JP5368200B2 - 加工装置 - Google Patents

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本発明は、反り等の変形を有する板状被加工物の表面を吸引保持し、板状被加工物の裏面を吸引保持する支持テーブルへ搬送するための搬送機構を具備する加工装置に関するものである。
半導体パッケージ基板の如く板状被加工物の加工装置、例えば多数のデバイスが形成されている半導体パッケージ基板を個々のデバイスに分割する切削装置においては、下記特許文献1に開示されているように、支持機構及び搬送機構が装備されている。支持機構は、支持テーブルとこの支持テーブル上に配設され板状被加工物を吸引支持する吸引支持板とを含み、支持テーブルの表面積は吸引支持板の表面積よりも大きく、支持テーブルは吸引支持板の外縁を超えて延出している。搬送機構は、鉛直方向に昇降動及び水平方向に往復動される搬送プレートと、この搬送プレートの下面に配設され板状被加工物を吸引保持する吸引保持板とを含んでいる。搬送機構の吸引保持板に板状被加工物を吸引保持し、搬送プレートを適宜に移動することによって板状被加工物が支持機構の吸引支持板上に位置される。
特開2003−163180号公報
而して、当業者には周知の如く、半導体パッケージ基板の如き板状被加工物には反り等の変形が生成されている場合が少なくない。かかる変形が生成されている板状被加工物を単にそのまま支持機構の吸引支持板上に搬送した場合、板状被加工物の変形に起因して板状被加工物の裏面と吸引支持板の表面との間に微細な間隙が形成され板状被加工物の吸引支持が不充分になり、板状被加工物が吸引支持板に吸引保持されない、という問題が発生する。
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、搬送機構に改良を加えて、板状被加工物に変形が生成されている場合には、かかる変形を自動的に強制して板状被加工物を支持機構の吸引支持板上に吸引保持させることができる、新規且つ改良された加工装置を提供することである。
本発明によれば、搬送機構における搬送プレートの下面に、吸引保持板を囲繞し且つ吸引保持板の下面を超えて突出する弾性囲繞部材を配設し、搬送機構の吸引保持板に吸引保持された板状被加工物が支持機構の吸引支持板上に位置されると、搬送機構の弾性囲繞部材の下端が支持テーブルの上面に接触され、支持テーブル、弾性囲繞部材及び搬送プレートによって密閉空間が形成されるようになすことによって、上記主たる技術的課題が達成される。
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決する加工装置として、支持テーブルと該支持テーブル上に配設され板状被加工物を吸引支持する吸引支持板とを含み、該支持テーブルの表面積は該吸引支持板の表面積よりも大きく該支持テーブルは該吸引支持板の外縁を越えて延出している支持機構及び該吸引支持板上に板状被加工物を搬入する搬送機構とを具備する加工装置において、
該搬送機構は鉛直方向に昇降動及び水平方向に往復動される搬送プレートと、該搬送プレートの下面に配設され板状被加工物の上面全体に当接して板状被加工物を吸引保持する吸引保持板と、該搬送プレートの下面に配設されて該吸引保持板を囲繞し且つ該吸引保持板の下面を越えて突出する弾性囲繞部材とを含み、
該搬送機構の該吸引保持板に吸引保持された板状被加工物が該支持機構の該吸引支持板上に位置されると、該搬送機構の該弾性囲繞部材の下端が該支持テーブルの上面に接触されて、該支持テーブル、該弾性囲繞部材、及び該搬送プレートによって密閉空間が形成され、板状被加工物の変形に起因して板状被加工物の裏面と該吸引保持板の表面との間に間隙が生成されている場合には、該吸引支持板を通して吸引されることによって該密閉空間に負圧が生成され、これによって該搬送プレート及び該吸引保持板が下方に変位されて、該弾性囲繞部材が収縮され、板状被加工物が該吸引支持板上に押圧されて、板状被加工物の変形が矯正される、ことを特徴とする加工装置が提供される。
本発明の加工装置においては、板状被加工物に反りの如き変形が生成されている場合には、板状被加工物の変形に起因して板状被加工物の裏面と吸引支持板の表面との間に間隙が形成され、吸引支持基板を通して吸引されることによって密封空間に負圧が生成され、これによって板状被加工物が吸引支持板上に押圧され、かくして板状被加工物の変形が自動的に矯正される。
本発明の加工装置の好適実施形態を示す斜視図。 図1の加工装置の支持テーブルを示す斜視図。 図1の加工装置の搬送機構の要部を示す斜視図。 図1の加工装置の搬送機構の作用(板状被加工物を吸引保持した状態)を示す部分断面図。 図1の加工装置の搬送機構の作用(板状被加工物を吸引支持板に載置した状態)を示す部分断面図。 図1の加工装置の搬送機構の作用(弾性囲繞部材が収縮され、板状被加工物が吸引支持板に押圧された状態)を示す断面図。 図1の加工装置の搬送機構の作用(搬送機構が離隔した状態)を示す部分断面図。
以下、本発明に従って構成された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説明する。
図1には、本発明に従って構成された加工装置の典型例である切削機が図示されている。図示の切削機はハウジング1を具備しており、このハウジング1上にはカセット載置手段4、搬出入手段6、一対のガイドレール8、支持機構10及び搬送機構12、切削手段14、及びアライメント手段16を備えている。カセット載置手段4上には図示しない供給用カセットが配設されており、このカセット内には上下方向に間隔をおいて複数個の板状被加工物であるパッケージ基板2が収納されている。
図2に図示するように、板状被加工物は一例としてQFN基板(Quad Flat Non-leaded package)等の矩形状の半導体パッケージ基板2である。図示のパッケージ基板2は、基板2aと基板2aの裏面側に実装されたICチップ等(図示しない)と、ICチップ等を一括封止する樹脂2bとから形成される。ICチップ等は基板2aの表面上に形成された分割ラインSにより規定された領域に実装されている。分割ラインSに沿って切断することによりパッケージ基板2が個々のデバイスDに分割される。このようなパッケージ基板2は、その製造工程において高熱をかけながら樹脂封止を行う等の影響により、反りの如き微細(数〜数十μm)な変形が生成されることが少なくない。
図1を参照して説明を続けると、パッケージ基板2はカセットから搬出入手段6によりガイドレール8上へ搬出される。所定位置に搬出されたパッケージ基板2は、本発明に係る搬送機構12により吸引保持され、支持機構10上に搬送される。支持機構10及び搬送機構12については後に詳述する。
支持機構10は図1においてX軸方向に移動可能に、且つ回転可能に配設されている。支持機構10の下側にはボールねじ及びモータ等で形成された周知のX軸駆動機構(図示していない)が配設されている。この駆動機構はX軸方向に伸縮自在である蛇腹等の保護部材18で覆われている。
アライメント手段16は、X軸方向と直交するY軸方向に移動可能に配設されている。アライメント手段16は、CCDカメラ等を搭載した周知の顕微鏡構造のものである。パッケージ基板2の表面をアライメント手段16により撮像され、画像処理にて後述する切削ブレード20によって切削すべき分割ラインSの位置が検出され、切削時において切削ブレード20が分割ラインSに精密に位置付けられる。
アライメント手段16に隣接して、一対の切削手段14がY軸方向に相互に移動可能に対向して配設されている。切削手段14は、切削ブレード20が着脱自在に装着された図示しないスピンドルと、このスピンドルを回転可能に支持するとともに回転駆動させる図示しない回転駆動源を収容しているハウジング22とを備えている。また、切削手段14を支持機構10に対して相対的にY軸方向に割り出し送りする図示しない割り出し送り手段と、切削手段14を支持機構10に対して相対的にZ軸方向(鉛直方向)に切り込み送りする図示しない切り込み送り手段が配設されている。割り出し送り手段及び切り込み送り手段は、例えばボールねじとこのボールねじを回転させるパルスモータとを備え、それぞれ所望の方向に切削手段14を移動させる周知構造のものであり、詳細説明を省略する。
続いて、支持機構10について図2を参照して説明する。支持機構10は、支持テーブル24と支持テーブル24の上面に固定されパッケージ基板2を吸引支持する吸引支持板26とを有している。支持テーブル24はステンレス等の剛性材で形成され、その表面積は吸引支持板26の表面積よりも大きく、吸引支持板26の外縁を越えて延出している。吸引支持板26は、樹脂等の弾性部材で形成され、その表面積はパッケージ基板2の表面積とほぼ同一である。吸引支持板26にはパッケージ基板2のデバイスDに対応して吸引孔28が複数個形成されており、かかる吸引孔28の周囲には分割ラインSに対応して切削ブレード20を受け入れる逃げ溝30が形成されている。各吸引孔28は支持テーブル24内に形成されている吸引路29(図4)に連通しており、かかる吸引路29は外部の真空吸引源Eに連通している。
続いて、本発明によって改良された搬送機構12の好適実施形態について、図3を参照して説明する。図3は、図1の矢印A方向から搬送機構12を見た斜視図である。搬送機構12は、搬送プレート32、吸引保持板34、弾性囲繞部材36及び支持手段38(支持手段38については図1及び図4を参照されたい)を有している。搬送プレート32はステンレス等の剛性材で薄板形状に形成されている。搬送プレート32の上面には王字形状の支持板42を含む支持手段38を介してL字形状の搬送アーム40(図1)に固定されている。
支持手段38は、図4に図示するように、支持板42と複数個の支持ロッド44と複数個の圧縮バネ46とから構成される。支持板42は搬送アーム40の下端に固定されており、支持板42の王子形状の端部4カ所及び中央部2カ所には貫通孔(図示していない)が形成されている。支持ロッド44は、かかる貫通孔を挿通して下方に延びる主部44aと貫通孔の径よりも大きい径を有する拡大頭部44bを有し、主部44aの下端は搬送プレート32の上面に固定されている。複数個の圧縮バネ46は、支持ロッド44の主部44aを挿入して配設されている。支持板42と搬送プレート32によって圧縮バネ46が挟持されており、支持板42に対して搬送プレート32が上方に移動可能となっている。搬送アーム40の他端には、搬送アーム40を鉛直方向に昇降動及び水平方向に回転される図示しない駆動手段が配設されている。
吸引保持板34は樹脂やゴム等の弾性部材で矩形形状に形成され、搬送プレート32の下面の中央に固定されている。吸引保持板34の形状はパッケージ基板2の形状と同一に形成されており、パッケージ基板2を搬送する際にはパッケージ基板2の上面全体に当接する。吸引保持板34には複数個の吸引孔48が形成されており、搬送プレート32内に形成された吸引路39(図4)に連通している。吸引路39は真空吸引源Eに連通している。弾性囲繞部材36は、軽質樹脂、ゴム等の弾性部材で形成され、搬送プレート32の下面に固定されて吸引保持板34を囲繞し且つ吸引保持板34の下面を越えて突出している。その突出量は、パッケージ基板2の厚みと支持機構10の吸引支持板26の厚みを合算した厚みと同等である。
上記のように構成された加工装置の作動について説明する。図1を参照して説明を続けると、カセット載置手段4上に載置されたカセット内に収容されているパッケージ基板2は、搬出入手段6によってガイドレール8上の所定位置に搬出される。ガイドレール8上の所定位置には搬送機構12が位置づけられている。パッケージ基板2が所定位置に搬出されると駆動手段により搬送プレート32が下降され、パッケージ基板2の上面に吸引保持板34が当接し、吸引保持板34の吸引孔48が真空吸引源Eに連通し、パッケージ基板2が吸引保持板34に吸引保持される。そして、駆動手段により搬送機構12は上昇し、ガイドレール8上の所定位置の上方からおよそ180°回転し、搬送機構12に吸引保持されたパッケージ基板2は支持機構10の吸引支持板26上に位置づけられる(図4)。
駆動手段により搬送機構12は下降し、図5に図示するように、パッケージ基板2の樹脂2bの下面が支持機構10の吸引支持板26に当接される。このとき、支持ロッド44が支持板42に対して幾分上方に摺動し圧縮ばね46が収縮される。その結果、吸引保持板34に吸引保持されたパッケージ基板2はフレキシブルに支持機構10の吸引支持板26に追従し、適度な荷重でパッケージ基板2を吸引支持板26に押圧することができる。それと共に、搬送機構12の弾性囲繞部材36の下端が支持テーブル24の上面に当接し、支持テーブル24、弾性囲繞部材36及び搬送プレート32によって密閉空間Rが形成される。
次いで、支持機構10の吸引支持板26が真空吸引源Eに連通すると、パッケージ基板2の変形に起因してパッケージ基板2の裏面と吸引保持板26の表面との間に数〜数百μmの間隙が生成されている場合には、吸引支持板26を通して吸引されることによって密閉空間Rに負圧が生成される(図5)。密閉空間Rに負圧が生成されると、搬送プレート32に作用する大気圧により搬送プレート32に上方から下向きの力が作用し、図6に図示するように、支持ロッド44が下方に摺動し、搬送プレート32が下降され弾性囲繞部材36が収縮される。その結果、パッケージ基板2が吸引支持板26上に押圧され、パッケージ基板2の変形が矯正され、パッケージ基板2は支持機構10の吸引支持板26上に吸引保持される(図6)。その後、搬送機構12の吸引保持板34の真空吸引源Eから遮断されて大気に開放され、次いで駆動手段により搬送機構12は上昇される(図7)。
このようにして支持機構10に吸引保持されたパッケージ基板2は、その後、アライメント手段16により分割ラインSが検出され、その分割ラインSに沿って切削手段18により切削加工が遂行される。
2 パッケージ基板(板状被加工物)
10 支持機構
12 搬送機構
14 切削手段
24 支持テーブル
26 吸引支持板
32 搬送プレート
34 吸引保持板
36 弾性囲繞部材
S 分割ライン
R 密閉空間

Claims (1)

  1. 支持テーブルと該支持テーブル上に配設され板状被加工物を吸引支持する吸引支持板とを含み、該支持テーブルは該吸引支持板の外縁を越えて延出している支持機構及び該吸引支持板上に板状被加工物を搬入する搬送機構とを具備する加工装置において、
    該搬送機構は鉛直方向に昇降動及び水平方向に往復動される搬送プレートと、該搬送プレートの下面に配設され板状被加工物の上面全体に当接して板状被加工物を吸引保持する吸引保持板と、該搬送プレートの下面に配設されて該吸引保持板を囲繞し且つ該吸引保持板の下面を越えて突出する弾性囲繞部材とを含み、
    該搬送機構の該吸引保持板に吸引保持された板状被加工物が該支持機構の該吸引支持板上に位置されると、該搬送機構の該弾性囲繞部材の下端が該支持テーブルの上面に接触されて、該支持テーブル、該弾性囲繞部材、及び該搬送プレートによって密閉空間が形成され、板状被加工物の変形に起因して板状被加工物の裏面と該吸引保持板の表面との間に間隙が生成されている場合には、該吸引支持板を通して吸引されることによって該密閉空間に負圧が生成され、これによって該搬送プレート及び該吸引保持板が下方に変位されて、該弾性囲繞部材が収縮され、板状被加工物が該吸引支持板上に押圧されて、板状被加工物の変形が矯正されて該吸引支持板上に吸引保持される、ことを特徴とする加工装置。
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