JP5837815B2

JP5837815B2 - 被加工物の分割方法

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Publication number: JP5837815B2
Application number: JP2011280541A
Authority: JP
Inventors: 聖久市川
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: JP2013129024A

Description

本発明は、被加工物を切削ブレードによって四角柱のチップに分割する被加工物の分割方法に関するものである。

ペルチェ素子等に利用されるビスマステルルなどや超音波振動子等に利用される圧電素子（圧電セラミックス）、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの電子部品材料の被加工物は、切削装置により第１の方向と第１の方向と直交する第２方向に切削加工が施され、四角柱のチップに分割される（特許文献１参照）。ここで、ビスマステルルや圧電素子などの電子部品材料は、脆い材質であることから、切削加工時の剛性を向上するために、第１の方向に切削加工後に、第１の方向に切削加工により形成された第１切削溝に絶縁性樹脂を充填し、被加工物を９０°回転させて第２の方向に切削加工を行う分割方法が提案されている。この分割方法では、電子部品材料であるビスマステルルや圧電素子などと比較して、充填剤である絶縁性樹脂は切削加工が困難であることから、切削加工中に分割される四角柱のチップが破損する虞があった。また、絶縁性樹脂を切削溝に充填せずに、加工条件や切削水の供給の最適化などを図ることで、四角柱のチップの破損を極力低減する分割方法も提案されている（特許文献２参照）。

特開平１１−３１８８９３号公報特開２００９−２７０５２号公報

しかしながら、上記従来の最適化による分割方法では、第１の方向の切削加工後に、被加工物を９０°回転させて第２の方向に切削加工を行う際に、高速回転する切削ブレードが被加工物内を通過するとき、被加工物が振動し、四角柱のチップの側面にチッピングが発生することで、四角柱のチップの品質が低下する虞があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、切削加工の際に、四角柱のチップの側面に発生するチッピングを抑制することができる被加工物の分割方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、被加工物を切削ブレードによって切削することで、四角柱のチップに分割する被加工物の分割方法であって、前記被加工物をサブストレートにワックスにより貼着する工程と、第１の方向に平行に複数回切削することで、前記被加工物を前記チップの幅を有する短冊状片に分割する第１切削工程と、前記第１切削工程後に、前記ワックスが溶融して前記短冊状片が移動できる状態で、前記第１の方向と直交する第２の方向における一端の短冊状片と他端の短冊状片とを互いに近づける方向に、前記短冊状片を移動させることで、隣接する前記短冊状片を当接させてすべての前記短冊状片を隙間なく幅寄せする短冊状片幅寄せ工程と、前記短冊状片幅寄せ工程後に、前記第２の方向に平行に複数回切削することで、前記被加工物を前記四角柱のチップに分割する第２切削工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の分割方法は、すべての短冊状片を隙間なく幅寄せする短冊状片幅寄せ工程後に第２切削加工を行うので、短冊状片が振動することを抑制することができ、四角柱のチップの側面に発生するチッピングを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、被加工物の構成例を示す図である。図２は、切削装置の構成例を示す図である。図３は、本実施形態に係る被加工物の分割方法のフロー図である。図４は、第１切削加工状態を示す図である。図５は、第１切削工程後の被加工物を示す図である。図６は、短冊状片幅寄せ工程後の被加工物を示す図である。図７は、第２切削加工状態を示す図である。図８は、第２切削工程後の被加工物を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
図１は、被加工物の構成例を示す図である。図２は、切削装置の構成例を示す図である。本実施形態に係る被加工物の分割方法は、切削ブレード１２１を有する切削装置１００により被加工物Ｗを第１の方向Ｂ１に平行に複数回切削する切削加工を行う第１切削工程と、隣接する短冊状片を当接させてすべての短冊状片を隙間なく幅寄せする短冊状片幅寄せ工程と、切削装置１００により短冊状片が幅寄せされた被加工物Ｗを第２の方向Ｂ２に平行に複数回切削する切削加工を行う第２切削工程とを含んでいる。

図１に示すように、被加工物Ｗは、ストリートがなく切削装置により四角柱のチップに分割されるものであり、電子部品材料で形成されている。ここで、電子部品材料とは、ペルチェ素子等に利用されるビスマステルル、カドミウムテルル、超音波振動子等に利用される圧電素子（圧電セラミックス）であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスなどである。被加工物Ｗは、ワックスＨによりサブストレートＳ上に貼着されている。ここで、ワックスＨは、加熱することで溶融する熱軟化性樹脂（ホットメルトワックス）である。また、サブストレートＳは、硬質の板状物であり、被加工物Ｗが載置される表面が被加工物Ｗの裏面とほぼ同じあるいは若干大きく形成されており、板ガラス、カーボン板、プラスチック板などである。サブストレートＳ上にワックスＨにより貼着された被加工物Ｗは、サブストレートＳの表面と反対側の裏面がダイシングテープＴに貼着され、被加工物Ｗに貼着されたダイシングテープＴがフレームＦに貼着されることで、フレームＦに固定される（図４参照）。

切削装置１００は、図２に示すように、被加工物Ｗを保持したチャックテーブル１１０と、切削ブレード１２１を有する加工手段１２０とを相対移動させることで、被加工物Ｗを第１の方向Ｂ１および第２の方向Ｂ２に平行に複数回切削し、各チップＣに分割する切削加工を行うものである。切削装置１００は、チャックテーブル１１０と、加工手段１２０と、図示しないＸ軸移動手段と、Ｙ軸移動手段１３０と、Ｚ軸移動手段１４０と、制御装置１５０とを含んで構成されている。

チャックテーブル１１０は、被加工物Ｗが貼着された被加工物Ｗを保持するものである。チャックテーブル１１０は、表面に載置されたサブストレートＳを吸引することで、被加工物Ｗの表面を露出させた状態で保持するものである。なお、チャックテーブル１１０は、テーブル移動基台１０１に着脱可能に固定されている。また、チャックテーブル１１０の周囲には、クランプ部１１１が設けられており、クランプ部１１１がエアーアクチュエータにより駆動することで、サブストレートＳの周囲のフレームＦを挟持する。

加工手段１２０は、チャックテーブル１１０に保持された被加工物Ｗに対して切削加工を行うものである。加工手段１２０は、切削ブレード１２１と、スピンドル１２２、ハウジング１２３とを含んで構成されている。切削ブレード１２１は、略リング形状を有する極薄の切削砥石であり、高速回転することで被加工物Ｗに切削加工を施すものである。切削ブレード１２１は、スピンドル１２２に着脱自在に装着される。スピンドル１２２は、円筒形状のハウジング１２３に回転自在に支持され、ハウジング１２３に連結されている図示しないブレード駆動源に連結されている。切削ブレード１２１は、ブレード駆動源により発生した回転力により高速回転（数千〜数万ｒｐｍ）する。

Ｘ軸移動手段は、切削ブレード１２１に対してチャックテーブル１１０に保持された被加工物Ｗを切削装置１００におけるＸ軸方向に相対移動させるものである。Ｘ軸移動手段は、図示しないＸ軸パルスモータにより発生した回転力により、テーブル移動基台１０１を図示しないＸ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体１０２に対してＸ軸方向に移動させる。ここで、テーブル移動基台１０１は、テーブル移動基台１０１の中心軸線を中心とする切削装置１００におけるθ方向に回転自在に支持されている。テーブル移動基台１０１の下方には、図示しないチャックテーブル回転源を有しており、チャックテーブル回転源が発生した回転力により、チャックテーブル１１０をθ方向に任意の角度、例えば９０度回転や連続回転することができ、チャックテーブル１１０に保持された被加工物Ｗを切削ブレード１２１に対してチャックテーブル１１０の中心軸線を中心に任意の角度回転や連続回転などの回転駆動させることができる。

Ｙ軸移動手段１３０は、チャックテーブル１１０に保持された被加工物Ｗに対して切削ブレード１２１を切削装置１００におけるＹ軸方向に相対移動させるものである。Ｙ軸移動手段１３０は、図示しないＹ軸パルスモータにより発生した回転力により、加工手段１２０を図示しないＹ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体１０２に対してＹ軸方向に移動させる。

Ｚ軸移動手段１４０は、チャックテーブル１１０に保持された被加工物Ｗに対して切削ブレード１２１を切削装置１００におけるＺ軸方向に相対移動させるものである。Ｚ軸移動手段１４０は、Ｚ軸パルスモータにより発生した回転力により、加工手段１２０をＺ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体１０２に対してＺ軸方向に移動させる。

制御装置１５０は、切削装置１００を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御するものである。制御装置１５０は、切削ブレード１２１を高速回転させ、チャックテーブル１１０と切削ブレード１２１とをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θ方向において相対移動させることで、被加工物Ｗに対する切削加工を加工手段１２０に行わせるものである。なお、制御装置１５０は、例えばＣＰＵ等で構成された演算処理装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されており、切削装置１００の加工動作の状態を表示する表示手段や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる操作手段と接続されている。

次に、本実施形態に係る被加工物Ｗの分割方法について説明する。図３は、本実施形態に係る被加工物の分割方法のフロー図である。図４は、第１切削加工状態を示す図である。図５は、第１切削工程後の被加工物を示す図である。図６は、幅寄せ工程後の被加工物を示す図である。図７は、第２切削加工状態を示す図である。図８は、第２切削工程後の被加工物を示す図である。

まず、被加工物Ｗを予めサブストレートＳにワックスＨにより貼着する。ここでは、例えば、約１３０℃に熱した図示しないホットプレートにサブストレートＳを載置し、ワックスＨをサブストレートＳ上で溶融する。ワックスＨが溶融した状態で被加工物ＷをワックスＨ上に載置して、サブストレートＳをホットプレートから取り外す。被加工物ＷをサブストレートＳに対して所定圧でプレスした状態で、ワックスＨが冷却されると、ワックスＨが硬化するので、サブストレートＳ上に被加工物Ｗが貼着される。

次に、図３に示すように、第１切削工程を実行する（ステップＳＴ１）。ここでは、切削装置１００により、第１の方向Ｂ１に平行に被加工物Ｗを複数回切削する第１の切削加工を行う。具体的には、オペレータが切削装置１００に、加工内容情報を登録し、チャックテーブル１１０に被加工物Ｗを保持させ、切削加工動作の開始指示があった場合に、切削加工動作を開始する。切削加工動作において、制御装置１５０は、図示しない撮像手段が撮像した画像に基づいてアライメント調整を行い、保持された被加工物Ｗの加工手段１２０に対する相対位置を調整される。次に、制御装置１５０は、撮像位置の被加工物Ｗを保持したチャックテーブル１１０を加工位置（被加工物Ｗの外周近傍）までＸ軸方向に移動し、加工内容情報に基づいて、被加工物Ｗの切削加工を開始する。制御装置１５０は、図４に示すように、切削ブレード１２１をＲ１方向に高速回転させるとともに、切削ブレード１２１をＺ軸方向において被加工物Ｗを分割できる位置、すなわち切削ブレード１２１がサブストレートＳの一部を切削できる位置に移動させ、Ｘ軸方向と平行である加工送り方向Ｘ１（第１の方向Ｂ１に平行）に被加工物Ｗを切削ブレード１２１が被加工物Ｗの一端から他端まで移動できるように移動させる。切削装置１００は、切削加工前の被加工物Ｗを高速回転する切削ブレード１２１により第１の方向Ｂ１に平行にチップの幅の間隔で複数回切削、すなわち１チャンネル分切削加工する。これにより、図５に示すように、第１の方向Ｂ１に平行に複数回、被加工物Ｗを切削したことで、被加工物Ｗには第１の方向Ｂ１と平行な第１切削溝Ｄ１が形成され、隣接する第１切削溝Ｄ１の間にチップ幅を有する短冊状片Ｗｓが複数形成される。つまり、被加工物Ｗが第１切削工程により、複数のチップ幅を有する短冊状片Ｗｓに分割される。

次に、図３に示すように、短冊状片幅寄せ工程を実行する（ステップＳＴ２）。ここでは、第１切削工程後に、ワックスＨを溶融した状態で、隣接する短冊状片Ｗｓがすべて当接するように、短冊状片Ｗｓを移動させる。具体的には、オペレータにより、第１切削工程後のサブストレートＳをダイシングテープＴから取り外し、上記ホットプレートでワックスＨを再び溶融する。ワックスＨが溶融した状態では、サブストレートＳ上の短冊状片Ｗｓを自由に移動させることができるので、第１切削溝Ｄ１のうち、隣接する短冊状片Ｗｓの第１の方向Ｂ１における側面によって形成される被加工物側切削溝Ｄｗ１がなくなるように、第１の方向Ｂ１と直交する第２の方向Ｂ２における一端の短冊状片Ｗｓと他端の短冊状片Ｗｓとを互いに第２の方向Ｂ２において近づける。つまり、一端の短冊状片Ｗｓと他端の短冊状片Ｗｓとを互いに第２の方向Ｂ２に押して、各短冊状片ＷｓをサブストレートＳの中央部に集合させるように移動させる。これにより、図６に示すように、すべての短冊状片Ｗｓは、隙間なく幅寄せされる。次に、サブストレートＳをホットプレートから取り外し、被加工物ＷをサブストレートＳに対して所定圧でプレスした状態で、ワックスＨを冷却し、各短冊状片ＷｓをサブストレートＳ上に再び貼着する。なお、上記短冊状片幅寄せ工程は、オペレータにより実行されるが、これに限定されるものではなく、ダイシングテープＴからサブストレートＳを取り外してホットプレートに移動させ、再びダイシングテープＴに貼着する搬送装置とホットプレートに載置されたサブストレートＳ上の各短冊状片Ｗｓを幅寄せできるアーム機構などを用いることで自動に行うこともできる。

次に、図３に示すように、第２切削工程を実行する（ステップＳＴ３）。ここでは、短冊状片幅寄せ工程後に、切削装置１００により、第１の方向Ｂ１と直交する第２の方向Ｂ２に平行に幅寄せされた各短冊状片Ｗｓを複数回切削する第２の切削加工を行う。具体的には、上記ステップ１とほぼ同様であり、切削加工動作において、制御装置１５０は、図示しない撮像手段が撮像した画像に基づいてアライメント調整を行い、再びチャックテーブル１１０に保持された被加工物Ｗ（幅寄せされた短冊状片Ｗｓ）の加工手段１２０に対する相対位置を調整される。次に、制御装置１５０は、図７に示すように、切削ブレード１２１をＲ１方向に高速回転させるとともに、切削ブレード１２１をＺ軸方向において各短冊状片Ｗｓを分割できる位置、すなわち切削ブレード１２１がサブストレートＳの一部を切削できる位置に移動させ、Ｘ軸方向と平行である加工送り方向Ｘ２（第２の方向Ｂ２に平行）に各短冊状片Ｗｓを切削ブレード１２１がすべての短冊状片Ｗｓの一端から他端まで移動できるように移動させる。切削装置１００は、短冊状片幅寄せ工程後の各短冊状片Ｗｓを高速回転する切削ブレード１２１により第２の方向Ｂ２に平行にチップの幅の間隔で複数回切削、すなわち２チャンネル分切削加工する。これにより、図８に示すように、第２の方向Ｂ２に平行に複数回、すべての短冊状片Ｗｓを切削したことで、各短冊状片Ｗｓには第２の方向Ｂ２と平行な第２切削溝Ｄ２が形成され、隣接する第２切削溝Ｄ２の間にチップ幅を有する四角柱のチップＣが複数形成される。つまり、被加工物Ｗが第２切削工程により、複数のチップ幅を有する四角柱のチップＣに分割される。

以上のように、本実施形態に係る被加工物の分割方法は、短冊状片幅寄せ工程において、すべての短冊状片Ｗｓを隙間なく幅寄せし、すべての短冊状片を一体化した後に第２切削加工を行うことで、被加工物Ｗを四角柱のチップＣに分割する。従って、第２切削加工において切削ブレード１２１が各短冊状片Ｗｓを切削する際に、各短冊状片Ｗｓが隣接する短冊状片Ｗｓと当接しているので、各短冊状片Ｗｓが独立している場合と比較して、大幅に移動することが規制されるので、振動することが抑制される。これにより、切削加工中に振動することにより四角柱のチップＣの側面に発生するチッピングを抑制することができる。

なお、上記実施形態において、図５に示すように、短冊状片Ｗｓの幅Ｌｗは、第１切削溝Ｄ１の幅Ｌｓよりも長いことが好ましい。短冊状片Ｗｓの幅Ｌｗが第１切削溝Ｄ１の幅Ｌｓ以下であると、短冊状片幅寄せ工程における各短冊状片Ｗｓの移動時に、第１切削溝Ｄ１のうち、サブストレートＳに形成されるストレート側切削溝Ｄｓ１に短冊状片Ｗｓが落ちる虞がある。しかしながら、短冊状片Ｗｓの幅Ｌｗが第１切削溝Ｄ１の幅Ｌｓよりも長いと、短冊状片幅寄せ工程における各短冊状片Ｗｓの移動時に、短冊状片Ｗｓがストレート側切削溝Ｄｓ１に落ちることがないので、各短冊状片Ｗｓをスムーズに移動させることができる。

また、上記実施形態では、被加工物ＷをワックスＨによりサブストレートＳに貼着したが、これに限定されるものではなく、両面粘着テープなどにより被加工物ＷをサブストレートＳに貼着しても良い。この場合は、短冊状片幅寄せ工程において、各短冊状片Ｗｓを両面粘着テープから引き剥がし、幅寄せした後に、各短冊状片Ｗｓを再び両面粘着テープによりサブストレートＳに貼着することとなる。

また、上記実施形態では、ダイシングテープＴを用いてチャックテーブル１１０にサブストレートＳを保持しているが、これに限定されるものではなく、チャックテーブル１１０にサブストレートＳを直接保持してもよい。この場合、フレームＦおよびダイシングテープＴが必要なくなるので、被加工物Ｗの分割するまでの作業時間を短縮することができる。

１００切削装置
１１０チャックテーブル
１２０加工手段
１２１切削ブレード
１３０Ｙ軸移動手段
１４０Ｚ軸移動手段
１５０制御装置
Ｃチップ
Ｄ１第１切削溝
Ｄｓ１ストレート側切削溝
Ｄｗ１被加工物側切削溝
Ｄ２第２切削溝
Ｆフレーム
Ｈワックス
Ｓサブストレート
Ｔダイシングテープ
Ｗ被加工物
Ｗｓ短冊状片

Claims

被加工物を切削ブレードによって切削することで、四角柱のチップに分割する被加工物の分割方法であって、
前記被加工物をサブストレートにワックスにより貼着する工程と、
第１の方向に平行に複数回切削することで、前記被加工物を前記チップの幅を有する短冊状片に分割する第１切削工程と、
前記第１切削工程後に、前記ワックスが溶融して前記短冊状片が移動できる状態で、前記第１の方向と直交する第２の方向における一端の短冊状片と他端の短冊状片とを互いに近づける方向に、前記短冊状片を移動させることで、隣接する前記短冊状片を当接させてすべての前記短冊状片を隙間なく幅寄せする短冊状片幅寄せ工程と、
前記短冊状片幅寄せ工程後に、前記第２の方向に平行に複数回切削することで、前記被加工物を前記四角柱のチップに分割する第２切削工程と、
を含むことを特徴とする被加工物の分割方法。