JP6556040B2 - バイト切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物を旋回切削するバイト切削装置に関する。

保持面を有するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物の表面と平行な方向に回転するバイトホイールを有する切削ユニットとを備えたバイト切削装置は、チャックテーブルを水平方向に移動させながら、回転するバイトホイールの切り刃を被加工物の表面に作用させることにより、被加工物の表面全面を切り刃で旋回切削することができる（例えば、特開２００９-０１２１０５号公報参照）。

チャックテーブルは、切り刃によって保持面を切削して、切り刃に対し保持面を平坦に形成できるように、切削し易いニッケル等の金属で形成され吸引源に接続された複数の吸引孔を有するチャックテーブル、又はピンチャックテーブルが用いられている（例えば、特開２０１０−０３６３２１号公報参照）。

バイト切削装置は、半導体デバイスの表面に形成された５０〜１００μｍの突起状のバンプ（電極）の頭部を平坦に切削するのに用いられたり、金属や樹脂基板で形成されたパッケージ基板の表面を平坦化し、埋没したバンプを露出させたりするために用いられたりしている。

特開２００９−０１２１０５号公報 特開２０１０−０３６３２１号公報

ところで、バイト切削装置は上述したようにパッケージ基板の表面を平坦化する際に用いられるが、パッケージ基板は同じ大きさの基板を用いて複数のデバイスを形成する場合にも、製品が異なると端材部分のデザイン（特に、バイト切削工程以外の工程で搬送等のために用いる穴の位置）が変わることが多く、端材領域を吸引保持する際にリークが発生するため、端材領域のデザイン毎にチャックテーブルを交換する必要があり、非常にコストがかかるという課題が発生していた。

また、厚さ３００μｍ〜１ｍｍという非常に薄く腰のない材料からなる被加工物を旋回切削する場合には、チャックテーブルで被加工物を保持する際に、位置決めするのが困難であるという問題があった。

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、被加工物の端材のデザイン毎にチャックテーブル全体を交換する必要のないバイト切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該保持面と直交して回転するスピンドルの先端に装着され該チャックテーブルに保持された被加工物を旋回切削する切り刃を有するバイト切削手段と、を備え、中央のデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する端材領域とを備える板状の被加工物を旋回切削するバイト切削装置であって、該チャックテーブルは、被加工物の該デバイス領域を吸引保持するデバイス保持部と、該デバイス保持部の周囲に形成され、該端材領域を吸引保持する端材保持部と、該デバイス保持部と該端材保持部とを支持する支持基台部と、を備え、該端材保持部は、該支持基台部に着脱自在に固定され、被加工物の該端材領域の形状に応じて交換可能なことを特徴とするバイト切削装置が提供される。

好ましくは、チャックテーブルのデバイス保持部と端材保持部は切り刃で切削可能な材料から形成されている。好ましくは、端材保持部の保持面は、デバイス保持部に隣接する内周側から外周縁側に向かって、バイト切削手段の切り刃から離間する方向へ傾斜する傾斜面とされている。

好ましくは、該端材保持部の外周に、該デバイス保持部の該保持面より上面が低く設定された突き当て部を更に備え、該突き当て部は、該端材保持部の該傾斜面に沿って保持される被加工物の外周が突き当たることにより、該チャックテーブルの所定の位置に被加工物を位置付ける。

本願発明のバイト切削装置によると、端材領域を保持する端材保持部を着脱自在に形成したため、被加工物の端材領域のデザインが変わっても、端材保持部だけを交換するだけで対応できるため、コスト増を抑制することができる。

更に、チャックテーブルの端材保持部のセルフ切削が可能であるため上面精度も維持することができ、外周に向かって傾斜していることで、被加工物の端材領域部分が厚く出来ている場合でも、端材領域を保持してしまえば加工中に端材が切り刃に接触してしまうことを防止できる。

また、デバイス保持部の保持面より上面が低く設定された突き当て部を端材保持部の外周に備えることで、非常に薄い被加工物を旋回切削する装置でも、切り刃が突き当て部に衝突することを防止できると共に、突き当て部に被加工物を突き当てることにより非常に薄く腰の弱い被加工物をチャックテーブル上の所定の位置に設置することができる。

本発明実施形態に係るバイト切削装置の斜視図である。 図２（Ａ）は板状の被加工物の平面図、図２（Ｂ）はその断面図である。 板状の被加工物をチャックテーブルに搭載する様子を示す平面図である。 図４（Ａ）は端材保持部の平面図、図４（Ｂ）は端材保持部の底面図である。 図５（Ａ）はチャックテーブルで板状の被加工物を吸引保持する様子を示す一部断面側面図、図５（Ｂ）はチャックテーブルで板状の被加工物を保持した状態の一部断面側面図である。 端材領域の異なるデザインの被加工物をチャックテーブル上に搭載する様子を示す平面図である。 図７（Ａ）は図６に示した被加工物の端材領域を保持するのに適した第２実施形態に係る端材保持部の平面図、図７（Ｂ）はその底面図である。 チャックテーブルの突き当て部に被加工物を突き当てて位置決めしている状態のチャックテーブルの一部断面側面図である。

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バイト切削装置２の外観斜視図が示されている。４はバイト切削装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿ってバイト切削ユニット（バイト切削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。バイト切削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を保持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１６に取り付けられている。

バイト切削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８を回転駆動するモータ２０と、スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２２と、ホイールマウント２２に着脱可能に装着されたバイトホイール２４とを含んでいる。バイトホイール２４は、ホイール基台２６と、ホイール基台２６に着脱可能に装着された切り刃２８とを有している。

バイト切削装置２は、バイト切削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成されるバイト切削ユニット送り機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、バイト切削ユニット１０が上下方向に移動される。

ベース４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３６が配設されている。チャックテーブル機構３６はチャックテーブル３８を有し、図示しない移動機構によりＹ軸方向に移動される。４２は移動機構をカバーする蛇腹である。ベース４の前方側には、バイト切削装置２のオペレータがバイト切削条件等を入力する操作パネル４４が配設されている。

図２（Ａ）を参照すると、本発明のバイト切削装置で切削加工する板状の被加工物１１の平面図が示されている。図２（Ｂ）は被加工物１１の断面図である。被加工物１１は、金属プレートに樹脂を積層した積層プレートであり、パッケージ基板を構成する中間部材である。その厚さは３００μｍ〜１ｍｍという非常に薄く形成されており、非常に腰の弱い材料であり撓み易いという特性を有している。

被加工物１１は複数のデバイスが搭載されるデバイス領域１３と、デバイス領域１３を囲繞する端材領域１５Ａ，１５Ｂを有している。デバイス領域１３は、区分線１７により６つのデバイス領域１３に分割されており、各デバイス領域１３は格子状に形成された分割予定ライン１９により区画され、区画された各領域２１はデバイスが搭載されるデバイス搭載部となっている。

被加工物１１のデバイス領域１３には、各デバイス搭載部２１に搭載されるデバイスに対応して複数のビアホールが形成されており、各ビアホールの上面は樹脂層により被覆されている。

端材領域１５Ａ，１５Ｂには、被加工物１１を他の工程で利用される貫通孔２３が形成されている。図２（Ａ）で横方向に伸びる端材領域１５Ａには２個の貫通孔２３が形成されており、縦方向に伸びる端材領域１５Ｂには３個の貫通孔２３が形成されている。

図３を参照すると、被加工物１１をチャックテーブル３８に搭載する様子を示す平面図が示されている。図５を合わせて参照すると、チャックテーブル３８は、チャックテーブルベース４６と、チャックテーブルベース４６上に搭載された支持基台部４８と、支持基台部４８上に着脱可能に固定される端材支持部５０Ａ，５０Ｂとを有している。

被加工物１１のデバイス領域１３を吸引保持するデバイス保持部４０は、バイトホイール２４の切り刃２８で切削可能な材料であるアルミニウム合金又はＳＵＳにニッケルメッキを施した材料からなり、デバイス保持部４０を上下に貫通する多数の吸引孔４１を有している。

デバイス保持部４０は、被加工物１１の区分線１７に対応する格子形状の吸引部４０ａを有しており、吸引部４０ａによりデバイス保持部４０は被加工物１１の６個のデバイス領域１３に対応して６個のデバイス保持部４０に区分されている。ここで注意すべきは、吸引部４０ａには他のデバイス保持部４０より密度が高く吸引孔４１が形成されている。

図４（Ａ）を参照すると、端材保持部５０Ａの平面図が示されている。図４（Ｂ）は端材保持部５０Ａの底面図である。図４（Ａ）に示すように、端材保持部５０Ａはその上面に、中央部分に形成された細長い吸引溝６２と、両端部分に形成された吸引溝６２ａを有している。

一方、図４（Ｂ）に示すように、端材保持部５０Ａの底面には、中央部分に細長いザグリ部６４が形成されていると共に、両端部分にはザグリ溝６４ａが形成されている。吸引溝６２は複数の貫通孔６６でザグリ部６４に連通しており、吸引溝６２ａは図示しない貫通孔によりザグリ部６４ａに連通している。

再び図３を参照すると、チャックテーブル３８のチャックテーブルベース４６には、５個の負圧開閉弁５２ａ〜５２ｅが取り付けられており、各負圧開閉弁５２（５２ａ〜５２ｅ）は図５に示すように、吸引源５６に接続されている。

図３及び図５を参照すると、中央に配設された負圧開閉弁５２ａが吸引路５４を介してデバイス保持部４０に連通しており、負圧開閉弁５２ｂは吸引路５４を介して図３で上側に配設された端材保持部５０Ａの吸引溝６２，６２ａに連通しており、負圧開閉弁５２ｃは吸引路５４を介して下側に配設された端材保持部５０Ａの吸引溝６２，６２ａに連通している。

更に、負圧開閉弁５２ｄは吸引路５４を介して図３で左側に配設された端材保持部５０Ｂの吸引溝に連通しており、負圧開閉弁５２ｅは吸引路５４を介して右側に配設された端材保持部５０Ｂの吸引溝に連通している。各負圧開閉弁５２ａ〜５２ｅはそれぞれ独立してその開閉が制御される。

図６に示すように、支持基台部４８には、端材保持部５０Ａの貫通孔６０に対応して一対のねじ穴６１が形成されている。また、端材保持部５０Ａを、図５に示すように、ねじ６８で支持基台部４８にねじ止めした際、端材保持部５０Ａのザグリ部６４，６４ａに連通する複数の吸引孔６３が形成されている。

図３でデバイス保持部４０の左右に配設された端材保持部５０Ｂの構成は上下に配設された端材保持部５０Ａの構成に類似しており、それぞれ上面に吸引溝が形成され、底面に吸引溝に連通するザグリ部が形成されている。ここでは、図面を参照しての端材保持部５０Ｂの説明は省略する。

図３では省略されているが図８に示すように、例えば図３で下側の端材保持部５０Ａに隣接して突き当て部７０がねじ７２により支持基台部４８に固定されている。突き当て部７０の上面の高さはデバイス保持部４０の保持面（上面）の高さＨ未満の高さに設定されている。

また、端材保持部５０Ａの上面は傾斜面５０ａに形成されている。同様に、端材保持部５０Ｂの上面もデバイス保持部４０に隣接する内周側から外周縁側に向かって低くなる傾斜面に形成されている。

次に、図３、図５及び図８を参照して、腰が弱く非常に撓み易い板状の被加工物１１をチャックテーブル３８上に吸引保持する方法について説明する。まず、図８に示すように、被加工物１１の一端部を端材保持部５０Ａの傾斜面５０ａに沿って滑らせて被加工物１１を突き当て部７０に突き当て、被加工物１１をチャックテーブル３８の所定の位置に位置付ける。そして、負圧開閉弁５２ｃを開いて突き当て部７０が設置された図３で下側の端材保持部５０Ａの吸引溝６２，６２ａに負圧を導入して被加工物１１の一端部を負圧保持部５０Ａで吸引保持する。

次いで、負圧開閉弁５２ａを開いてデバイス保持部４０に負圧を導入し、被加工物１１のデバイス領域１３をデバイス保持部４０で吸引保持する。これと前後して、負圧開閉弁５２ｄ，５２ｅをほぼ同時に開いて、端材保持部５０Ｂで被加工物１１の両サイドを吸引保持し、最後に負圧開閉弁５２ｂを開いて図３で上側の端材保持部５０Ａの吸引溝６２，６２ａに負圧を導入して被加工物１１の他端部を吸引保持する。

このように端材保持部５０Ａ，５０Ｂが内側から外側に向かって低くなるように傾斜しているため、被加工物１１の端材領域１５Ａ，１５Ｂが厚く出来ている場合でも、チャックテーブル３８の端材保持部５０Ａ，５０Ｂで被加工物１１の端材領域１５Ａ，１５Ｂを吸引保持してしまえば、被加工物１１の切削加工中に端材領域１５Ａ，１５Ｂがバイトホイール２４の切り刃２８に接触してしまうことを防止できる。

また、デバイス保持部４０の保持面よりもその上面が低く設定された突き当て部７０を端材保持部５０Ａの外側に固定することで、非常に薄い被加工物１１を旋削加工する装置でも、突き当て部７０が切り刃２８に衝突することを防止できると共に、薄く腰のない被加工物１１をチャックテーブル３８の所定の位置に容易に位置付けることができる。

ここで、例えばパッケージ基板を構成する中間部材である図２に示すような積層プレート１１は、同じ大きさの基板を用いて複数のデバイスを形成する場合でも、製品が異なると端材部分のデザイン（特にバイト切削以外の工程で搬送等のために用いる孔の位置）が変わることが多い。

そこで、本実施形態のチャックテーブル３８は、端材領域１５Ａ，１５Ｂを保持する端材保持部５０Ａ，５０Ｂを着脱自在に構成し、被加工物１１の端材領域１５Ａ，１５Ｂのデザインが変わっても、端材保持部５０Ａ，５０Ｂを交換するだけで端材領域部分のデザインの変更に対応できるようにしたことを特徴とする。

これについて、図６を参照して説明する。図６に示す被加工物１１Ａは端材領域１５Ａ´の中央部分に貫通孔２５が形成されている。従って、この被加工物１１Ａの端材領域１５Ａ´を上述した実施形態の端材保持部５０Ａで吸引保持しようとしても、貫通孔２５から負圧がリークして被加工物１１Ａの端材領域１５Ａ´を吸引保持することができない。

そこで、本実施形態のチャックテーブル３８では、端材保持部５０Ａを支持基台部４８から取り外し、図７に示すような、端材保持部５０Ａ´に交換する。図７に示す端材保持部５０Ａ´は、図７（Ａ）に示すように、被加工物１５Ａ´の貫通孔２５に対応する部分に吸引溝が形成されておらず、２つの細長い吸引溝６２ｂが形成されている。端材保持部５０Ａ´の底面側は、図４（Ｂ）に示す端材保持部５０Ａの底面に類似しており、ザグリ部６４には中央部分に貫通孔６６が形成されていない点が相違する。

従って、端材保持部５０Ａ´を端材保持部５０Ａと交換して支持基台部４８に固定すると、吸引溝６２ｂに導入された負圧がリークすることがなく、被加工物１１Ａの端材領域１５Ａ´を吸引保持することができる。

このように、チャックテーブル３８の端材保持部５０Ａ，５０Ｂを着脱自在に構成したことにより、被加工物１１の端材領域１５Ａのデザインが変わっても、端材保持部５０Ａを端材保持部５０Ａ´に交換するだけで対応できるため、チャックテーブル３８全体を交換する場合に比較してそのコストを抑制することができる。

２ バイト切削装置
１０ バイト切削ユニット
１１ 被加工物
１３ デバイス領域
１５Ａ，１５Ｂ 端材領域
１９ 分割予定ライン
２１ デバイス搭載部
２３，２５ 貫通孔
２４ バイトホイール
２８ 切り刃
３８ チャックテーブル
４０ デバイス保持部
４６ チャックテーブルベース
４８ 支持基台部
５０Ａ，５０Ａ´，５０Ｂ 端材保持部
５２（５２ａ〜５２ｅ） 負圧開閉弁
５６ 吸引源
７０ 突き当て部

Claims (4)

1. 被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該保持面と直交して回転するスピンドルの先端に装着され該チャックテーブルに保持された被加工物を旋回切削する切り刃を有するバイト切削手段と、を備え、中央のデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する端材領域とを備える板状の被加工物を旋回切削するバイト切削装置であって、
   該チャックテーブルは、
   被加工物の該デバイス領域を吸引保持するデバイス保持部と、
   該デバイス保持部の周囲に形成され、該端材領域を吸引保持する端材保持部と、
   該デバイス保持部と該端材保持部とを支持する支持基台部と、を備え、
   該端材保持部は、該支持基台部に着脱自在に固定され、被加工物の該端材領域の形状に応じて交換可能なことを特徴とするバイト切削装置。
2. 該デバイス保持部と該端材保持部は、該切り刃で切削可能な材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のバイト切削装置。
3. 該端材保持部の保持面は、該デバイス保持部に隣接する内周側から外周縁側に向かって、該バイト切削手段の該切り刃から離間する方向へ傾斜する傾斜面に形成されている請求項１又は２記載のバイト切削装置。
4. 該端材保持部の外周に、該デバイス保持部の該保持面より上面が低く設定された突き当て部を更に備え、
   該突き当て部は、該端材保持部の該傾斜面に沿って保持される被加工物の外周が突き当たることにより、該チャックテーブルの所定の位置に被加工物を位置付ける請求項３記載のバイト切削装置。