JP6355996B2

JP6355996B2 - 板状ワークの分割方法と切削装置

Info

Publication number: JP6355996B2
Application number: JP2014143128A
Authority: JP
Inventors: 荒井　一尚; 一尚荒井; 茂也栗村; 逸人木内
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-07-11
Also published as: JP2016016501A

Description

本発明は、板状ワークを分割する分割方法及びその方法の実施に好適な切削装置に関する。

パッケージ基板を分割してＱＦＮチップやＷＣＳＰチップなどを切り出す場合は、パッケージ基板の分割予定ラインに回転する切削ブレードを切り込ませて切削を行っている（例えば、特許文献１〜３参照）。

しかし、パッケージ基板の分割予定ライン上には、銅やアルミニウムなどの金属で形成された部分が存在し、この金属部分を切削ブレードで切削するため、切削された金属が切削ブレードに引きずられてバリとなり、バリによる短絡や積層不良などの不具合が発生する場合がある。特に、銅など、粘りがある軟らかい金属を切削する場合に、バリが発生しやすい。切削送り速度を遅くすれば、バリの発生を抑えることができるが、切削にかかる時間が長くなるので、生産性が低下する。

そこで、切削後に切削送り方向とは逆方向に板状ワークを相対的に移動させて、切削ブレードで切削溝をなぞることにより、銅箔を切削することによって生じるバリを除去する技術も提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００６−２６１５２５号公報特開２００７−２４２６４３号公報特開２００９−２８３６５３号公報特許４３９４２１０号

しかし、特許文献４に記載された方法では、切削送り速度が遅いときはバリを除去できるが、切削送り速度が速いときには、バリを完全に除去できない場合がある。このため、切削送り速度をあまり速くすることができない。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、バリ取り時の送り速度を速くすることにより生産性を向上させるとともに、バリを完全に除去することを目的とする。

第一の発明は、板状ワークを切削ブレードで切削して分割する分割方法であって、板状ワークに該切削ブレードを切り込ませて切削し、分割溝を形成して分割する分割工程と、該分割工程の後、該分割溝の両側面の上端に先端の角度が９０度から１２０度のバイト刃を当接させ、該分割工程で形成された該分割溝の両側面の上端に形成されるバリを除去するバリ除去工程と、を備える。

第二の発明は、保持面に載置された板状ワークを保持するチャックテーブルと、砥石で形成された切削ブレードが装着され、該チャックテーブルに保持された板状ワークに該切削ブレードを切り込ませて切削する切削手段と、該切削ブレードの切削方向に該チャックテーブルを切削送りする切削送り手段と、該チャックテーブルに保持された板状ワークに該切削ブレードが切り込む方向に該切削手段を切込み送りする切削切込み手段と、該チャックテーブルに保持された板状ワークに形成された分割溝の両側面の上端に先端の角度が９０度から１２０度のバイト刃を当接させて該分割溝の両側面の上端をバイト切削するバイト加工手段と、を備えた切削装置であって、該バイト加工手段は、該バイト刃を保持するバイトホルダと、該バイトホルダを該チャックテーブルに対して接近及び離間する方向へ移動させるバイト刃切込み手段と、該バイト刃の先端と該チャックテーブルの該保持面との間の距離を認識する距離認識手段と、を備え、該切削手段によって形成された該分割溝の両側面の上端に該バイト刃を当接させ、該分割溝の上端を切削加工する。

本発明に係る分割方法及び切削装置によれば、分割溝の上端にバイト刃を当接させて切削することによりバリを除去するので、切削送り速度に関わらず、バリを完全に除去することができる。したがって、切削送り速度を速くすることができるので、生産性を向上することができる。

チップの例を示す斜視図。板状ワークの例の一部を示す平面図。切削装置を示す斜視図。切削手段、切削切込み手段及び切削割出し手段を示す側面図。バイト加工手段、バイト切込み手段及びバイト割出し手段を示す側面図。分割方法を工程別に示す側面図。

図１に示すチップ２１は、ＱＦＮ（ＱｕａｄＦｌａｔＮｏ−ｌｅａｄＰａｃｋａｇｅ）チップであり、樹脂などで形成された略直方体形状の本体２１１と、本体２１１の内部に封止されたデバイス（不図示）と、本体２１１の上面を囲む四辺に設けられた複数の電極２１２とを備えている。

チップ２１は、図２に示す板状ワーク２０を分割予定ライン２０３に沿って分割することにより製造される。板状ワーク２０の上面には、銅などの金属部分２０２が設けられている。金属部分２０２は、板状ワーク２０を分割する際に切断され、チップ２１の電極２１２となる部分である。

図３に示す切削装置１０は、切断される部分に金属が含まれる板状ワークを切削ブレードで切削することにより分割する装置である。切削装置１０は、板状ワーク２０を収容したカセット１１０が載置されるカセット載置部１１と、カセット載置部１１に載置されたカセット１１０に対する板状ワーク２０の搬出入を行う搬出入手段１２１と、搬出入手段１２１がカセット１１０から搬出した板状ワーク２０を搬送する搬入手段１２２と、搬入手段１２２が搬送した板状ワーク２０を保持するチャックテーブル１３と、例えばボールネジ機構によりチャックテーブル１３を±Ｘ方向（切削送り方向）に移動させる切削送り手段１４１と、チャックテーブル１３に保持された板状ワーク２０を撮影して分割予定ライン２０３を検出する撮像手段１５と、撮像手段１５が検出した分割予定ライン２０３に沿って板状ワーク２０を切削する切削手段１６と、切削手段１６が切削した板状ワーク２０に発生したバリを除去するバイト加工手段１７と、加工が終わった板状ワーク２０をチャックテーブル１３から搬出する搬出手段１２３と、搬出手段１２３が搬出した板状ワーク２０を洗浄する洗浄手段１８とを備えている。

切削装置１０で分割される板状ワーク２０は、フレーム３１に貼着された支持テープ３２に貼着されることによりフレーム３１によって支持された状態で、カセット１１０内に収容されている。

チャックテーブル１３は、ＸＹ平面に平行な保持面を備え、保持面に載置された板状ワーク２０を吸引保持する。チャックテーブル１３は、保持した板状ワーク２０の分割予定ライン２０３が±Ｘ方向に平行になるように回転可能である。

図４に示すように、切削装置１０は、切削手段１６をＸＹ平面に垂直な±Ｚ方向（切込送り方向）に移動させる切削切込み手段１４２と、切削切込み手段１４２及び切削手段１６を±Ｙ方向（割出し送り方向）に移動させる切削割出し手段１４３とを備えている。切削手段１６は、切削ブレード６０を備えており、装着された切削ブレード６０を±Ｙ方向に平行な回転軸を中心として回転させる。

切削割出し手段１４３は、切削切込み手段１４２及び切削手段１６を±Ｙ方向に移動させることにより、図３に示した撮像手段１５によって検出された分割予定ライン２０３に沿って切削ブレード６０が板状ワーク２０を切削するよう、切削ブレード６０の±Ｙ方向における位置を調整する。

切削切込み手段１４２は、切削手段１６を±Ｚ方向に移動させることにより、切削割出し手段１４３によって位置付けられた切削ブレード６０を板状ワーク２０の分割予定ライン２０３に切り込ませる。

図５に示すように、バイト加工手段１７は、下端が尖ったバイト刃７０と、バイト刃７０を保持するバイトホルダ１７１と、バイトホルダ１７１を±Ｚ方向に移動させるバイト切込み手段１７２と、バイト切込み手段１７２を±Ｙ方向に移動させるバイト割出し手段１７３と、バイト刃７０の先端とチャックテーブル１３の保持面との間の距離を認識する距離認識手段（不図示）とを備えている。例えば、バイト切込み手段１７２がボールネジ機構により構成される場合は、距離認識手段は、ボールネジを回動させるモータの回転数によりバイトホルダ１７１の±Ｚ方向の高さ位置を認識し、これによりバイト刃７０の先端とチャックテーブル１３の保持面との間の距離を認識する。

バイト刃７０は、例えばコーナの角度が１２０度の真剣バイトであり、例えばねじ止めなどによりに固定される。

バイト割出し手段１７３は、バイト切込み手段１７２を±Ｙ方向に移動させることにより、撮像手段１５によって研削された分割予定ライン２０３に沿ってバイト刃７０が板状ワーク２０を切削するよう、バイト刃７０の±Ｙ方向における位置を調整する。

バイト切込み手段１７２は、距離認識部が認識した距離に基づいてバイトホルダ１７１を移動させることにより、バイト割出し手段１７３によって位置付けられたバイト刃７０を、切削手段１６によって板状ワーク２０の分割予定ライン２０３上に形成された分割溝の上端に当接させる。バイト刃７０が分割溝の上部に当接した状態で、切削送り手段１４１がチャックテーブル１３を移動させることにより、分割溝の上部に発生したバリが切削されて除去される。

次に、図６を参照して、切削装置１０で板状ワーク２０を分割する手順について説明する。

（１）保持工程
フレーム３１に支持された板状ワーク２０を図１に示した搬出入手段１２１がカセット１１０から取り出し、搬入手段１２２が板状ワーク２０をチャックテーブル１３の保持面に載置し、支持テープ３２を介してチャックテーブル１３が板状ワーク２０を吸引保持する。

（２）検出工程
次に、切削送り手段１４１が、撮像手段１５が板状ワーク２０を撮影できる位置にチャックテーブル１３を移動させる。そして、図６（ａ）に示すように、撮像手段１５が板状ワーク２０の上面を撮影して、分割予定ライン２０３を検出する。切断すべき分割予定ライン２０３が±Ｘ方向に平行でない場合には、チャックテーブル１３が回転して分割予定ライン２０３を±Ｘ方向に平行にする。

（３）分割工程
次に、切削割出し手段１４３が、切断すべき分割予定ライン２０３の延長線上に切削ブレード６０を位置付ける。そして、切削送り手段１４１が板状ワーク２０を切削送りしながら切削ブレード６０を回転させ、図６（ｂ）に示すように、切削切込み手段１４２が切削ブレード６０を板状ワーク２０に切り込ませることにより、板状ワーク２０の分割予定ライン２０３を切削する。切削切込み手段１４２が切削ブレード６０を板状ワーク２０に切り込ませる深さは、切削ブレード６０の先端が支持テープ３２の途中まで達する深さである。これにより、チャックテーブル１３の保持面に切削ブレード６０が接触することなく、板状ワーク２０を完全に切断する分割溝２０４を形成することができる。

分割工程において切削送り手段１４１が板状ワーク２０を切削送りする速度は、例えば５０ｍｍ／ｓ以上１００ｍｍ／ｓ以下である。これは、従来の切削送り速度（例えば１０ｍｍ／ｓ以上３０ｍｍ／ｓ以下）と比較すると、かなり速い速度であり、その分、切削にかかる時間を短縮でき、生産性を向上させることができる。従来の切削送り速度が比較的ゆっくりであったのは、バリの発生を抑えるためである。したがって、切削送り速度を速くしたことにより、バリが発生しやすくなり、図６（ｃ）に示すように、分割溝２０４の左右両側面の上端にバリ２０５が発生する。

（４）バリ除去工程
次に、バイト割出し手段１７３が、切断すべき分割予定ライン２０３の延長線上に、バイト刃７０を位置付ける。そして、切削送り手段１４１が板状ワーク２０を切削送りしながら、図６（ｄ）に示すように、バイト切込み手段１７２がバイト刃７０の先端を分割溝２０４の上端に当接させることにより、分割溝２０４の上端及びそこに発生したバリ２０５を切削する。これにより、バリ２０５を完全に除去することができる。

バリ除去工程４３において切削送り手段１４１が板状ワーク２０を切削送りする速度（バイト加工送り速度）は、例えば１００ｍｍ／ｓ以上１５０ｍｍ／ｓ以下であり、分割工程４２における切削送り速度よりも速い。したがって、バリ除去工程４３にかかる時間は、分割工程４２における切削送り速度を速くしたことにより短縮された時間よりも短い。これにより、全体として加工にかかる時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。

これを繰り返してすべての分割予定ライン２０３を切断することにより、板状ワーク２０が分割され、チップ２１が製造される。なお、１つの分割予定ライン２０３について分割工程４２とバリ除去工程４３とを実行したのちに、次の分割予定ライン２０３の加工をする構成であってもよいし、複数の分割予定ライン２０３について分割工程４２を実行した後、バリ除去工程４３を実行する構成であってもよい。

特許文献４に記載されているように切削ブレードを用いてバリを除去する方式では、切削ブレードの幅が分割溝の幅とほぼ同じであるため、バリが分割溝の内側に向かってのびている場合には除去できるが、バリが分割溝の外側に向かってのびている場合には除去できないと考えられる。これに対し、本発明では、バイト刃でバリを除去するので、バリが分割溝の外側に向かってのびている場合でも除去することができる。すなわち、分割工程における切削送り速度を速くすると、分割溝の外側に向かってのびるバリの割合が多くなると考えられる。このため、分割工程における切削送り速度が速い場合、切削ブレードを使う方式ではバリを完全に除去できないが、本発明であれば完全に除去できるものと思われる。

バイト刃の先端のコーナの角度が大きいほど、外側に大きく広がったバリも除去できる。このため、バイト刃のコーナの角度は、大きいほうがよく、９０度以上であることが望ましい。しかし、バイト刃のコーナの角度があまり大きいと、バイト刃の位置合わせの精度を非常に高くしなければ、分割溝の左右の上端を均等に切削することができない。このため、バイト刃のコーナの角度は、例えば１２０度であることが望ましい。

切削装置１０は、撮像手段１５が検出した分割予定ライン２０３の±Ｙ方向における位置と、切削割出し手段１４３が位置付けた切削ブレード６０の±Ｙ方向における位置、及び、バイト割出し手段１７３が位置付けたバイト刃７０の±Ｙ方向における位置との間のずれを検出して補正する補正手段を備える構成であってもよい。

切削割出し手段１４３は、切削切込み手段１４２だけでなく、バイト割出し手段１７３をも±Ｙ方向に移動させる構成であってもよい。その場合、バイト割出し手段１７３は、バイト刃７０の位置を補正して、切削ブレード６０及びバイト刃７０の±Ｙ方向における位置を一致させるために用いられ、切削割出し手段１４３が、切削ブレード６０及びバイト刃７０を板状ワーク２０の分割予定ライン２０３に位置合わせする。

本方式によって分割される板状ワークは、切削ブレードで切削される部分に金属などバリの発生源となる材料が含まれるものであればよく、ＱＦＮチップを構成するパッケージ基板に限らず、例えばＷＣＳＰ（ＷａｆｅｒＬｅｖｅｌＣｈｉｐＳｃａｌｅＰａｃｋｅｇｅ）チップを構成するパッケージ基板や、４２Ａｌｌｏｙ（ニッケル・鉄合金）板などであってもよい。

１０切削装置、１１カセット載置部、
１２１搬出入手段、１２２搬入手段、１２３搬出手段、１３チャックテーブル、１４１切削送り手段、１４２切削切込み手段、１４３切削割出し手段、
１５撮像手段、１６切削手段、
１７バイト加工手段、１７１バイトホルダ、１７２バイト切込み手段、
１７３バイト割出し手段、１８洗浄手段、
２０板状ワーク、２０２金属部分、２０３分割予定ライン、２０４分割溝、
２０５バリ、２１チップ、２１１本体、２１２電極、
３１フレーム、３２支持テープ、
６０切削ブレード、７０バイト刃

Claims

板状ワークを切削ブレードで切削して分割する分割方法であって、
板状ワークに該切削ブレードを切り込ませて切削し、分割溝を形成して分割する分割工程と、
該分割工程の後、該分割溝の両側面の上端に先端の角度が９０度から１２０度のバイト刃を当接させ、該分割工程で形成された該分割溝の両側面の上端に形成されるバリを除去するバリ除去工程と、
を備える、分割方法。
保持面に載置された板状ワーク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板状ワークに砥石で形成された切削ブレードを切り込ませて切削する切削手段と、
該切削ブレードの切削方向に該チャックテーブルを切削送りする切削送り手段と、
該チャックテーブルに保持された板状ワークに該切削ブレードが切り込む方向に該切削手段を切込み送りする切削切込み手段と、
該チャックテーブルに保持された板状ワークに形成された分割溝の両側面の上端に先端の角度が９０度から１２０度のバイト刃を当接させて該分割溝の両側面の上端をバイト切削するバイト加工手段と、
を備えた切削装置であって、
該バイト加工手段は、
該バイト刃を保持するバイトホルダと、
該バイトホルダを該チャックテーブルに対して接近及び離間する方向へ移動させるバイト刃切込み手段と、
該バイト刃の先端と該チャックテーブルの該保持面との間の距離を認識する距離認識手段と、を備え、
該切削手段によって形成された該分割溝の両側面の上端に該バイト刃を当接させ、該分割溝の上端を切削加工する、切削装置。