JP6486710B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードで板状ワークを切削する切削装置に関し、特に、切削ブレードでパッケージ基板を切削する切削装置に関する。

パッケージ基板等の板状ワークは、樹脂基板で構成される基材の上に樹脂をモールドして形成される。このような板状ワークを切削ブレードで切削した切削溝にはバリが発生する。このバリを除去するために、板状ワークを切削する切削装置とは別に、バリ取り専用の装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、バリ取りの別の方法として、切削ブレードで板状ワークを切削して切削溝を形成した後、切削ブレードの回転方向を逆にし、当該切削溝をなぞることでバリを除去する方法も提案されている（例えば、特許文献２又は特許文献３参照）。

特開平０９−１９３０９９号公報 特許第４３９４２１０号公報 特許第４５４０４２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のバリ取り装置においては、切削装置で板状ワークを切削加工した後、板状ワークをバリ取り装置に搬送する必要があるため、バリ取りが完了するまでに時間を要するという問題があった。また、特許文献２及び特許文献３に記載のバリ取り方法においても、板状ワークを切削加工した後にバリ取りのための工程が発生するため、バリ取りが完了するまでに時間を要するという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、切削加工及びバリ取りに要する時間を短縮することができる切削装置を提供することを目的とする。

本発明の切削装置は、複数の凸部と凸部を囲繞する余剰領域とを有する板状ワークの凸部に対応する複数の凹部を備え凹部の底面で板状ワークの凸部を吸引保持すると共に余剰領域を吸引保持するチャックテーブルと、チャックテーブルが保持する板状ワークを切削ブレードで切削する切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的にＸ方向に切削送りする切削送り手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的にＹ方向にインデックス送りするインデックス送り手段と、チャックテーブルが保持する板状ワークを切削手段で切削した切削溝から板状ワークに形成されるバリを除去するバリ取り手段と、を備える切削装置であって、切削手段は、切削ブレードを回転可能に装着するスピンドルと、スピンドルに装着された切削ブレードをカバーするブレードカバーと、を備え、バリ取り手段は、鉛直方向に延び、下端から切削ブレードが通過した後の板状ワークの上面に向かって高圧水を噴射する噴射口を有するバリ取りノズルと、バリ取りノズルに高圧水を供給する高圧水供給手段と、を備え、噴射口は、切削溝の幅より幅広で、バリ取りノズルは、切削手段と共にチャックテーブルに対して相対移動しながら噴射口から切削溝に向かって、切削溝より幅広の高圧水を噴射して板状ワークをチャックテーブルに押し付けながら板状ワークに形成されるバリを除去することを特徴とする。

この構成によれば、切削ブレードと共にバリ取りノズルが、板状ワークに対して切削送りされ、バリ取りノズルは、切削ブレードが通過した後の板状ワークの上面に噴射口から高圧水を噴射する。これにより、切削ブレードによって切削される切削溝に向かって高圧水が噴射される結果、切削加工しながらバリ取りを実施することができる。よって、バリ取りのための時間を要することがなく、切削加工及びバリ取りに要する時間を短縮することができる。この結果、切削加工の効率を高めることができる。

また、本発明の上記切削装置において、切削ブレードが切削している切削溝に隣接する切削溝に向かって高圧水を噴射する。

本発明によれば、切削ブレードと共にバリ取りノズルを切削送りし、切削ブレードが通過した後の板状ワークに高圧水を噴射することで、切削加工及びバリ取りに要する時間を短縮することができる。

本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。 本実施の形態に係る切削装置の側面図である。 本実施の形態に係る切削装置の加工動作を示す側面図である。 本実施の形態に係る切削装置の加工動作を示す側面図である。 本実施の形態に係る切削装置の加工動作を示す上面図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る切削装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る切削装置の側面図である。なお、以下では、切削装置の一例を説明するが、本実施の形態に係る切削装置の構成はこれに限定されない。板状ワークを切削可能であれば、切削装置をどのような構成としてもよい。また、図１においては、チャックテーブルに対して板状ワークの大きさを誇張して示している。

図１及び図２に示すように、切削装置１は、切削手段３に対してチャックテーブル４を相対移動させることで、チャックテーブル４に保持された板状ワークＷを個々のチップに分割するように構成されている。板状ワークＷは、長方形の樹脂基板６０の表面に複数（本実施の形態では３つ）の樹脂製の凸部６１が長手方向に並んで設けられたパッケージ基板で構成される。樹脂基板６０は、例えば、ＰＣＢ基板である。板状ワークＷは、複数の凸部６１が配置され内部に電極を配設された半導体デバイス用の複数のデバイス領域Ａ１とデバイス領域Ａ１の周囲の余剰領域Ａ２に分かれている。各デバイス領域Ａ１は格子状の分割予定ラインＬによって複数の領域に区画され、各領域に半導体デバイス（不図示）が配設される。

この板状ワークＷは、余剰領域Ａ２が端材として除去され、デバイス領域Ａ１が分割予定ラインＬに沿って個々のチップに分割される。なお、板状ワークＷは、半導体デバイス用の基板に限らず、ＬＥＤデバイス用の金属基板でもよい。また、チップ搭載後の基板に限らず、チップ搭載前の基板でもよい。板状ワークＷの凸部６１は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂で形成されるが、樹脂基板６０に凸部６１を形成可能であれば、どのような樹脂でもよい。

ハウジング１１の上面には、Ｘ軸方向（切削方向）に延びる長方形状の開口部（不図示）が形成されている。この開口部は、チャックテーブル４と共に移動可能なＸ軸テーブル１２及び蛇腹状の防水カバー１３により被覆されている。防水カバー１３の下方には、チャックテーブル４をＸ軸方向に移動させるボールネジ式の切削送り手段１５（図２参照）が設けられている。

Ｘ軸テーブル１２には、回転手段１４を介して上面視長方形状のチャックテーブル４が回転可能に設けられている。チャックテーブル４は、板状ワークＷを保持する吸引面４１を有している。チャックテーブル４の吸引面４１には、板状ワークＷの複数の凸部６１に対応し、長手方向に複数の凹部４２が並んで形成されている。チャックテーブル４の各凹部４２は、板状ワークＷの各凸部６１の高さに一致する深さを有し、板状ワークＷの各凸部６１を収容可能に形成されている。各凹部４２の周囲には、板状ワークＷの凸部６１の周囲の余剰領域Ａ２を支持するように支持面４３が形成されている。

チャックテーブル４の吸引面４１には、板状ワークＷの分割予定ラインＬに対応して切削ブレード３１が進入する進入溝４４（図２参照）が形成されている。チャックテーブル４の凹部４２の底面（吸引面４１）には、進入溝４４によって格子状に区画された領域で、板状ワークＷの分割後の個々のチップを吸引保持する複数の吸引孔（不図示）が形成されている。また、凹部４２の周囲の支持面４３（吸引面４１）には、板状ワークＷの余剰領域Ａ２を吸引保持する複数の吸引孔（不図示）が形成されている。各吸引孔は、それぞれチャックテーブル４内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されている。

チャックテーブル４は、装置中央の受け渡し位置と切削手段３に臨む加工位置との間で往復移動される。なお、図１は、チャックテーブル４が受け渡し位置に待機した状態を示している。ハウジング１１では、この受け渡し位置に隣接した一の角部の奥方に、Ｙ軸方向に平行な一対のガイドレール１６が設けられている。一対のガイドレール１６は、板状ワークＷのＸ軸方向の位置決めをする。

一対のガイドレール１６の近傍には、ガイドレール１６とチャックテーブル４との間で板状ワークＷを搬送する第１の搬送アーム１７が設けられている。第１の搬送アーム１７の上面視Ｌ字状のアーム部１７ａが旋回することで板状ワークＷが搬送される。また、受け渡し位置のチャックテーブル４の後方には、スピンナ式の洗浄機構１８が設けられている。洗浄機構１８では、回転中のスピンナテーブル１８ａに向けて洗浄水が噴射されて板状ワークＷが洗浄された後、乾燥エアーが吹き付けられて板状ワークＷが乾燥される。

ハウジング１１上には、切削手段３を支持する支持台１９が設けられている。切削手段３は、加工位置のチャックテーブル４の上方に位置付けられており、板状ワークＷの表面から切削ブレード３１を切り込ませて板状ワークＷを切削するように構成される。切削手段３は、板状ワークＷを切削する切削ブレード３１を回転可能に装着する。切削手段３は、インデックス送り手段２０によってＹ軸方向にインデックス送りされることにより、切削手段３とチャックテーブル４とがＹ軸方向に相対移動される。また、切削手段３は、昇降手段（不図示）によってＺ軸方向に移動される。インデックス送り手段２０及び昇降手段は、例えばボールネジ式の移動機構で構成される。

切削手段３は、スピンドル３２の先端に切削ブレード３１を装着し、切削ブレード３１の外周を覆うようにブレードカバー３３を設けて構成される。切削ブレード３１は、例えばリング状のワッシャーブレードで構成され、ダイヤモンド等の砥粒を結合材料で結合して形成される。ブレードカバー３３は、切削ブレード３１の略上半部を覆う箱型に形成されている。ブレードカバー３３には、切削部分に向けて切削水を噴射する切削水ノズル３４が設けられている。ここで、加工位置に対して受け渡し位置側を前方とし、受け渡し位置に対して加工位置側を後方として説明する。

切削水ノズル３４は、ブレードカバー３３の後方下端から前方に向かって延びる略Ｌ字状に形成されており、切削水ノズル３４の先端が切削ブレード３１の略下半部に位置付けられている。切削水ノズル３４の先端には、複数のスリット３５（図２参照）が形成されている。切削水は、このスリット３５から切削ブレード３１に向かって噴射される。切削水を供給しながら、高速回転する切削ブレード３１で板状ワークＷを切り込むことにより、板状ワークＷは分割予定ラインＬに沿って切削される。

また、切削装置１は、板状ワークＷの上面に形成されるバリを除去するバリ取り手段５を備えている。バリ取り手段５は、板状ワークＷに向かって高圧水を噴射するバリ取りノズル５１と、バリ取りノズル５１に高圧水を供給する高圧水供給手段５２とを有している。バリ取りノズル５１は、鉛直方向に延びる円柱状に形成されている。バリ取りノズル５１の下端には、切削ブレード３１が通過した後の板状ワークＷの上面に向かって高圧水を噴射する噴射口５３（図２参照）が形成されている。

詳細は後述するが、噴射口５３は例えば円形状に形成されており、切削ブレード３１によって形成される切削溝の幅（カーフ幅）より大きい径を有している。また、噴射口５３は、バリ取りノズル５１の内部に形成される流路（不図示）に連通されており、当該流路には、バルブ５４を介して高圧水供給手段５２が接続されている。高圧水供給手段５２は、コンプレッサ（不図示）によって圧力が高められた流体（高圧水）をバリ取りノズル５１に供給する。

このように構成されるバリ取りノズル５１は、ブレードカバー３３の後方（図２の紙面左側）に配設され、バリ取りノズル５１と切削手段３とが一体に移動可能に構成されている。より具体的には、バリ取りノズル５１は、切削ブレード３１で切削した直後の切削溝に形成されるバリを除去できるように、板状ワークＷに対する切削手段３の切削送り方向の上流側で切削ブレード３１の径方向に沿って配設されている。また、切削ブレード３１が現在切削している切削溝に対し直前に切削した切削溝に形成されるバリを除去できるように、バリ取りノズル５１を配設することも可能である。この場合、切削ブレード３１が切込まれる側（前側（図２の紙面右側））にバリ取りノズル５１を配設することで、切削ブレード３１の回転によって巻き上げられる切削水の抵抗を防止してバリ取りを行なうことができる。

支持台１９の側面１９ａには、チャックテーブル４と洗浄機構１８との間で板状ワークＷを搬送する第２の搬送アーム２１が設けられている。第２の搬送アーム２１のアーム部２１ａは斜めに延びており、このアーム部２１ａがＹ軸方向に移動することで板状ワークＷが搬送される。また、支持台１９には、チャックテーブル４の移動経路（Ｘ軸方向）の上方を横切るようにして、撮像部２２を支持する片持支持部２３が設けられている。撮像部２２は片持支持部２３の下方から突出し、撮像部２２によって板状ワークＷが撮像される。撮像部２２による撮像画像は、切削手段３とチャックテーブル４とのアライメントに利用される。

ハウジング１１の角部には、装置各部への指示を受け付ける入力手段２４が設けられている。また、支持台１９の上面にはモニタ２５が配置されている。モニタ２５には、撮像部２２で撮像された画像、板状ワークＷの加工条件等が表示される。また、切削装置１には、装置各部を統括制御する制御手段２６が設けられている。制御手段２６は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。

このように構成された切削装置１では、図２に示すように、板状ワークＷが表面を下に向けた状態でチャックテーブル４に載置され、デバイス領域Ａ１は凹部４２の底面（吸引面４１）に吸引保持され、余剰領域Ａ２は支持面４３（吸引面４１）に吸引保持される。切削手段３は、分割予定ラインＬに対して位置合わせされた後、切削ブレード３１で板状ワークＷを切り込む高さまで降下される。そして、切削ブレード３１が高速回転されながら板状ワークＷが切削送りされることにより、板状ワークＷに切削溝が形成される。切削加工中は、切削溝を形成しながら切削溝に向かって高圧水が噴射されるため、切削加工しながらバリ取りを実施することができる。

次に、図２から図５を参照して、本実施の形態に係る切削装置の加工動作について説明する。図３及び図４は、本実施の形態に係る切削装置の加工動作を示す側面図である。図５は、本実施の形態に係る切削装置の加工動作を示す上面図である。

先ず、板状ワークＷの保持動作について説明する。図２において説明したように、板状ワークＷは、複数の凸部６１が形成される表面側を下に向けた状態でチャックテーブル４上に載置される。このとき、板状ワークＷの各凸部６１はチャックテーブル４の各凹部４２に収容され、デバイス領域Ａ１は凹部４２の底面に接触する一方、余剰領域Ａ２は支持面４３に接触する。そして、吸引面４１に生じる負圧により、板状ワークＷはチャックテーブル４（吸引面４１）に吸引保持される。

次に、板状ワークＷの短手方向の分割予定ラインＬを切削する動作について説明する。チャックテーブル４に板状ワークＷが吸引保持された状態で、回転手段１４によりチャックテーブル４が回転され、図３に示すように、切削送り手段１５の切削送り方向（Ｘ軸方向）と板状ワークＷの短手方向とが一致される。そして、インデックス送り手段２０（図１参照）によって切削手段３がＹ軸方向に移動され、板状ワークＷの分割予定ラインＬ上に切削ブレード３１が位置付けられるように切削手段３の位置調整がなされる。

次に、図示しない昇降手段によって切削手段３がＺ軸方向に移動され、板状ワークＷをフルカット可能な高さまで切削ブレード３１が降下される。そして、バリ取りノズル５１から板状ワークＷに向かって高圧水を噴射しながら、高速回転する切削ブレード３１に対してチャックテーブル４がＸ軸方向に移動（切削送り）される。切削ブレード３１は、進入溝４４に侵入して板状ワークＷを分割予定ラインＬに沿って切削する。これにより、板状ワークＷには、分割予定ラインＬに沿う切削溝Ｇが形成される。このとき、切削溝Ｇ（樹脂基板６０）のエッジ部分には、切削ブレード３１の回転方向に沿って巻き上げられたバリ（不図示）が発生している。

上記したように、切削ブレード３１の後方（板状ワークＷに対する切削送り方向の上流側）であって板状ワークＷの上面には、バリ取りノズル５１の噴射口５３から高圧水が噴射されている。この高圧水は、板状ワークＷの上面に衝突することで板状ワークＷをチャックテーブル４側に押し付けると共に、切削ブレード３１によって形成された切削溝Ｇに衝突することで切削溝Ｇに発生したバリを吹き飛ばす。

このように、切削ブレード３１で板状ワークＷに切削溝Ｇを形成しながら当該切削溝Ｇに向かって高圧水を噴射してバリを除去することができ、切削加工をしながらバリ取りを実施することができる。すなわち、一回の切削送りで切削溝Ｇの形成とバリ取りの両方を実施することができる。よって、切削溝Ｇを形成した後にバリ取りのための工程が必要な構成に比べて、加工時間が短縮することができ、加工効率を高めることができる。

一列の分割予定ラインＬの切削が終了したら、インデックス送り手段２０によって切削手段３がＹ軸方向に移動され、隣接する分割予定ラインＬ上に切削ブレード３１が位置付けられる。そして、新たな分割予定ラインＬに沿って切削加工が実施される。一方向（短手方向）の全ての分割予定ラインＬに沿って切削加工が終了したら、一方向の分割予定ラインＬに直交する他方向（長手方向）の分割予定ラインＬの切削加工が実施される。

図４及び図５を参照して、板状ワークＷの長手方向の分割予定ラインＬを切削する動作について説明する。なお、図４については図３と同じ動作のため一部説明を省略し、切削加工動作を上から見たときの様子を図５で重点的に説明する。また、図５においては、説明の便宜上、ブレードカバー３３及び分割予定ラインＬは図示せず、切削溝Ｇを破線で示す。

上記したように、短手方向の切削加工が終了したら、回転手段１４によりチャックテーブル４が９０度回転され、図４及び図５に示すように、切削送り手段１５の切削送り方向（Ｘ軸方向）と板状ワークＷの長手方向とが一致される。そして、インデックス送り手段２０によって切削手段３がＹ軸方向に移動され、板状ワークＷの分割予定ラインＬ上に切削ブレード３１が位置付けられるように切削手段３の位置調整がなされる。

そして、図３において説明した動作と同様に、切削手段３がＺ軸方向に移動され、切削ブレード３１の高さが調整された後、バリ取りノズル５１から板状ワークＷに向かって高圧水を噴射しながら、高速回転する切削ブレード３１に対してチャックテーブル４がＸ軸方向に移動（切削送り）される。これにより、長手方向においても、分割予定ラインＬに切削溝Ｇを形成しながら、バリを除去することができる。

なお、図５に示すように、切削ブレード３１によって形成される切削溝Ｇの幅（切削ブレード３１の厚み）に比べて、バリ取りノズル５１の噴射口５３の径が大きく形成されている。これにより、噴射口５３から噴射される高圧水も、切削溝Ｇの幅や切削ブレード３１の厚み比べて大きい幅を持った状態で板状ワークＷの上面に衝突する。よって、切削溝Ｇだけでなく、切削溝Ｇのエッジ部分や切削溝Ｇ周辺の板状ワークＷに重なるように高圧水が衝突する。このように、切削溝Ｇの外側にも高圧水が衝突することで、板状ワークＷはチャックテーブル４に向かって下方に押し付けられる。また、切削溝Ｇのエッジ部分には、バリが形成されており、高圧水が切削溝Ｇのエッジ部分に衝突することで、バリを効果的に除去することができる。

以上のように、本実施の形態に係る切削装置１によれば、切削ブレード３１と共にバリ取りノズル５１が板状ワークＷに対して切削送りされ、バリ取りノズル５１は、切削ブレード３１が通過した後の板状ワークＷの上面に噴射口５３から高圧水を噴射する。これにより、切削ブレード３１によって切削される切削溝Ｇに向かって高圧水が噴射される結果、切削加工しながらバリ取りを実施することができる。よって、バリ取りのための時間を要することがなく、切削加工の効率を高めることができる。また、高圧水が板状ワークＷの上面に噴射されることで、バリ取りの効果だけでなく、板状ワークＷの洗浄や冷却の効果も得ることができる。このため、例えばスピンナ式の洗浄機構を備えない切削装置においても、板状ワークＷの洗浄を実施することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態において、バリ取りノズル５１は、ブレードカバー３３の後部（板状ワークＷに対する切削手段３の切削送り方向の上流側）に配設される構成としたが、この構成に限定されない。例えば、バリ取りノズル５１がブレードカバー３３の側面に配設され、切削加工の際に、隣接する切削溝Ｇ（分割予定ラインＬ）に向かって高圧水を噴射する構成にしてもよい。この場合、切削ブレード３１の回転によって巻き上げられる切削水の抵抗を受けることなく、バリ取りを行なうことができる。

また、上記した実施の形態において、噴射口５３が円形状に形成される構成としたが、この構成に限定されない。噴射口５３は、例えば、カーフ幅より幅広の長方形状に形成されてもよい。

また、上記した実施の形態においては、切削ブレード３１をチャックテーブル４の切削送り方向と同じ方向に回転させて切削するいわゆるダウンカットにより、切削溝Ｇを形成する構成としたが、この構成に限定されない。切削ブレード３１をチャックテーブル４の切削送り方向と反対方向に回転させて切削するアップカットにより、切削溝Ｇを形成してもよい。

以上説明したように、本発明は、切削加工及びバリ取りに要する時間を短縮することができるという効果を有し、特に、切削ブレードでパッケージ基板を切削する切削装置に有用である。

Ｗ 板状ワーク
Ｇ 切削溝
１ 切削装置
１５ 切削送り手段
２０ インデックス送り手段
３ 切削手段
３１ 切削ブレード
３２ スピンドル
３３ ブレードカバー
４ チャックテーブル
５ バリ取り手段
５１ バリ取りノズル
５２ 高圧水供給手段
５３ 噴射口

Claims (2)

1. 複数の凸部と該凸部を囲繞する余剰領域とを有する板状ワークの該凸部に対応する複数の凹部を備え該凹部の底面で板状ワークの該凸部を吸引保持すると共に該余剰領域を吸引保持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルが保持する板状ワークを切削ブレードで切削する切削手段と、
   該チャックテーブルと該切削手段とを相対的にＸ方向に切削送りする切削送り手段と、
   該チャックテーブルと該切削手段とを相対的にＹ方向にインデックス送りするインデックス送り手段と、
   該チャックテーブルが保持する板状ワークを該切削手段で切削した切削溝から板状ワークに形成されるバリを除去するバリ取り手段と、を備える切削装置であって、
   該切削手段は、
   該切削ブレードを回転可能に装着するスピンドルと、
   該スピンドルに装着された該切削ブレードをカバーするブレードカバーと、を備え、
   該バリ取り手段は、
   鉛直方向に延び、下端から該切削ブレードが通過した後の板状ワークの上面に向かって高圧水を噴射する噴射口を有するバリ取りノズルと、
   該バリ取りノズルに高圧水を供給する高圧水供給手段と、を備え、
   該噴射口は、該切削溝の幅より幅広で、
   該バリ取りノズルは、該切削手段と共に該チャックテーブルに対して相対移動しながら該噴射口から該切削溝に向かって、該切削溝より幅広の高圧水を噴射して板状ワークを該チャックテーブルに押し付けながら板状ワークに形成されるバリを除去する切削装置。
2. 該バリ取りノズルが、該切削ブレードが切削している該切削溝に隣接する切削溝に向かって高圧水を噴射する請求項１記載の切削装置。

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