチップ状に切削切断する方法について説明すると、まず、ケース２３から取り出された積層被加工物１０は、搬送用アーム２５によってチャックテーブル４上に載置され、吸着保持される。そして、積層被加工物１０を保持したチャックテーブル４は、アライメントエリアＢに移動し、撮像手段１４によって積層被加工物１０の表面を撮影し、画像処理手段１５において積層被加工物１０の表面に表示されているマーク１３を認識し、切削すべき傾斜溝、即ちＶ溝加工のためのアライメントを行う。
【００１８】
次に、チャックテーブル４は切削エリアＡに移動し、該切削エリアＡにおいて前記アライメント情報に基づき、積層被加工物１０の一つの向かい合う辺に沿って且つそれらの辺に近接した位置に、第１の切削手段２によって切削水供給手段９から切削水を供給しながら一組の第１の傾斜溝３１ａと第２の傾斜溝３１ｂを形成し、次にチャックテーブル４を９０°回転させて、他方の向かい合う辺に沿って同じようにして切削水を供給しながら一組の第３の傾斜溝３２ａと第４の傾斜溝３２ｂを形成する。
【００１９】
このように第１及び第２の傾斜溝３１ａ、３１ｂと第３及び第４の傾斜溝３２ａ、３２ｂとを形成した状態は、第６図に示した通りである。このように第１第２の傾斜溝３１ａ、３１ｂ及び第３第４の傾斜溝３２ａ、３２ｂを形成することによって、それぞれ各傾斜溝内に積層物（電極等）３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂの一部が表出する（図７〜８参照）。
従って、第１第２の傾斜溝３１ａ、３１ｂ及び第３第４の３２ａ、３２ｂの深さは、各積層物３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂが視認できる程度で良いので、それほど深く切削加工する必要はないのである。そして、各傾斜溝に表出した積層物３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂは略一定の間隔をもって横方向に隣接状態で形成されており、しかも、第１第２の傾斜溝３１ａ、３１ｂに表出している積層物３３ａ、３３ｂと第３第４の傾斜溝３２ａ、３２ｂに表出している積層物３４ａ、３４ｂとは内部においてはクロスした状態で積層されているのである。
【００２０】
そこで、そのクロスしている部分を中心に一つのチップとして切削加工するために、各積層物３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ間における切削すべき領域を設定しなければならないのである。そのために、第１第２の傾斜溝３１ａ、３１ｂ及び第３第４の傾斜溝３２ａ、３２ｂを切削形成した後に、チャックテーブル４をアライメントエリアＢに戻し、該アライメントエリアＢにおいて撮像手段１４により積層被加工物１０を撮影し、画像処理手段１５において第１〜第４の傾斜溝３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂと、これら傾斜溝に表出した積層物３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂとを認識し、切削すべき領域のアライメントを行う。
【００２１】
この場合に、切削水または切削屑等が第１〜４の傾斜溝３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ内に溜まっていたりすると、正確にアライメントできないことがあるので、撮影前にエアー吹き出し手段１８の電磁バルブ２１を開き、エアー吹き出し口２２からこれら第１〜４の傾斜溝３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂに向けて所定圧のエアーを噴射させて、水滴及び切削屑等を除去する。
【００２２】
チップ状に切削するためのアライメントは、まず、最初に撮像手段１４をマクロ倍率にして積層被加工物１０の全体における表面のパターンをアライメントする。この場合には、画像処理手段１５において、予め記憶されている正確なパターンとパターンマッチング等の画像処理によって、チャックテーブル４上に載置されている積層被加工物１０の角度的な位置関係と、切削された第１の傾斜溝３１ａ、３１ｂ及び第２の傾斜溝３２ａ、３２ｂの位置関係とをアライメントして記憶させる。
【００２３】
次に、撮像手段１４をミクロ倍率にして第１第２の傾斜溝３１ａ、３１ｂ及び第３第４の傾斜溝３２ａ、３２ｂにそれぞれ表出している各積層物３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂの状態をアライメントする。この場合には、まず、第１の傾斜溝３１ａに表出している積層物３３ａを撮像して座標位置を確認し、その後にチャックテーブル４をＸ軸方向に移動して対向する第２の傾斜溝３１ｂに表出している積層物３３ｂを撮像して座標位置を認識する。この二つの座標を比較して切削方向と平行になるようにＹ座標値に基づいて調整角度を算出しアライメント情報として画像処理手段１５の記憶部に記憶させる。
【００２４】
また、第１の傾斜溝３１ａに表出している各積層物３３ａの隣接間隔と、第２の傾斜溝３１ｂに表出している各積層物３３ｂの隣接間隔とを演算し、画像処理手段１５の記憶部に記憶させながら全ての積層物について前述と同様に調整角度を算出してアライメント情報として記憶させる。
【００２５】
その後、チャックテーブル４を９０°回転させて第３第４の傾斜溝３２ａ、３２ｂについても前記同様にアライメントを遂行して隣接する各積層物３４ａ、３４ｂの間隔と全ての積層物についてアライメント情報を画像処理手段１５の記憶部にそれぞれ記憶させる。
尚、全ての積層物３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂについてアライメント情報を記憶する理由として、特にセラミックス積層コンデンサーにあっては多少の歪みがあり、積層物が平行に整列していない場合に対応するためである。
従って、全ての積層物が平行に整列している場合は、第１〜４の傾斜溝について、それぞれ一方の第１傾斜溝３１ａと第３の傾斜溝３２ａにおける各積層物３３ａ、３４ａについてのみ調整角度を算出しアライメント情報として記憶すると共に、隣接する各積層物の間隔を演算し記憶すれば良い。
【００２６】
このように積層被加工物１０の全体のアライメントと、第１第２の傾斜溝３１ａ、３１ｂ及び第３第４の傾斜溝３２ａ、３２ｂに表出した各積層物３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ毎のアライメントとに基づいて、画像処理手段１５の演算部でカット開始位置と各積層物３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ毎のカットインデックスとを割り出し、次の工程において第２の切削手段３によりチップ状の切削工程を開始するのである。
【００２７】
即ち、チャックテーブル４を切削エリアＡに移動させ、該切削エリアＡにおいて、第２の切削手段３における薄い切削ブレード８により、割り出されたカット開始位置と各チャンネル毎のカットインデックスとに基づいて、まず、第１第２の傾斜溝３１ａ、３１ｂ間において狭い幅の第１のスリット状溝３５の切削加工が遂行される。次に、チャックテーブル４を９０°回転させて第３第４の傾斜溝３２ａ、３２ｂ間において第２のスリット状溝３６の切削加工が順次遂行される。なお、これらの切削加工において、切削水を供給しながら切削加工が遂行される。
【００２８】
このように第１のスリット状溝３５と第２のスリット状溝３６との切削加工がなされた積層被加工物１０は、図９に示したとおりであり、第１第２の傾斜溝３１ａ、３１ｂ及び第３第４の傾斜溝３２ａ、３２ｂで囲まれた内側部分が第１及び第２のスリット状溝３５、３６によってチップ状に区画された状態になり、これらの第２の切削手段３による狭い幅の第１及び第２のスリット状溝３５、３６は積層被加工物１０の底部にまで達するように切削加工されることから、チップ状部分が個々に分離できるようになっている。従って、第１の切削手段２による両傾斜溝３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂはあまり深く切削されていないので分離不可であり、内側のチップ状部分が全部ピックアップされた後においては、外側部分がフレーム状（額縁状）に残って廃材となるものであり、その廃材を廃棄処分する際に接着テープ１２を剥がし易く、且つ分別等の取り扱いも容易であるので、廃棄処分の作業が速やかに行われるのである。
【００２９】
切削エリアＡで切削加工済みの積層被加工物１０は、チャックテーブル４が載置エリアＣに戻ったところで、ピックアップアーム２７により、ピックアップされて洗浄部２６に搬送され、該洗浄部２６で洗浄された後に搬送用アーム２５によって最初の取り出し位置まで戻し、出し入れ手段２４によりケース２３の元の位置に収納するのである。その間に、次の切削加工する積層被加工物１０を載置用アーム２５でチャックテーブル４に載置して、前記同様のアライメント工程、傾斜溝の切削加工工程、アライメント工程及びチップ状の切削加工工程等を順次行うのである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る積層被加工物の切削方法によれば、一台の切削装置によって傾斜溝の形成からアライメント工程を含むチップ状の切削工程までの一連の作業がスムーズに遂行されるので、二台の切削装置を必要とせずに経済的であると共に、積層被加工物の装置から装置への搬送が不要となり生産性が著しく向上するという優れた効果を奏する。
【００３１】
また、積層被加工物をチャックテーブルに保持させた状態で、２本のスピンドルを備えた切削手段によって傾斜溝の形成工程と、切断工程とを連続して遂行できるので、傾斜溝形成時の状態がそのまま維持されて切断工程のためのアライメントが精度良く遂行できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の切削方法を実施する切削装置の斜視図である。
【図２】同切削装置に装備されている第１の切削手段を示す側面図である。
【図３】同切削装置に装備されている第２の切削手段を示す側面図である。
【図４】同切削装置によって切削される積層被加工物を示す斜視図である。
【図５】同切削装置に装備されている撮像手段、画像処理手段及びエアー吹き出し手段を略示的に示した説明図である。
【図６】第１の切削手段によって傾斜溝が切削加工された積層被加工物を示す斜視図である。
【図７】同傾斜溝の一部を拡大して示した斜視図である。
【図８】同傾斜溝の一部を拡大して示した平面図である。
【図９】第２の切削手段によってチップ状に切削加工された積層被加工物を示す斜視図である。
【符号の説明】
１……切削装置、 ２……第１の切削手段、 ３……第２の切削手段、
４……チャックテーブル、 ５、６……スピンドルユニット、
７……傾斜溝用の切削ブレード、 ８……チップ状に切断する切削ブレード、
９……切削水供給手段、 １０……積層被加工物、 １１……フレーム、
１２……接着テープ、 １３……マーク、 １４……撮像手段、
１５……画像処理手段、 １６……Ａ／Ｄ変換手段、 １７……増幅手段、
１８……エアー吹き出し手段、 １９……エアータンク、 ２０……パイプ、
２１……電磁弁、 ２２……吹き出し口、 ３１ａ……第１の傾斜溝、
３１ｂ……第２の傾斜溝、 ３２ａ……第３の傾斜溝、
３２ｂ……第４の傾斜溝、
３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ……積層物（電極）、
３５……第１のスリット状溝、 ３６……第２のスリット状溝、
Ａ……切削エリア、 Ｂ……アライメントエリア、 Ｃ……載置エリア。

Claims (5)

1. 少なくとも、被加工物を保持して切削送り割り出し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を光学的手段で撮像し切削すべき領域を検出する光学的手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物に傾斜溝を形成する溝用ブレードが装着された第１の切削手段と該被加工物を切削する切断用ブレードが装着された第２の切削手段とを備えた切削装置によって遂行される積層被加工物の切削方法であって、
   該積層被加工物を保持手段に保持させる保持工程と、
   該積層被加工物の少なくとも向かい合う一組の辺それぞれの近傍に、第１の切削手段に装着された切削ブレードによって第１及び第２の傾斜溝を形成して積層物が検出できる状態にする傾斜溝形成工程と、
   該傾斜溝形成工程によって形成された第１の傾斜溝と第２の傾斜溝とを光学的手段で撮像して、該第１の傾斜溝及び第２の傾斜溝の積層物を検出する検出工程と、
   該検出工程によって検出された各対応する積層物を結ぶ線が切削方向と平行となるように位置合わせを遂行するアライメント工程と、
   該検出工程によって検出された各積層物の間隔を認識して演算する間隔演算工程と、
   各隣接する積層物間を第２の切削手段に装着された切削ブレードによって切削するとともに、該積層被加工物に形成された傾斜溝を含んだ外側は廃材とし、該廃材となる部分は切削工程において切削しないように第２の切削手段に装着された切削ブレードを制御する切削工程と、から少なくとも構成され、
   切削手段と光学的手段との間に、または光学的手段の直下に、エアーを吹き出すエアー吹き出し手段が配設され、
   該エアー吹き出し手段によって、傾斜溝形成工程の後で且つアライメント工程の前に、傾斜溝形成工程によって形成された傾斜溝にエアーを吹き付けるエアー吹き付け工程が遂行される積層被加工物の切削方法。
2. 積層被加工物は矩形であり、向かい合う辺が２組あって、それぞれ向かい合う辺について、傾斜溝形成工程と、積層物検出工程と、アライメント工程と、間隔演算工程と、切削工程とが遂行される
   請求項１に記載の積層被加工物の切削方法。
3. アライメント工程においては、検出工程によって検出された全ての積層物について、対をなす積層物を結ぶ線が切削方向と平行となるように位置合わせが遂行されてアライメント情報として記憶手段に記憶され、
   間隔演算工程においては、該検出工程によって検出された全ての積層物の間隔が演算されて間隔情報として記憶手段に記憶され、
   切削工程においては、該記憶手段に記憶されているアライメント情報と間隔情報とに基づいて切削が遂行されるようにした
   請求項１または２に記載の積層被加工物の切削方法。
4. 積層被加工物の表面には傾斜溝を形成すべき領域を示すマークが形成されており、
   該マークを光学的手段で検出して傾斜溝形成工程が遂行されるようにした
   請求項１、２または３に記載の積層被加工物の切削方法。
5. 光学的手段は、
   少なくとも光学系と、複数の画素からなる撮像素子と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、デジタル信号を画像処理する画像処理手段とを含み、
   検出工程においては、光学的手段によって撮像された全体形状及び積層物が画像処理手段によるパターンマッチングによってアライメントされる
   請求項１、２、３または４に記載の積層被加工物の切削方法。

Images