JP6173174B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、パッケージ基板やセラミックス基板等の板状の被加工物を切削するのに適した切削装置に関する。

半導体デバイス製造プロセスや各種の電子部品製造プロセスにおいて、極薄の切削ブレードを高速回転して被加工物を個々のチップや製品に分割するダイシングソーと呼ばれる切削装置は、重要な加工装置であり欠かすことができない。

この種の切削装置では、ボンド材とボンド材中に多量に含まれる微小の砥粒（ダイアモンドやＳｉＣ等）で構成される刃先の厚さ２０〜３００μｍの切削ブレードを高速で回転しながら、被加工物（半導体ウエーハ、ガラス、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）基板やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）基板等のパッケージ基板、セラミックス等）の分割予定ラインをミクロンレベルで粉砕除去し、個々のチップや製品に分割する。

切削装置で切削して分割する被加工物の内、切削加工後のデバイスチップの取扱いが比較的ラフでも問題ないものもある。例えば、ＣＳＰ基板やＢＧＡ基板等のパッケージ基板、セラミックス基板などがそれに当たる。

これらの基板では、ダイシングテープを介さずに直接チャックテーブル上に基板を吸引固定し、分割後チップを直接搬送して、洗浄後チップケース等に収容するテープレスの切削装置もある（例えば、特許第４３８８６４０号参照）。

被加工物の切削加工では、被加工物が微細な切削屑となって除去されて分割されるため、切削屑を除去するために、被加工物に洗浄液等の流体を噴射するウォーターカーテンが加工領域と搬送領域との間に配設され、加工された被加工物を洗浄する。

また、直接チャックテーブルに被加工物を吸引して固定し、分割後、チップに向かってチップ飛ばしノズルから流体を吹き付けてチップを直接チップケースに移動させる切削装置も提案されている（例えば、特開２０１３−２１９２０１号公報参照）。この場合、通常用いるダイシングテープが不要になるため、消耗品の削減、貼り付け工数の削減及びコスト削減等につながる。

特許第４３８８６４０号公報 特開２００３−２３４３０８号公報 特開２０１３−２１９２０１号公報

ウォーターカーテンやチップ飛ばしノズルのような流体を噴射するノズルは、被加工物に近い方が流体の勢いが強いため、その効果は高い。しかし、被加工物をチャックテーブルに着脱する際には、チップ飛ばしノズルが邪魔になるため、ノズルとチャックテーブルとの間隔は広い方が作業がしやすいが、引用文献３に開示されたチップ飛ばしノズルは撮像ユニットに固定的に取り付けられているため、被加工物をチャックテーブルから着脱する際に、撮像ユニットを待避させる必要があり、チップ飛ばし工程を実施した直後に被加工物を離脱させることができなかった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、流体噴射ノズルの効果を最大限発揮しつつ、被加工物をチャックテーブルに着脱させる際の作業性を工程を増やすことなく確保することのできる切削装置を提供することである。

本発明によると、装置ハウジングと、該装置ハウジング内に配設され板状の被加工物を保持する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切削して個々のチップに分割する切削手段と、該切削手段で切削加工する切削領域と被加工物を該チャックテーブルに対して搬出入する搬出入領域との間で該チャックテーブルを移動させる移動手段と、を有する切削装置であって、該搬出入領域と該切削領域との境界付近に上下動可能に配設され、該チャックテーブルに上方から流体を噴射する流体噴射ノズルと、該搬出入領域の上方に開口し被加工物が搬出入される搬出入口と、該搬出入口を開閉する上下可動式の開閉蓋と、からなる該装置ハウジングに配設された搬出入受け入れ機構と、を具備し、該開閉蓋は、蓋本体と、該蓋本体を該装置ハウジングに回動自在に連結する蝶番部と、該蓋本体の内側に配設され該流体噴射ノズルと係合し、該開閉蓋の開閉と該流体噴射ノズルの上下動とを連動させる係合部と、を含み、該開閉蓋を閉めると該流体噴射ノズルが下降して該チャックテーブルに近接し、該開閉蓋を開けると該流体噴射ノズルが上昇して該チャックテーブルから離間することを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、該流体噴射ノズルは、該チャックテーブルから上方に離間する向きに付勢されて配設され、該蓋本体の該係合部は、該開閉蓋を閉めると該流体噴射ノズルを下方へ押圧する。

本発明の切削装置によると、開閉蓋の開閉動作と流体噴射ノズルのチャックテーブルに対する距離を連動させることができるため、開閉蓋を閉め、チャックテーブルに保持された被加工物を加工する際は、流体噴射ノズルとチャックテーブルとの間の距離を近づけることができ、開閉蓋を開け、被加工物をチャックテーブルに着脱する際は、流体噴射ノズルとチャックテーブルとの間の距離を離間させることができ、流体噴射ノズルの効果を最大限発揮しつつ、被加工物をチャックテーブルに着脱させる際の作業性を確保することができるという効果を奏する。

本発明実施形態に係る切削装置の外観斜視図である。 開閉蓋を開けた状態の切削装置の外観斜視図である。 装置ハウジングを取り外した状態の切削装置の斜視図である。 本発明第１実施形態の開閉蓋と流体噴射ノズルとの連動関係を説明する側面図である。 本発明第２実施形態の開閉蓋と流体噴射ノズルとの連動関係を説明する側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態に係る切削装置の外観斜視図が示されている。切削装置２は、ベース４と、ベース４上に取り付けられた装置ハウジング５とを有している。装置ハウジング５の前面には、装置に対する指示を入力するとともに装置の稼働状況を表示するタッチパネル式の表示モニタ７が配設されている。

切削装置２のベース４の前方部分を覆うように搬出入受け入れ機構５０が配設されている。搬出入受け入れ機構５０は、図４に示すように、搬出入領域８ａの上方に開口し被加工物が搬出入される搬出入口５１と、搬出入口５１を開閉する上下回動式の開閉蓋５２とから構成される。搬出入受け入れ機構５０の両側には、閉鎖された開閉蓋５２と面一となるように嵩上げ部５３が配設されている。

図２の示すように、取っ手６２をつかんで開閉蓋５２を開けると、チャックテーブル６、チップケース１４、被加工物をチャックテーブル６に対して搬出入する搬出入領域８ａ等が露出する。

次に、図３を参照して、装置ハウジング５を取り外した状態の切削装置２の詳細構造について説明する。切削装置２は、２つの切削ブレードが対向して配設されたフェイシングデュアルスピンドルタイプの切削装置である。

切削装置２のベース４には、チャックテーブル６が図示しない加工送り機構によりＸ軸方向に往復動可能に配設されている。チャックテーブル６は、パッケージ基板等の板状の被加工物をダイシングテープを介さずに直接吸引保持するタイプである。

チャックテーブル６にはＣＳＰ基板等の板状の被加工物１１が吸引保持されて、切削ブレードにより切削されることによりチップに分割される。チャックテーブル６の周囲には分割されたチップを一時的に収容するチップケース１４が配設されている。

チップケース１４の下にはウォーターカバー１５が配設されており、このウォーターカバー１５とベース４に渡り蛇腹１６が連結されている。蛇腹１６の一端にはチップケース１４から落とされたチップを収容するネット１８が配設されている。

チャックテーブル６は回転可能であるとともに、チャックテーブル６上に被加工物１１を搭載する搬出入領域（オリジナルポジション）８ａと、被加工物１１を切削する切削領域８ｂとの間でＸ軸方向に移動される。

２０は複数の噴射孔２０ａを有する流体噴射ノズルであり、チップに分割された被加工物１１を吸引保持したチャックテーブル６の吸引保持を解除した後、噴射孔２０ａから水とエアーからなる２流体を搬出入領域と加工領域との間を移動するチャックテーブル６に噴射することによりチップケース１４中に収容されたチップをネット１８中に落下させる。

ベース４の後方には門型形状のコラム２２が立設されている。コラム２２にはＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール２４が固定されている。コラム２２にはガイドレール２４に沿って第１Ｙ軸移動ブロック２６がボールねじ２８と図示しないパルスモータとからなる第１Ｙ軸移動機構３２によりＹ軸方向に移動可能に搭載されている。

第１Ｙ軸移動ブロック２６にはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３４が固定されている。第１Ｙ軸移動ブロック２６上には、第１Ｚ軸移動ブロック３６がボールねじ３８とパルスモータ４０とからなる第１Ｚ軸移動機構４２によりガイドレール３４に案内されてＺ軸方向に移動可能に搭載されている。

第１Ｚ軸移動ブロック３６には第１切削ユニット４４及び第１アライメントユニット４６が取り付けられている。４５は第１切削ユニット４４のスピンドルを収容するスピンドルハウジングであり、スピンドルの先端には第１切削ブレード４８が装着されている。

門型コラム２２には更に、第２Ｙ軸移動ブロック２６ａがボールねじ２８ａとパルスモータ３０ａとからなる第２Ｙ軸移動機構３２ａによりガイドレール２４に案内されてＹ軸方向に移動可能に搭載されている。

第２Ｙ軸移動ブロック２６ａにはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３４ａが固定されている。第２Ｙ軸移動ブロック２６ａ上には、第２Ｚ軸移動ブロック３６ａがボールねじ３８ａ及びパルスモータ４０ａとからなる第２Ｚ軸移動機構４２ａによりガイドレール３４ａに案内されてＺ軸方向に移動可能に搭載されている。

第２Ｚ軸移動ブロック３６ａには第２切削ユニット４４ａが取り付けられている。４５ａは第２切削ユニット４４ａのスピンドルを収容するスピンドルハウジングであり、スピンドルの先端には図示しない第２切削ブレードが着脱可能に装着されている。

図４（Ａ）に示すように、装置ハウジング５は、搬出入領域８ａの上方に開口し被加工物１１が搬出入される搬出入口５１と、搬出入口５１を開閉する上下可動式の開閉蓋５２とからなる搬出入受け入れ機構５０を備えている。

開閉蓋５２は蝶番５８により装置ハウジング５に回動可能に取り付けられている。開閉蓋５２を開けた状態では、取っ手６２が装置ハウジング５の垂直部分に当接した状態で開閉蓋５２が開いた状態のまま維持される。

チャックテーブル６に上方から流体を噴射する流体噴射ノズル２０は、搬出入領域８ａと切削領域８ｂとの境界付近に上下動可能に配設されている。即ち、流体噴射ノズル２０は、その両端部で先端に屈曲部５４ａを有する支持部材５４で支持されており、支持部材５４はばねが配設されて図４で時計回り方向に付勢されている蝶番５６によりベース４に回動可能に取り付けられている。

開閉蓋５２の内側の最下端部両側には支持部材５４に常に係合する係合部材６０が固定されている。図４（Ａ）に示すように、開閉蓋５２が開いた状態では、支持部材５４が時計回り方向に付勢されて流体噴射ノズル２０は上昇位置に位置付けられ、支持部材５４の時計回り方向の付勢力は係合部材６０に当接することにより規制されている。

この状態では、搬出入領域８ａの上方に位置する搬出入口５１が大きく開けられており、さらに流体噴射ノズル２０は上昇位置にあるため、流体噴射ノズル２０とチャックテーブル６との間の距離が離間しており、被加工物１１をチャックテーブル６に着脱させる際の作業性を確保することができる。

図４（Ｂ）に示すように、開閉蓋５２を閉めると、開閉蓋５２の内側に固定された係合部材６０が支持部材５４に係合しながら開閉蓋５２が閉められるため、支持部材５４は蝶番５６に介装されたばねの付勢力に抗して反時計回り方向に回動し、流体噴射ノズル２０は下降位置に位置付けられる。尚、図４（Ｂ）に示した状態に開閉蓋５２を閉めると、開閉蓋５２は図示しないロック機構によりロックされる。

この状態では、流体噴射ノズル２０とチャックテーブル６との距離が近くなるため、流体噴射ノズル２０の噴射孔２０ａから噴射される流体により被加工物１１を分割して得られた個々のチップを吹き飛ばすのに効果的である。

図５を参照すると、本発明第２実施形態の搬出入受け入れ機構５０Ａの側面図が示されている。図５（Ａ）は開閉蓋５２が開いた状態を、図５（Ｂ）は開閉蓋５２が閉じた状態をそれぞれ示している。

本実施形態の搬出入受け入れ機構５０Ａは、支持部材５４に開閉蓋５２に取り付けた係合部材６０Ａに常に係合するフック６４を固定した点が上述した第１実施形態と相違する。係合部材６０Ａの形状も、図４に示した係合部材の形状と微妙に相違する。

このように本実施形態では支持部材５４に係合部材６０Ａに常に係合するフック６４を固定したため、蝶番５６Ａに流体噴射ノズル２０を時計回り方向に付勢するばねを設ける必要がない。

図５（Ａ）に示す開閉蓋５２が開いた状態では、流体噴射ノズル２０は上昇位置まで回動され、さらにフック６４が係合部材６０Ａに上方から係合した状態で開閉蓋５２は開いた状態に維持される。

この状態では、第１実施形態と同様に、流体噴射ノズル２０とチャックテーブル６との間の距離が大きく離間するため、被加工物１１をチャックテーブル６に着脱させる際の作業性を確保することができる。

図５（Ａ）に示した状態から、開閉蓋５２を閉めると、フック６４が開閉蓋５２に押されて支持部材５４に取り付けられた流体噴射ノズル２０は下降位置に位置付けられる。この状態では、流体噴射ノズル２０とチャックテーブル６との距離が近いため、流体噴射ノズル２０の噴射孔２０ａから流体を噴射させて、チップをチャックテーブル６上から効果的に吹き飛ばすことができる。

また、図５（Ｂ）に示した開閉蓋５２を閉めた状態から、取っ手６２を持って開閉蓋５２を開けると、開閉蓋５２に固定した係合部材６０Ａがフック６４に係合しながら開閉蓋５２が開けられるため、流体噴射ノズル２０を上昇位置に回動させることができる。

上述した第１実施形態の搬出入受け入れ機構５０では、蝶番５６に流体噴射ノズル２０を上方へ付勢するばねを介装しているため、蝶番５６の動きがコンタミ等で悪くなる恐れがある。本実施形態では、蝶番５６Ａにばねを介装する必要がないため、コンタミ等が原因で蝶番５６ａの動きが悪くなることを回避できる。

次に、搬出入受け入れ機構５０を備えた切削装置２の作用について説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、開閉蓋５２を開けてチャックテーブル４上に被加工物４を載置して、チャックテーブル６で被加工物１１を吸引保持する。開閉蓋５２を図４（Ｂ）に示すように閉めた後、チャックテーブル６をＸ軸方向に移動して切削領域８ｂに位置付け、被加工物１１を個々のチップに分割する。

被加工物１１を個々のチップに分割後、チャックテーブル６をＸ軸方向に移動して搬出入領域８ａまで戻す。この状態では、流体噴射ノズル２０は、図４（Ｂ）に示すように、下降位置に位置付けられているため、流体噴射ノズル２０の噴射孔２０ａから水と圧縮空気とからなる２流体を勢いよく噴射して、個々に分割されたチップを吹き飛ばしてチップケース１４を介してネット１８中に落下させる。全てのチップをネット１８中に落下させた後、ネット１８を切削装置２の所定位置から取り外すことにより、チップを回収することができる。

２ 切削装置
４ ベース
５ 装置ハウジング
６ チャックテーブル
２０ 流体噴射ノズル
２０ａ 噴射孔
５０，５０Ａ 搬出入受け入れ機構
５２ 開閉蓋
５４ 支持部材
５６ ばね付き蝶番
５６Ａ，５８ 蝶番
６０ 係合部材
６４ フック

Claims (2)

1. 装置ハウジングと、該装置ハウジング内に配設され板状の被加工物を保持する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切削して個々のチップに分割する切削手段と、該切削手段で切削加工する切削領域と被加工物を該チャックテーブルに対して搬出入する搬出入領域との間で該チャックテーブルを移動させる移動手段と、を有する切削装置であって、
   該搬出入領域と該切削領域との境界付近に上下動可能に配設され、該チャックテーブルに上方から流体を噴射する流体噴射ノズルと、
   該搬出入領域の上方に開口し被加工物が搬出入される搬出入口と、該搬出入口を開閉する上下可動式の開閉蓋と、からなる該装置ハウジングに配設された搬出入受け入れ機構と、を具備し、
   該開閉蓋は、蓋本体と、該蓋本体を該装置ハウジングに回動自在に連結する蝶番部と、該蓋本体の内側に配設され該流体噴射ノズルと係合し、該開閉蓋の開閉と該流体噴射ノズルの上下動とを連動させる係合部と、を含み、
   該開閉蓋を閉めると該流体噴射ノズルが下降して該チャックテーブルに近接し、該開閉蓋を開けると該流体噴射ノズルが上昇して該チャックテーブルから離間することを特徴とする切削装置。
2. 該流体噴射ノズルは、該チャックテーブルから上方に離間する向きに付勢されて配設され、
   該蓋本体の該係合部は、該開閉蓋を閉めると該流体噴射ノズルを下方へ押圧する請求項１記載の切削装置。

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