JP5897454B2 - 電子部品製造用の切断装置及び切断方法 - Google Patents
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Description
本発明は、基板と複数のチップ状部品と封止樹脂とを有する樹脂封止体を切断して複数の電子部品を製造する際に使用される、電子部品製造用の切断装置及び切断方法に関するものである。
電子部品を製造する際に、回転刃（ブレード）を使用して樹脂封止体を切断することによって複数の電子部品に個片化すること（singulation ）が、広く実施されている（例えば、特許文献１参照）。切断対象物である樹脂封止体は、基板と、基板が有する複数の領域に装着された複数のチップ状部品と、複数の領域が一括して覆われるようにして平板状に形成された封止樹脂とを有する。言い換えれば、樹脂封止体は、複数のチップ状部品が装着された基板と封止樹脂とが積層した複合材料である。
基板には、銅や鉄系合金等からなるリードフレーム、ガラスエポキシ積層板、銅張りポリイミドフィルムの積層板等を基材とするプリント基板（プリント配線板）が含まれる。更に、基板には、アルミナ、炭化珪素、サファイア等を基材とするセラミックス基板、銅やアルミニウム等の金属を基材とする金属ベース基板、ポリイミドフィルム等を基材とするフィルムベース基板等が含まれる。チップ状部品には、それぞれチップ状の半導体集積回路（semiconductor integrated circuit ；ＩＣと略称する）、光半導体素子、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ、サーミスタ等が含まれる。基板における１個の領域には１個のチップ状部品が装着されていてもよく、複数個のチップ状部品が装着されていてもよい。１個の領域に装着された複数個のチップ状部品は、同種であってもよく、異種であってもよい。封止樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂が硬化して形成された硬化樹脂が使用される。
近年、基板の材料及び封止樹脂の材料が多様化してきた。このことに起因して、１枚の回転刃を使用して樹脂封止体を一括して切断する場合には、次の問題が発生するおそれがある。第１の問題は、切断された部分の端面（被切断面）において、基板（基板に含まれる銅箔等の金属箔を含む）又は封止樹脂からなるばりが発生することである（例えば、特許文献２の段落［００１１］〜［００１２］、特許文献３の段落［００１２］参照）。第２の問題は、被切断面の近傍においてチッピング（欠け）が発生することである（例えば、特許文献３の段落［００９０］参照）。
図１は、回転刃を使用して樹脂封止体を切断する従来の方法を示す概略断面図である。なお、本出願書類におけるいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を適宜省略する。
図１に示されているように、樹脂封止体１は、切削されて最終的に切断される切断対象物である。樹脂封止体１は、基板２と、基板２が有する複数の領域３に装着された複数のチップ状部品（図示なし）と、複数の領域３が一括して覆われるようにして平板状に形成された封止樹脂４とを有する。基板２が有する複数の領域３は仮想的な境界線５によって矩形状に区切られている。図１に示された例においては、基板２は銅からなるリードフレームである。基板２は、樹脂封止体１が切断されて形成された複数の電子部品において外部に対して電気的に接続されるための外部電極として機能する電極部６を有する。
樹脂封止体１は、封止樹脂４が下側になるようにして、粘着テープ７によってステージ８の上面に固定されている。ステージ８は、駆動機構（図示なし）によって図のＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向に沿って移動する。図１においては、ステージ８が＋Ｘ方向に移動速度（送り速度）ｖで移動している。回転刃９は、例えば、電動式のスピンドル（図示なし）が有する回転軸１０に取り付けられている。回転刃９の表面には、例えば、切断対象物を切削するためのダイヤモンド粒子からなる砥粒が露出している。回転刃９と樹脂封止体１とが接触する部分（接触部）の近傍にはノズル１１が設けられている。回転刃９が樹脂封止体１を切削する工程においては、ノズル１１から接触部に向かって切削水１２が吐出される。切削水１２としては、純水の他に、純水に添加剤を加えた液体、純水に二酸化炭素（ＣＯ２）のガスを溶け込ませた液体等が使用される。
チッピングの発生とばりの発生とについて図１を参照して説明する。図１に示された例においては次の問題が発生するおそれがある。第１の問題は、回転刃９が封止樹脂４（最下層）の内側から封止樹脂４の表面（ surface：図では下面）を突き抜けてその表面の外側の空間に向かって回転する場所において、チッピングが発生するという問題である。回転刃９と封止樹脂４との接点において、接線方向の分力ｆ１と接線に対する垂直方向の分力ｆ２とが合成されたｆ３が、その接点に作用する力に相当する。接点に作用する力ｆ３は封止樹脂４の表面に対して斜め下向きに作用する。このことに基づいて、この接点の封止樹脂４の表面は、その表面が接している粘着テープ７に向かう力である斜め下向きの力ｆ３を受ける。したがって、この接点の封止樹脂４の表面においてチッピングが発生しやすい。
第２の問題は、回転刃９と銅からなる基板２（最上層）が有する電極部６とが接触する部分において電極部６にばりが発生するという問題である。図１に示されているように、回転刃９と電極部６とが短い距離において接触する。このことに起因して回転刃９の表面温度が上昇するので、電極部６の銅と回転刃９の表面のダイヤモンド粒子とが溶着しやすい。このことにより、ダイヤモンド粒子が切断対象物を切削する機能が低下するので、電極部６にばりが発生しやすいと考えられる。一方、電極部６におけるばりの発生を抑制するためには、ステージ８がＸ方向に移動する送り速度ｖを低減する必要がある。このことは、作業効率の低下という別の問題を引き起こす。
これらの問題を解決するために、第１の方式として、樹脂封止体を主として構成する２種類の材料に応じた２枚の切断刃を使用する方式が提案されている（例えば、特許文献２の段落［００２８］〜［００３９］、図３〜５等を参照）。第２の方式として、樹脂封止体を構成する複数の異なった材料に対応した複数の異なった特性の材料からなる１枚のブレードを使用する方式が提案されている（例えば、特許文献３の段落［００３７］〜［００５４］、図３〜６を参照）。
しかしながら、第１の方式によれば、２枚の切断刃を使用すること、切断装置の構成が複雑になること、及び、２枚の切断刃の制御が複雑になること、という好ましくない問題が発生する。第２の方式によれば、１枚のブレードの構成が複雑になること、及び、樹脂封止体を構成する異なった複数の材料の組合せに応じた複数の種類のブレードを準備する必要があること、という好ましくない問題が発生する。
上述した問題に鑑み、本発明は、単純な構成を有する１枚の回転刃を使用して樹脂封止体を一括して切断する場合にチッピングの発生とばりの発生とを抑制する、電子部品製造用の切断装置及び切断方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明に係る電子部品製造用の切断装置は、複数の領域を有する基板と該複数の領域にそれぞれ装着された複数のチップ状部品と封止樹脂とを有する樹脂封止体を複数の領域の境界線に沿って切断して複数の電子部品を製造する際に使用され、樹脂封止体が固定されるステージと、回転軸を有するスピンドルと、回転軸に固定された回転刃と、ステージとスピンドルとを相対的に移動させる駆動機構と、駆動機構による移動と回転軸の回転とを少なくとも制御する制御部とを備える電子部品製造用の切断装置であって、回転刃と樹脂封止体とが接触する部分に切削水を吐出するノズルを備え、制御部は次の動作が実行されるように制御することを特徴とする。
(1)基板と封止樹脂とのうち一方からなる最下層がステージに固定された状態において、基板と封止樹脂とのうち他方からなる最上層を回転刃が境界線に重なって切削することができる第１の位置に回転刃がつくまで、ステージとスピンドルとを相対的に移動させる。
(2)回転刃が第１の位置についた状態において、回転刃の外周部が最上層の表面から内側に向かって切り進むことができる一方向に回転刃を回転させる。
(3)回転刃において最上層に接触することができる第１の接触部に向かってノズルから切削水を吐出する。
(4)動作 (2)及び (3)の後に、ステージとスピンドルとを第１の方向に相対的に移動させて回転刃が最上層を切削する。
(5)最上層が切削された後に、最下層を回転刃が境界線に重なって切削することができ、かつ、回転刃の外周部が最下層の表面から内側に向かって切り進むことができる第２の位置に回転刃がつくまで、ステージとスピンドルとを相対的に移動させる。
(6)回転刃において最下層に接触することができる第２の接触部に向かってノズルから切削水を吐出する。
(7)動作 (5)及び (6)の後に、ステージとスピンドルとを第１の方向とは逆の第２の方向に相対的に移動させて回転刃が最下層を切削することによって、樹脂封止体を切断する。
(1)基板と封止樹脂とのうち一方からなる最下層がステージに固定された状態において、基板と封止樹脂とのうち他方からなる最上層を回転刃が境界線に重なって切削することができる第１の位置に回転刃がつくまで、ステージとスピンドルとを相対的に移動させる。
(2)回転刃が第１の位置についた状態において、回転刃の外周部が最上層の表面から内側に向かって切り進むことができる一方向に回転刃を回転させる。
(3)回転刃において最上層に接触することができる第１の接触部に向かってノズルから切削水を吐出する。
(4)動作 (2)及び (3)の後に、ステージとスピンドルとを第１の方向に相対的に移動させて回転刃が最上層を切削する。
(5)最上層が切削された後に、最下層を回転刃が境界線に重なって切削することができ、かつ、回転刃の外周部が最下層の表面から内側に向かって切り進むことができる第２の位置に回転刃がつくまで、ステージとスピンドルとを相対的に移動させる。
(6)回転刃において最下層に接触することができる第２の接触部に向かってノズルから切削水を吐出する。
(7)動作 (5)及び (6)の後に、ステージとスピンドルとを第１の方向とは逆の第２の方向に相対的に移動させて回転刃が最下層を切削することによって、樹脂封止体を切断する。
また、本発明に係る電子部品製造用の切断装置は、上述の切断装置において、回転刃が有する１つの面の側においてノズルが単数個設けられ、第１の接触部と第２の接触部とに向かってノズルが同時に切削水を吐出することを特徴とする。
また、本発明に係る電子部品製造用の切断装置は、上述の切断装置において、回転刃が有する１つの面の側においてノズルが単数個設けられ、第１の接触部の近傍と第２の接触部の近傍とにノズルが移動することを特徴とする。
また、本発明に係る電子部品製造用の切断装置は、上述の切断装置において、回転刃が有する１つの面の側においてノズルが複数個設けられ、複数個のノズルのうち一部分のノズルが第１の接触部に向かって切削水を吐出し、複数個のノズルのうち他のノズルが第２の接触部に向かって切削水を吐出することを特徴とする。
また、本発明に係る電子部品製造用の切断装置は、上述の切断装置において、樹脂封止体は中間層を有し、制御部は次の３つの動作のうちいずれか１つの動作が実行されるように制御することを特徴とする。
(1)回転刃が、最上層と中間層とを第１の方向に沿って切削した後に、最下層を第２の方向に沿って切削する。
(2)回転刃が、最上層を第１の方向に沿って切削した後に、中間層と最下層とを第２の方向に沿って切削する。
(3)回転刃が、最上層と中間層とを第１の方向に沿って切削した後に、中間層と最下層とを第２の方向に沿って切削する。
(1)回転刃が、最上層と中間層とを第１の方向に沿って切削した後に、最下層を第２の方向に沿って切削する。
(2)回転刃が、最上層を第１の方向に沿って切削した後に、中間層と最下層とを第２の方向に沿って切削する。
(3)回転刃が、最上層と中間層とを第１の方向に沿って切削した後に、中間層と最下層とを第２の方向に沿って切削する。
上述した課題を解決するために、本発明に係る電子部品製造用の切断方法は、複数の領域を有する基板と該複数の領域にそれぞれ装着された複数のチップ状部品と封止樹脂とを有する樹脂封止体を複数の領域の境界線に沿って切断して複数の電子部品を製造する電子部品製造用の切断方法であって、基板と封止樹脂とのうち一方からなる最下層をステージに固定する工程と、基板と封止樹脂とのうち他方からなる最上層を回転刃が境界線に重なって切削することができる第１の位置に回転刃がつくまで、ステージとスピンドルとを相対的に移動させる工程と、回転刃が第１の位置についた状態において、回転刃の外周部が最上層の表面から内側に向かって切り進むことができる一方向に回転刃を回転させる工程と、回転刃において最上層に接触することができる第１の接触部に向かって切削水を吐出する工程と、ステージとスピンドルとを第１の方向に相対的に移動させて回転刃が最上層を切削する工程と、最上層を切削した後に、最下層を回転刃が境界線に重なって切削することができ、かつ、回転刃の外周部が最下層の表面から内側に向かって切り進むことができる第２の位置に回転刃がつくまで、ステージとスピンドルとを相対的に移動させる工程と、回転刃において最下層に接触することができる第２の接触部に向かって切削水を吐出する工程と、ステージとスピンドルとを第１の方向とは逆の第２の方向に相対的に移動させて回転刃が最下層を切削することによって、樹脂封止体を切断する工程とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る電子部品製造用の切断方法は、上述の切断方法において、切削水を吐出する工程では、回転刃が有する１つの面の側において固定して設けられた単数個のノズルから切削水を吐出することを特徴とする。
また、本発明に係る電子部品製造用の切断方法は、上述の切断方法において、切削水を吐出する工程では、回転刃が有する１つの面の側において移動可能に設けられた単数個のノズルから切削水を吐出するとともに、単数個のノズルを移動させる工程を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る電子部品製造用の切断方法は、上述の切断方法において、第１の接触部に向かって切削水を吐出する工程では、回転刃が有する１つの面の側において設けられた複数個のノズルのうち一部分のノズルが切削水を吐出し、第２の接触部に向かって切削水を吐出する工程では、複数個のノズルのうち他のノズルが切削水を吐出することを特徴とする。
また、本発明に係る電子部品製造用の切断方法は、上述の切断方法において、樹脂封止体は中間層を有し、最上層を切削する工程において中間層を切削すること、又は、樹脂封止体を切断する工程において中間層を切削することのうち少なくともいずれか１つを実行することを特徴とする。
本発明によれば、回転刃の外周部が最上層の表面から内側に向かって切り進むことができる一方向に回転刃を回転させる状態において、ステージとスピンドルとを第１の方向に相対的に移動させて回転刃が最上層を切削する。続いて、回転刃の外周部が最下層の表面から内側に向かって切り進む状態において、ステージとスピンドルとを第１の方向とは逆の第２の方向に相対的に移動させて回転刃が最下層を切削することによって、樹脂封止体を切断する。したがって、回転刃が最下層の内側から最下層の表面を突き抜けてその表面の外側に向かって回転することに起因するチッピングの発生を抑制することができる。
本発明によれば、従来技術に比べて回転刃と基板とが接触する距離を長くすることができる。したがって、回転刃と基板とが短い距離において接触することに起因するばりの発生を抑制することができる。
回転刃の外周部が最上層の表面から内側に向かって切り進むことができる一方向に回転刃を回転させる状態において、ステージとスピンドルとを第１の方向に相対的に移動させて回転刃が最上層を切削する。続いて、回転刃の外周部が最下層の表面から内側に向かって切り進む状態において、ステージとスピンドルとを第１の方向とは逆の第２の方向に相対的に移動させて回転刃が最下層を切削する。これらによって樹脂封止体を切断する。
［実施例１］
図２を参照して、本発明の実施例１に係る電子部品製造用の切断方法を説明する。本実施例によれば、切断対象物であって２層構造を有する樹脂封止体１を２段階に分けて切断する。制御部ＣＴＬは、少なくとも、回転刃９の回転方向及び回転数と、ステージとスピンドルとの相対的な移動方向及び移動速度とを制御する、制御手段である。
図２を参照して、本発明の実施例１に係る電子部品製造用の切断方法を説明する。本実施例によれば、切断対象物であって２層構造を有する樹脂封止体１を２段階に分けて切断する。制御部ＣＴＬは、少なくとも、回転刃９の回転方向及び回転数と、ステージとスピンドルとの相対的な移動方向及び移動速度とを制御する、制御手段である。
図２（１）に示すように、本実施例では、第１の段階として樹脂封止体１のうち基板２（本実施例では最上層）を切削する。「切削する」という文言は、「厚さ方向の一部分を切削する」こと、及び、「全ての厚さを切削する」ことの双方を意味する（以下同じ。）。「基板２の全ての厚さを切削する」場合は次の２つの態様を含む。第１の態様は、既に切削された部分において、基板２が厚さ方向に完全には切削されずに残った薄い部分が封止樹脂４の上に存在するという態様である。第２の態様は、既に切削された部分において、封止樹脂４が切削されて形成された浅い溝が封止樹脂４の上部に存在するという態様である。これらの態様は、回転軸１０のＺ方向における位置のばらつき等に起因して発生する。
まず、樹脂封止体１のうち封止樹脂４が下側になるようにして、粘着テープ７によってステージ８の上面に樹脂封止体１を固定する。これにより、樹脂封止体１は、封止樹脂４が下側で基板２が上側になるようにしてステージ８の上面に固定される。
次に、樹脂封止体１から離れた右側にスピンドルが位置するように、Ｘ方向に沿ってステージ８を移動させて停止させる。回転刃９を、所定の回転方向（図においては反時計回りの方向）に所定の回転数（例えば、１５０００〜３００００ｒｐｍ）で回転させる。ここでは、回転数を２００００ｒｐｍにする。
次に、ステージ８を＋Ｚ方向に移動させて、回転刃９の外周の下端を所定の位置（Ｚ方向）に到達させた時点で＋Ｚ方向の移動を停止させる。所定の位置としては、樹脂封止体１における基板２と封止樹脂４との境界の位置を目標にする。
次に、ノズル１１から、回転刃９において樹脂封止体１に接触することになる部分に向かって切削水１２を吐出する。この状態で＋Ｘ方向に移動速度（送り速度）ｖでステージ８を移動させて、回転刃９と基板２とを接触させる。引き続いてステージ８を移動させることによって、回転刃９が基板２を切削する。この切削が、切断する工程における第１の段階に相当する。以下、第１の段階において回転刃９と樹脂封止体１とが接触する部分を第１の接触部と呼ぶことにする。なお、ノズル１１としては、図２に示されている回転刃９の手前側のノズル１１の他に、回転刃９の向こう側にも設けられている。
図２（１）に示すように、基板２を切削する過程において、回転刃９の外周部は、基板２の表面（ surface：図では上面）から基板２の内側に向かって切り進み、基板２を切削して溝を形成する。基板２を切削した回転刃９の外周部は、基板２に形成された溝の部分を通過して、基板２の表面に相当するＺ方向の位置から上方へと引き続いて回転して進行する。
図２（１）に示された状態から、引き続いてステージ８を＋Ｘ方向に移動させる。このことによって、樹脂封止体１から離れた左側の位置まで回転刃９を相対的に移動させる。ここまでの工程によって、基板２において図のＸ方向に沿った１本の境界線（図示なし）に重なる溝を、基板２の右端から左端まで形成する。
次に、封止樹脂４の厚さにわずかな寸法を加えた距離だけ、ステージ８を＋Ｚ方向に移動させる。このことによって、Ｚ方向の位置関係を、回転刃９の下端の位置と粘着テープ７の上面からわずかな寸法だけ下がった位置とが同じになるように設定する（図２（２）参照）。回転刃９の回転数を２００００ｒｐｍに維持する。
次に、本実施例の第２の段階として、樹脂封止体１に含まれる封止樹脂４（本実施例では最下層）を切削する。図２（２）に示すように、−Ｘ方向に移動速度（送り速度）ｖでステージ８を移動させることによって、回転刃９を粘着テープ７と封止樹脂４とに接触させる。引き続いてステージ８を移動させることによって、回転刃９が粘着テープ７と封止樹脂４とを切削する。以下、第２の段階において回転刃９と樹脂封止体１とが接触する部分を第２の接触部と呼ぶことにする。本発明が樹脂封止体１を切削する技術に関するものであることから、以下の記載では粘着テープ７を切削することに関する記載を適宜省略する。
図２（２）に示すように、封止樹脂４を切削する過程において、回転刃９が有する外周部は、封止樹脂４が有する表面（ surface：図では下面）から封止樹脂４の内側に向かって切り進み、封止樹脂４を切削して溝を形成する。封止樹脂４を切削した回転刃９の外周部は、封止樹脂４に形成された溝の部分と基板２に形成された溝の部分とを順次通過して進み、基板２の表面に相当する位置から上方へと引き続いて回転して進む。
図２（２）に示された状態から、引き続いてステージ８を−Ｘ方向に移動させる。このことによって、樹脂封止体１から離れた右側の位置まで回転刃９を相対的に移動させる。ここまでの工程により、樹脂封止体１において図のＸ方向に沿った１本の境界線（図示なし）に重なる開口を、樹脂封止体１の左端から右端まで形成する。したがって、樹脂封止体１を切断することができる。
本実施例によれば次の２つの効果が得られる。第１の効果は、チッピングの発生が抑制されることである。この効果は次のようにして得られる。図２（２）に示すように、回転刃９と封止樹脂４との接点において、接線方向の分力Ｆ１と接線に対する垂直方向の分力Ｆ２とが合成された力Ｆ３が、その接点に作用する力に相当する。従来の技術によれば、接点に作用する力ｆ３は封止樹脂４の表面に対して斜め下向きに作用する（図１参照）。一方、本実施例によれば、接点に作用する力Ｆ３は封止樹脂４の表面に対してほぼ平行に作用する（図２（２）参照）。したがって、この接点の封止樹脂４においてチッピングの発生が抑制される。
第２の効果は、銅からなる基板２が有する電極部６におけるばりの発生が抑制されることである。この効果は次のようにして得られると推測される。本実施例によれば、回転刃９と電極部６とが長い距離において接触する。言い換えれば、図２（１）において回転刃９の外周と基板２とが重なって示される部分（左側）の距離が、図１において回転刃９の外周と基板２とが重なって示される部分（左側）の距離よりも、明らかに長くなる。このことにより、回転刃９の表面温度が上昇しにくくなるので、電極部６の銅と回転刃９の表面のダイヤモンド粒子との溶着が抑制される。したがって、ダイヤモンド粒子が切断対象物を切削する機能が保たれるので、電極部６におけるばりの発生が抑制される。
［実施例２］
図３を参照して、本発明の実施例１に係る電子部品製造用の切断方法を説明する。本実施例によれば、切断対象物であって２層構造を有する樹脂封止体１を２段階に分けて切断する。本実施例と実施例１との相違は、樹脂封止体１がステージ８の上面に固定される態様がＺ方向において逆であるという点である。
図３を参照して、本発明の実施例１に係る電子部品製造用の切断方法を説明する。本実施例によれば、切断対象物であって２層構造を有する樹脂封止体１を２段階に分けて切断する。本実施例と実施例１との相違は、樹脂封止体１がステージ８の上面に固定される態様がＺ方向において逆であるという点である。
図３（１）に示すように、本実施例では、第１の段階として樹脂封止体１のうち封止樹脂４（本実施例では最上層）の全ての厚さを切削する。「封止樹脂４の全ての厚さを切削する」という文言は、次の２つの場合を含む。第１の場合は、既に切削された部分において、封止樹脂４が厚さ方向に完全には切削されずに残った薄い部分が基板２の上に存在する場合である。第２の場合は、既に切削された部分において、基板２がわずかに切削されて形成された浅い溝が基板２の上部に存在する場合である。これらの場合は、回転軸１０のＺ方向における位置のばらつき等に起因して発生する。
本実施例では、まず、樹脂封止体１のうち基板２が下側になるようにして、粘着テープ７によってステージ８の上面に樹脂封止体１を固定する。これにより、樹脂封止体１は、基板２が下側で封止樹脂４が上側になるようにしてステージ８の上面に固定される。
次に、樹脂封止体１から離れた右側にスピンドルが位置するように、Ｘ方向に沿ってステージ８を移動させて停止させる。回転刃９を、所定の回転方向（図においては反時計回りの方向）に所定の回転数（例えば、１５０００〜３００００ｒｐｍ）で回転させる。ここでは、回転数を２００００ｒｐｍにする。
次に、ステージ８を＋Ｚ方向に移動させて、回転刃９の外周の下端を所定の位置（Ｚ方向）に到達させた時点で＋Ｚ方向の移動を停止させる。所定の位置としては、樹脂封止体１における封止樹脂４と基板２との境界の位置を目標にする。
次に、＋Ｘ方向に移動速度（送り速度）ｖでステージ８を移動させて、回転刃９と封止樹脂４とを接触させる。引き続いてステージ８を移動させることによって、回転刃９が封止樹脂４を切削する。
図３（１）に示すように、封止樹脂４を切削する過程において、回転刃９が有する外周部は、封止樹脂４の表面（ surface：図では上面）から封止樹脂４の内側に向かって切り進み、封止樹脂４を切削して溝を形成する。封止樹脂４を切削した回転刃９の外周部は、封止樹脂４に形成された溝の部分を通過して、封止樹脂４の表面に相当するＺ方向の位置から上方へと引き続いて回転して進行する。
図３（１）に示された状態から、引き続いてステージ８を＋Ｘ方向に移動させる。このことによって、樹脂封止体１から離れた左側の位置まで回転刃９を相対的に移動させる。ここまでの工程によって、封止樹脂４において図のＸ方向に沿った１本の境界線（図示なし）に重なる溝を、封止樹脂４の右端から左端まで形成する。
次に、基板２の厚さにわずかな寸法を加えた距離だけ、ステージ８を＋Ｚ方向に移動させる。このことによって、Ｚ方向の位置関係を、回転刃９の下端の位置と粘着テープ７の上面からわずかな寸法だけ下がった位置とが同じになるように設定する。回転刃９の回転数を２００００ｒｐｍに維持する。
次に、本実施例の第２の段階として、樹脂封止体１に含まれる基板２（本実施例では最下層）を切削する。図３（２）に示すように、−Ｘ方向に移動速度（送り速度）ｖでステージ８を移動させることによって、回転刃９を粘着テープ７と基板２とに接触させる。引き続いてステージ８を移動させることによって、回転刃９が粘着テープ７と基板２とを切削する。
図３（２）に示すように、基板２を切削する過程において、回転刃９の外周部は、基板２が有する表面（ surface：図では下面）から基板２の内側に向かって切り進み、基板２を切削して溝を形成する。基板２を切削した回転刃９の外周部は、基板２に形成された溝の部分と封止樹脂４に形成された溝の部分とを順次通過して進み、封止樹脂４の表面に相当する位置から上方へと引き続いて回転して進む。
図３（２）に示された状態から、引き続いてステージ８を−Ｘ方向に移動させる。このことによって、樹脂封止体１から離れた右側の位置まで回転刃９を相対的に移動させる。ここまでの工程により、樹脂封止体１において図のＸ方向に沿った１本の境界線（図示なし）に重なる開口を、樹脂封止体１の左端から右端まで形成する。したがって、樹脂封止体１を切断することができる。
本実施例によれば、次の２つの効果が得られる。第１の効果は、チッピングの発生が抑制されることである。第１の効果として、封止樹脂４の表面におけるチッピングの発生が抑制される。この効果は、封止樹脂４の表面において、図１に示された斜め下向きに作用する力ｆ３が発生しないことによって得られる。
加えて、第１の効果の別の態様として、基板２が硬くて脆い物性を有する材料（例を挙げればセラミックス基板等）からなる場合に、基板２の表面におけるチッピングの発生が抑制される。この効果は次のようにして得られる。図３（２）に示すように、回転刃９と基板２との接点において、接線方向の分力Ｆ１と接線に対する垂直方向の分力Ｆ２とが合成された力Ｆ３が、その接点に作用する力に相当する。従来の技術によれば、接点に作用する力（図１のｆ３参照）は基板２の表面に対して斜め下向きに作用する（このことは、図１に示された樹脂封止体１を上下逆にした状態について考えてみれば自明である）。一方、本実施例によれば、接点に作用する力Ｆ３は基板２の表面に対してほぼ平行に作用する（図３（２）参照）。したがって、この接点の基板２においてチッピングの発生が抑制される。
第２の効果は、銅からなる基板２が有する電極部６におけるばりの発生が抑制されることである。この効果は次のようにして得られると推測される。本実施例によれば、回転刃９と電極部６とが長い距離において接触する。言い換えれば、図３（２）において回転刃９の外周と基板２とが重なって示される部分（右側）の距離が、図１において回転刃９の外周と基板２とが重なって示される部分（左側）の距離よりも、明らかに長くなる。このことにより、回転刃９の表面温度が上昇しにくくなるので、電極部６の銅と回転刃９の表面のダイヤモンド粒子との溶着が抑制される。したがって、ダイヤモンド粒子が切断対象物を切削する機能が保たれるので、電極部６におけるばりの発生が抑制される。
［実施例３］
図４を参照して、本発明の実施例３に係る電子部品製造用の切断方法を説明する。本実施例によれば、切断対象物である樹脂封止体１３を３段階に分けて切断する。本実施例と実施例１との相違は、樹脂封止体１３が３層構造を有することである。図４に示されるように、樹脂封止体１３は、基板２（本実施例では最下層）と、反射用部材１４（本実施例では中間層）と、封止樹脂４（本実施例では最上層）とからなる３層構造を有する。
図４を参照して、本発明の実施例３に係る電子部品製造用の切断方法を説明する。本実施例によれば、切断対象物である樹脂封止体１３を３段階に分けて切断する。本実施例と実施例１との相違は、樹脂封止体１３が３層構造を有することである。図４に示されるように、樹脂封止体１３は、基板２（本実施例では最下層）と、反射用部材１４（本実施例では中間層）と、封止樹脂４（本実施例では最上層）とからなる３層構造を有する。
図４に示されるように、反射用部材１４には各領域５を単位として凹部１５が形成されている。各凹部１５においては基板２の上面が露出する。その露出した上面に、ダイボンディング用パッド１６とワイヤボンディング用パッド１７とが形成されている。ダイボンディング用パッド１６は、貫通配線１８によって、基板２の下面に形成された外部端子１９に接続されている。ワイヤボンディング用パッド１７は、貫通配線２０によって、基板２の下面に形成された外部端子２１に接続されている。ダイボンディング用パッド１６には、例えば、ＬＥＤチップやレーザダイオードチップからなる発光素子２２が装着されている。発光素子２２の上面に形成されたパッド（図示なし）とワイヤボンディング用パッド１７とは、金線等からなるワイヤ２３によって接続されている。封止樹脂４は、各領域において形成され凸レンズとして機能するレンズ部２４と、各レンズ部２３同士を連通する板状の連通部２５とによって構成される。
本実施例では次のようにして樹脂封止体１３を切削する。まず、第１の段階として樹脂封止体１３のうち封止樹脂４における連通部２５の全ての厚さを切削する。第１の段階においては、図３（１）に示された回転刃９の外周の下端の位置（Ｚ方向）が図４に示された位置Ａになることを目標にする。封止樹脂４を切削する過程において、回転刃９の外周部は、封止樹脂４の表面（ surface：図では上面）から封止樹脂４の内側に向かって切り進み、封止樹脂４を切削して溝を形成する。封止樹脂４を切削した回転刃９の外周部は、封止樹脂４に形成された溝の部分を通過して、封止樹脂４の表面に相当するＺ方向の位置から上方へと引き続いて回転して進行する（図３（１）を参照）。この段階においては、＋Ｘ方向に移動速度（送り速度）ｖでステージ（図示なし）を移動させる。したがって、樹脂封止体１３は＋Ｘ方向に移動速度ｖで移動する。
次に、第２の段階として樹脂封止体１３のうち基板２と反射用部材１４とを切削する。第２の段階においては、図３（１）に示された回転刃９の外周の下端の位置（Ｚ方向）が図４に示された位置Ｃよりもわずかに下側になることを目標にする。この段階においては−Ｘ方向に移動速度ｖでステージ（図示なし）を移動させる。したがって、樹脂封止体１３は−Ｘ方向に移動速度ｖで移動する。
基板２と反射用部材１４とを切削する過程において、回転刃９の外周部は、基板２が有する表面（ surface：図では下面）から基板２の内側に向かって切り進み、基板２と反射用部材１４とを切削する。基板２と反射用部材１４とを切削した回転刃９の外周部は、封止樹脂４に形成された溝の部分を通過して進む。最終的に、基板２を切削した回転刃９の外周部は、封止樹脂４の表面に相当する位置から上方へと引き続いて回転して進む。
本実施例によれば、実施例１及び実施例２と同様に、第１に、基板２においてチッピングの発生が抑制される。第２に、図１に示された電極部６に相当する、ダイボンディング用パッド１６とワイヤボンディング用パッド１７と貫通配線１８、２０と外部端子１９、２１とにおけるばりの発生が抑制される。
本実施例では、発光素子２２の上面に形成されたパッド（図示なし）とワイヤボンディング用パッド１７とを、ワイヤ２３を使用したワイヤボンディングによって接続した。ワイヤボンディングに代えてフリップチップボンディングを使用してもよい。
なお、本実施例の変形例として、第１の段階として樹脂封止体１３のうち封止樹脂４と反射用部材１４とを切削し、第２の段階として樹脂封止体１３のうち基板２を切削してもよい。第１の段階においては、図３（１）に示された回転刃９の外周の下端の位置（Ｚ方向）が図４に示された位置Ｂになることを目標にする。
また、別の変形例として、第１の段階として封止樹脂４と反射用部材１４の一部分とを切削し、第２の段階として反射用部材１４の残りの部分と基板２とを切削してもよい。この場合には、第２の段階において、回転刃９が、反射用部材１４の表面（ surface：反射用部材１４の残りの部分の上面）から内側に向かって切り進み、基板２を完全に切削した後に、反射用部材１４の内側から反射用部材１４の表面を突き抜けてその表面の外側の空間に向かって回転する。この変形例は、封止樹脂４よりも反射用部材１４の方が良好な被削性を有する場合に（言い換えれば封止樹脂４よりも反射用部材１４においてチッピングやばり等が発生しにくい場合に）有効である。
また、別の変形例として、第１の段階として封止樹脂４の一部分を切削し、第２の段階として封止樹脂４の残りの部分と反射用部材１４と基板２とを切削してもよい。この変形例は、反射用部材１４よりも封止樹脂４の方が良好な被削性を有する場合に有効である。
また、更に別の変形例として、第１の段階として封止樹脂４と反射用部材１４と基板２の一部分とを切削し、第２の段階として基板２の残りの部分を切削してもよい。この変形例は、反射用部材１４よりも基板２の方が良好な被削性を有する場合に有効である。
ここまで説明した各変形例に関連して、第１の段階として基板２の一部分を切削すること、及び、第１の段階として基板２と封止樹脂４の一部分とを切削することについては、図２に示された実施例に適用することができる。
また、ここまで説明した各変形例に関連して、第１の段階として封止樹脂４の一部分を切削すること、及び、第１の段階として封止樹脂４と基板２の一部分とを切削することについては、図３に示された実施例に適用することができる。
なお、ここまで説明した各実施例においては、切断対象物である樹脂封止体１が２層構造又は３層構造を有する場合について説明した。これに限らず、樹脂封止体１が４層以上の構造を有する場合において本発明を適用することができる。これらの場合においては、制御部ＣＴＬが、回転刃９の回転数及び回転方向と、ステージとスピンドルとの相対的な移動方向とを、次のように制御する。第１に、最上層又は最上層を含む複数の層を切削する段階において、回転刃の外周部が最上層の表面から内側に向かって切り進む。第２に、最下層又は最下層を含む複数の層を切削する段階において、回転刃の外周部が最下層の表面から内側に向かって切り進む。
また、図のＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向に沿ってステージ８を移動させた。これに代えて、回転刃９が取り付けられているスピンドル（図示なし）を図のＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向に沿って移動させてもよい。更に、ステージ８とスピンドルとの双方を図のＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向に沿って移動させてもよい。これらの態様によって、ステージ８とスピンドルとを、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向に沿って相対的に移動させればよい。
また、基板２を切断する場合と封止樹脂４を切断する場合とにおいて、回転刃９の回転数を同じであることとした。これに代えて、樹脂封止体１、１３を構成する材料の組合せに応じて、最上層を切断する場合と、最下層を切断する場合と（加えて、中間層がある場合にはその中間層を切断する場合と）において異なる回転数を採用してもよい。
例として、図２に示された樹脂封止体１を切断する場合について説明する。基板２としてガラスエポキシ積層板を基材とするプリント基板が使用され、封止樹脂４としてエポキシ樹脂が使用された樹脂封止体１の場合には、第１の段階と第２の段階とで同じ回転数を採用することができる。
別の例として、図４に示された樹脂封止体１３の一例を切断する場合を説明する。樹脂封止体１３においては、基板２として、硬くて脆い物性を有するセラミックス基板が使用される。反射用部材１４としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂等が使用される。封止樹脂４として、反射用部材１４よりも柔らかくて粘り気を有するシリコーン系樹脂が使用される。この場合には、回転刃の回転数を大きくして封止樹脂４を切削すると、封止樹脂４の変形やはがれ等が発生するおそれがある。また、回転刃の回転数を大きくして基板２を切削すると、基板２のチッピングが発生するおそれがある。したがって、この場合には、例えば、封止樹脂４を切断する場合、基板２を切断する場合、反射用部材１４を切断する場合の順に、回転刃の回転数を大きくすることが好ましい。
また、樹脂封止体１、１３を構成する材料の組合せに応じて、ステージ８とスピンドルとをＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向に沿って相対的に移動させる速度を変えることもできる。
また、樹脂封止体１の全体形状としては、ＩＣ、表面実装型トランジスタ、表面実装型コンデンサ等を製造する場合における板状（平板状）が代表的である（図２、３参照）。これに限らず、樹脂封止体１の全体形状が、光半導体素子を製造する場合における、凸レンズとして機能する複数の突起を有する形状等であってもよい（図４参照）。
また、ノズル１１の態様としては、第１の接触部と第２の接触部とのそれぞれに対応する２個の管状のノズルを設けるという構成を採用してもよい。また、１個の管状のノズルを設けて、第１の接触部と第２の接触部とのそれぞれに対応する位置にそのノズルを移動可能にするという構成を採用してもよい。これらの構成によれば、大きな厚さを有する樹脂封止体１を切断する場合において、最適な箇所に切削水を供給することによって切削水の消費量を削減するという効果が得られる。なぜなら、大きな厚さを有する樹脂封止体１を切断する場合には第１の接触部と第２の接触部とが離れているので、図２及び図３の構成を採用した場合には不要な箇所にまで切削水を供給することになるからである。なお、大きな厚さを有する樹脂封止体１としては、電力制御用の半導体素子（ＩＣ、トランジスタ等）や、輸送機器を対象とした内燃機関制御用、電動機制御用、制動システム制御用のＩＣ等が挙げられる。
また、樹脂封止体１をステージ８に固定する方式として、粘着テープを使用せずに樹脂封止体１を吸着してもよい（特許文献１の段落［００１５］参照）。この場合には、切断される部分である各境界線５に平面視して重なるようにして、ステージ８の上面に、回転刃９の外周部が収容される溝を形成する。
また、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。
１、１３ 樹脂封止体
２ 基板（最上層、最下層）
３ 領域
４ 封止樹脂（最下層、最上層）
５ 境界線
６ 電極部
７ 粘着テープ
８ ステージ
９ 回転刃
１０ 回転軸
１１ ノズル
１２ 切削水
１４ 反射用部材（中間層）
１５ 凹部
１６ ダイボンディング用パッド
１７ ワイヤボンディング用パッド
１８、２０ 貫通配線
１９、２１ 外部端子
２２ 発光素子
２３ ワイヤ
２４ レンズ部
２５ 連通部
Ａ、Ｂ、Ｃ 位置
ＣＴＬ 制御部
ｖ 送り速度
２ 基板（最上層、最下層）
３ 領域
４ 封止樹脂（最下層、最上層）
５ 境界線
６ 電極部
７ 粘着テープ
８ ステージ
９ 回転刃
１０ 回転軸
１１ ノズル
１２ 切削水
１４ 反射用部材（中間層）
１５ 凹部
１６ ダイボンディング用パッド
１７ ワイヤボンディング用パッド
１８、２０ 貫通配線
１９、２１ 外部端子
２２ 発光素子
２３ ワイヤ
２４ レンズ部
２５ 連通部
Ａ、Ｂ、Ｃ 位置
ＣＴＬ 制御部
ｖ 送り速度
Claims (10)
- 複数の領域を有する基板と該複数の領域にそれぞれ装着された複数のチップ状部品と封止樹脂とを有する樹脂封止体を前記複数の領域の境界線に沿って切断して複数の電子部品を製造する際に使用され、前記樹脂封止体が固定されるステージと、回転軸を有するスピンドルと、前記回転軸に固定された回転刃と、前記ステージと前記スピンドルとを相対的に移動させる駆動機構と、前記駆動機構による移動と前記回転軸の回転とを少なくとも制御する制御部とを備える電子部品製造用の切断装置であって、
前記回転刃と前記樹脂封止体とが接触する部分に切削水を吐出するノズルを備え、
前記制御部は次の動作が実行されるように制御することを特徴とする電子部品製造用の切断装置。
(1)前記基板と前記封止樹脂とのうち一方からなる最下層が前記ステージに固定された状態において、前記基板と前記封止樹脂とのうち他方からなる最上層を前記回転刃が前記境界線に重なって切削することができる第１の位置に前記回転刃がつくまで、前記ステージと前記スピンドルとを相対的に移動させる。
(2)前記回転刃が前記第１の位置についた状態において、前記回転刃の外周部が前記最上層の表面から内側に向かって切り進むことができる一方向に前記回転刃を回転させる。
(3)前記回転刃において前記最上層に接触することができる第１の接触部に向かって前記ノズルから前記切削水を吐出する。
(4)前記動作 (2)及び (3)の後に、前記ステージと前記スピンドルとを第１の方向に相対的に移動させて前記回転刃が少なくとも前記最上層を切削する。
(5)少なくとも前記最上層が切削された後に、前記最下層を前記回転刃が前記境界線に重なって切削することができ、かつ、前記回転刃の外周部が前記最下層の表面から内側に向かって切り進むことができる第２の位置に前記回転刃がつくまで、前記ステージと前記スピンドルとを相対的に移動させる。
(6)前記回転刃において前記最下層に接触することができる第２の接触部に向かって前記ノズルから前記切削水を吐出する。
(7)前記動作 (5)及び (6)の後に、前記ステージと前記スピンドルとを前記第１の方向とは逆の第２の方向に相対的に移動させて前記回転刃が少なくとも前記最下層を切削することによって、前記樹脂封止体を切断する。 - 請求項１に記載された電子部品製造用の切断装置において、
前記回転刃が有する１つの面の側において前記ノズルが単数個設けられ、
前記第１の接触部と前記第２の接触部とに向かって前記ノズルが同時に前記切削水を吐出することを特徴とする電子部品製造用の切断装置。 - 請求項１に記載された電子部品製造用の切断装置において、
前記回転刃が有する１つの面の側において前記ノズルが単数個設けられ、
前記第１の接触部の近傍と前記第２の接触部の近傍とに前記ノズルが移動することを特徴とする電子部品製造用の切断装置。 - 請求項１に記載された電子部品製造用の切断装置において、
前記回転刃が有する１つの面の側において前記ノズルが複数個設けられ、
前記複数個のノズルのうち一部分のノズルが前記第１の接触部に向かって前記切削水を吐出し、
前記複数個のノズルのうち他のノズルが前記第２の接触部に向かって前記切削水を吐出することを特徴とする電子部品製造用の切断装置。 - 請求項１〜４のいずれか１つに記載された電子部品製造用の切断装置において、
前記樹脂封止体は中間層を有し、
前記制御部は次の３つの動作のうちいずれか１つの動作が実行されるように制御することを特徴とする電子部品製造用の切断装置。
(1)前記回転刃が、前記最上層と前記中間層とを前記第１の方向に沿って切削した後に、前記最下層を前記第２の方向に沿って切削する。
(2)前記回転刃が、前記最上層を前記第１の方向に沿って切削した後に、前記中間層と前記最下層とを前記第２の方向に沿って切削する。
(3)前記回転刃が、前記最上層と前記中間層とを前記第１の方向に沿って切削した後に、前記中間層と前記最下層とを前記第２の方向に沿って切削する。 - 複数の領域を有する基板と該複数の領域にそれぞれ装着された複数のチップ状部品と封止樹脂とを有する樹脂封止体を前記複数の領域の境界線に沿って切断して複数の電子部品を製造する電子部品製造用の切断方法であって、
前記基板と前記封止樹脂とのうち一方からなる最下層を、スピンドルに対向して配置されたステージの側に向けて、前記樹脂封止体を前記ステージに固定する工程と、
前記スピンドルが有する回転軸に取り付けられた回転刃が前記基板と前記封止樹脂とのうち他方からなる最上層を前記境界線に重なって切削することができる第１の位置につくまで、前記ステージと前記スピンドルとを相対的に移動させる工程と、
前記回転刃が前記第１の位置についた状態において、前記回転刃の外周部が前記最上層の表面から内側に向かって切り進むことができる一方向に前記回転刃を回転させる工程と、
前記回転刃において前記最上層に接触することができる第１の接触部に向かって切削水を吐出する工程と、
前記ステージと前記スピンドルとを第１の方向に相対的に移動させて前記回転刃が少なくとも前記最上層を切削する工程と、
少なくとも前記最上層を切削した後に、前記最下層を前記回転刃が前記境界線に重なって切削することができ、かつ、前記回転刃の外周部が前記最下層の表面から内側に向かって切り進むことができる第２の位置に前記回転刃がつくまで、前記ステージと前記スピンドルとを相対的に移動させる工程と、
前記回転刃において前記最下層に接触することができる第２の接触部に向かって前記切削水を吐出する工程と、
前記ステージと前記スピンドルとを前記第１の方向とは逆の第２の方向に相対的に移動させて前記回転刃が少なくとも前記最下層を切削することによって、前記樹脂封止体を切断する工程とを備えることを特徴とする電子部品製造用の切断方法。
- 請求項６に記載された電子部品製造用の切断方法において、
前記切削水を吐出する工程では、前記回転刃が有する１つの面の側において固定して設けられた単数個のノズルから切削水を吐出することを特徴とする電子部品製造用の切断方法。 - 請求項６に記載された電子部品製造用の切断方法において、
前記切削水を吐出する工程では、前記回転刃が有する１つの面の側において移動可能に設けられた単数個のノズルから切削水を吐出するとともに、
前記単数個のノズルを移動させる工程を備えることを特徴とする電子部品製造用の切断方法。 - 請求項６に記載された電子部品製造用の切断方法において、
前記第１の接触部に向かって前記切削水を吐出する工程では、前記回転刃が有する１つの面の側において設けられた複数個のノズルのうち一部分のノズルが前記切削水を吐出し、
前記第２の接触部に向かって前記切削水を吐出する工程では、前記複数個のノズルのうち他のノズルが前記切削水を吐出することを特徴とする電子部品製造用の切断方法。 - 請求項６〜９のいずれか１つに記載された電子部品製造用の切断方法において、
前記樹脂封止体は中間層を有し、
前記最上層を切削する工程において前記中間層を切削すること、又は、前記樹脂封止体を切断する工程において前記中間層を切削することのうち少なくともいずれか１つを実行することを特徴とする電子部品製造用の切断方法。
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