JP6751290B2 - 被加工物の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、保持手段に複数の被加工物を保持してその分割を行う分割方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成された被加工物は、保持手段で保持した状態で被加工物の加工すべき領域を検出した後、例えば、切削ブレードやレーザー光線等によって、個々のデバイスに分割される。

被加工物のサイズが小さい場合は、複数の被加工物を１枚のテープの所定位置に貼着して一つの環状フレームと一体化させ、これを一つの保持手段で保持し、切削ブレード等に対して例えばＸ軸方向に相対的に保持手段を加工送りしながら、複数の被加工物に対して例えば切削ブレード等で分割予定ラインに沿って切削等の加工を施し、保持手段に対してＸ軸方向に水平に直交するＹ軸方向に相対的に切削ブレード等を割り出し送りしつつ、同様の加工を行い、個々のデバイスに分割する分割方法がある（例えば、下記の特許文献１を参照）。このような分割方法においては、各被加工物の向きを同一方向に揃えてテープに貼着することにより、加工時間が短縮され、効率よく複数の被加工物を分割できる。

特開２０１１−１４２１２６号公報

しかし、上記のような分割方法では、複数の被加工物を一つの保持手段で同時に保持することができるため、加工効率が向上するものの、切削ブレードのＹ軸方向ストロークの距離には限界があり、この距離に対応したアライメント可能領域内で複数の被加工物を保持しなければならない。すなわち、複数の被加工物に対してアライメントを行うためには、各被加工物の全分割予定ラインがアライメント可能領域内にある必要があるため、保持手段の全面を用いて複数の被加工物を保持することができないという問題がある。そこで、アライメント可能領域を拡大すれば、多くの被加工物を保持手段で保持できると考えられるが、切削ブレードのＹ軸方向ストロークを伸張しなければならず改造費用がかかる上、装置サイズも大きくなってしまう。

また、レーザー加工によって複数の被加工物を分割する場合においても、アライメント可能領域内で複数の被加工物を保持しなければならず、保持手段において被加工物を保持できる枚数が少なくなり、生産性が低くなるという問題もある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、装置サイズを大きくすることなく、より多くの被加工物を保持手段で保持できるようにすることを目的とする。

本発明は、被加工物を保持し回転可能な保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工する加工手段と、該加工手段に付設された撮像手段と、を備え、該保持手段が加工送り方向に移動自在であるとともに、該加工手段及び該撮像手段が該加工送り方向に対して直交する割り出し送り方向に移動自在に装着される加工装置を用いて、格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが配設された被加工物を該分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割する被加工物の加工方法であって、複数の長方形板状の被加工物を該保持手段で保持する保持ステップと、該加工手段を用いて被加工物を加工する加工ステップと、を備え、該保持ステップでは、被加工物が保持される領域の割り出し送り方向の長さが短くなり、該撮像手段によってアライメント可能な領域に各被加工物が収まるように、該加工送り方向及び該割り出し送り方向に複数列に被加工物が配置され各被加工物の長辺と短辺とが対向するように該保持手段に保持されることを特徴とする。

本発明にかかる被加工物の加工方法は、複数の長方形板状の被加工物を回転可能な保持手段で保持する保持ステップと、加工手段を用いて被加工物を加工する加工ステップと、を備え、該保持ステップでは、撮像手段によるアライメントが可能な領域に各被加工物が収まるように被加工物の長辺と短辺とが対向するように保持手段で保持されるため、被加工物が保持される領域の割り出し送り方向の長さが短くなり、装置を改造して装置を大きくする必要がない。よって、より多くの被加工物を保持手段で保持することができ、生産性が向上する。

加工装置の一例の構成を示す斜視図である。 保持手段の構成を示す平面図である。 保持ステップの一例を示す平面図である。

図１に示す被加工物Ｗは、長辺ＷＬと短辺ＷＳとを有する長方形板状の板状ワークの一例であって、例えば、ＣＳＰ（Chip Size Package）などのパッケージ基板である。被加工物Ｗは、その表面Ｗａに格子状に形成された複数の分割予定ラインＳによって区画された複数の領域にデバイスＤが配設されている。被加工物Ｗのサイズは、特に限定されない。

被加工物Ｗを個々のデバイスＤに分割する加工装置として、例えば、被加工物Ｗを切削加工する加工装置１を用いることができる。加工装置１は、装置ベース２を有し、装置ベース２の上面には、被加工物Ｗを保持する保持手段１０と、保持手段１０を加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動させる加工送り手段２０と、Ｘ軸方向に対して直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に保持手段１０を移動させる割り出し送り手段３０とを備える。

保持手段１０は、矩形状の治具１１を有し、その中央側において被加工物Ｗを吸引保持するための吸引保持部１２が形成されている。図２に示す吸引保持部１２の上面には、図１に示した被加工物Ｗの分割予定ラインＳに対応した格子状の領域に、例えば、切削ブレードの刃先を逃がすための逃げ溝１３が形成されている。格子状の逃げ溝１３によって区画されたそれぞれの領域に図示しない吸引源に連通する吸引孔１４が形成されている。

保持手段１０は、図１に示すカバーテーブル１５の上に固定され、カバーテーブル１５の下部には、Ｚ軸方向の軸心を有する回転軸１７が接続されている。そして、回転軸１７内に配設されたモータ１６が保持手段１０を所定の回転速度で回転させることができる。

加工送り手段２０は、Ｘ軸方向に延在するボールネジ２１と、ボールネジ２１の一端に接続されたモータ２２と、ボールネジ２１と平行に延在する一対のガイドレール２３と、ボールネジ２１の他端を回転可能に支持する軸受け部２４と、割り出し送り手段３０及び保持手段１０を支持する移動ベース２５とを備える。一対のガイドレール２３には、移動ベース２５の一方の面が摺接するとともに中央部に形成されたナットにボールネジ２１が螺合している。モータ２２がボールネジ２１を回動させると、移動ベース２５がガイドレール２３に沿ってＸ軸方向に移動し、保持手段１０を同方向に加工送りすることができる。

割り出し送り手段３０は、Ｙ軸方向に延在するボールネジ３１と、ボールネジ３１の一端に接続されたモータ３２と、ボールネジ３１と平行に延在する一対のガイドレール３３と、ボールネジ３１の他端を回転可能に支持する軸受け部３４と、保持手段１０を支持する移動ベース３５とを備える。一対のガイドレール３３には、移動ベース３５の一方の面が摺接するとともに中央部に形成されたナットにボールネジ３１が螺合している。モータ３２がボールネジ３１を回動させると、移動ベース３５がガイドレール３３に沿ってＹ軸方向に移動し、保持手段１０を同方向に割り出し送りすることができる。

加工装置１は、保持手段１０に保持された被加工物を切削加工する加工手段４０と、加工手段４０に付設された撮像手段５０と、加工手段４０及び撮像手段５０が割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動自在に装着されるスピンドル移動手段６０と、加工手段４０及び撮像手段５０をＺ軸方向に昇降させるスピンドル昇降手段７０とを備える。加工手段４０は、Ｙ軸方向の軸心を有するスピンドル４１と、スピンドル４１に装着された切削ブレード４２と、スピンドル４１を囲繞して支持するスピンドルハウジング４３と、スピンドルハウジング４３を支持するホルダ４４とを備える。加工手段４０は、スピンドル４１が回転することにより、切削ブレード４２を所定の速度で回転させることができる。

撮像手段５０は、被加工物Ｗの分割予定ラインＳを撮像するためのカメラ５１を有しており、光学系の撮像素子（例えば、ＣＣＤ）が内蔵されている。撮像手段５０のカメラ５１は、切削ブレード４２とＸ軸方向に並んで配設されている。撮像手段５０には、各種の機構を制御する制御手段７が接続され、撮像手段５０が撮像した画像情報は制御手段７に送られるように構成されている。制御手段７は、ＣＰＵ及びメモリを少なくとも備え、撮像手段５０から送られてくる画像情報をメモリに記憶したり画像情報に処理を施したりするとともに、保持手段１０，加工送り手段２０，割り出し送り手段３０，加工手段４０，スピンドル移動手段６０及びスピンドル昇降手段７０に制御信号を送ることができる。

スピンドル移動手段６０は、スピンドル４１を支持するスピンドル支持部６１と、Ｙ軸方向に延在するボールネジ６２と、ボールネジ６２の一端に接続されたモータ６３と、ボールネジ６２と平行に延在する一対のガイドレール６４とを備える。一対のガイドレール６４にはスピンドル支持部６１の下面が摺接し、スピンドル支持部６１の下部に形成されたナットにはボールネジ６２が螺合している。モータ６３がボールネジ６２を回動させることにより、スピンドル支持部６１がガイドレール６４にガイドされてＹ軸方向に移動し、加工手段４０及び撮像手段５０を同方向に割り出し送りすることができる。スピンドル昇降手段７０は、鉛直方向に延在する図示しないボールネジと、ボールネジの一端に接続されたモータ７１とを少なくとも備え、モータ７１がボールネジを回動させることにより、加工手段４０及び撮像手段５０をＺ軸方向に昇降させることができる。

次に、加工装置１を用いて、被加工物Ｗを個々のデバイスＤに分割する加工方法について説明する。本実施形態では、加工手段４０の−Ｙ軸方向におけるストローク距離の限界が図３に示す位置４までとなっており、保持手段１０の吸引保持部１２のうち、位置４よりも内側の領域（加工手段４０に近い側）が図１に示した撮像手段５０によってアライメント可能なアライメント可能領域３とする。一方、位置４よりも外側（加工手段４０から遠い側）に位置する吸引保持部１２の端部の領域が、撮像手段５０によるアライメントが不可能であり加工手段４０が−Ｙ軸方向に最大限移動しても切削ブレード４２が位置することがない非加工領域５，６とする。非加工領域６は、保持手段１０を例えば時計回りに９０度回転させたときに、位置４よりも外側に位置付けられる。

（１）保持ステップ
図３に示すように、アライメント可能領域３に複数の被加工物Ｗ（例えば、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３及びＢ４）が収まるように、各被加工物Ｗを保持手段１０で吸引保持する。被加工物Ｗ（Ａ１〜Ａ５）は、長辺ＷＬが割り出し送り方向に向くとともに短辺ＷＳが加工送り方向に向いており、被加工物Ｗ（Ｂ１〜Ｂ４）は、長辺ＷＬが加工送り方向に向くとともに短辺ＷＳが割り出し送り方向に向いている。

例えば、吸引保持部１２の−Ｙ軸方向先頭側の位置に、長辺ＷＬをＹ軸方向に向けた被加工物Ｗ（Ａ１）と被加工物Ｗ（Ａ２）とを両端側に配置するとともに、被加工物Ｗ（Ａ１）と被加工物Ｗ（Ａ２）との間に短辺ＷＳをＹ軸方向に向けた被加工物Ｗ（Ｂ１）を配置する。また、吸引保持部１２の−Ｙ軸方向先頭側から二列目の位置に、短辺ＷＳをＹ軸方向に向けた被加工物Ｗ（Ｂ２）と被加工物Ｗ（Ｂ３）とを両端側に配置するとともに、被加工物Ｗ（Ｂ２）と被加工物Ｗ（Ｂ３）との間に長辺ＷＬをＹ軸方向に向けた被加工物Ｗ（Ａ３）を配置する。さらに、吸引保持部１２の−Ｙ軸方向先頭側から三列目の位置に、−Ｙ軸方向先頭側と同様、長辺ＷＬをＹ軸方向に向けた被加工物Ｗ（Ａ４）と被加工物Ｗ（Ａ５）とを両端側に配置するとともに、被加工物Ｗ（Ａ４）と被加工物Ｗ（Ａ５）との間に短辺ＷＳをＹ軸方向に向けた被加工物Ｗ（Ｂ４）を配置する。

このようにして、被加工物Ｗ（Ａ１〜Ａ５）の長辺ＷＬと被加工物Ｗ（Ｂ１〜Ｂ４）の短辺ＷＳとがそれぞれ対向するように配置するとともに、被加工物Ｗ（Ａ１〜Ａ５）の短辺ＷＳと被加工物Ｗ（Ｂ１〜Ｂ４）の長辺ＷＬとがそれぞれ対向するように配置することにより、各被加工物Ｗをアライメント可能領域３に収める。これにより、各被加工物Ｗに形成された図１に示した全ての分割予定ラインＳが、アライメント可能領域３の範囲内に位置付けられるため、位置４よりも外側の非加工領域５，６に分割予定ラインＳが位置付けられることはない。各被加工物Ｗを吸引保持部１２に配置する際には、隣り合う被加工物Ｗの分割予定ラインＳが一直線上となるように、図２に示した逃げ溝１３に対応させて配置してもよいし、分割予定ラインＳが一直線上となるように配置しなくてもよい。

各被加工物Ｗの間隔が小さすぎると、切削加工中の被加工物Ｗの隣に配置された被加工物Ｗに切削ブレード４２が接触するおそれがあるため、あらかじめ被加工物Ｗの厚みと切削ブレード４２の径及び切り込み量とに基づいて所望の距離を算出し、少なくともその距離以上の間隔を設けて各被加工物Ｗを配置することが望ましい。こうして各被加工物Ｗを吸引保持部１２に配置したら、図示しない吸引源によって吸引保持部１２で各被加工物Ｗを吸引保持する。なお、被加工物Ｗの配置位置や向きは、本実施形態に示したものに限られず、被加工物Ｗのサイズや枚数に応じて、アライメント可能領域３に収まるように適宜変えればよい。また、被加工物Ｗが載置されないために露出する吸引孔１４がある場合は、露出した吸引孔１４をカバーする部材をその吸引孔１４の上に載置するとよい。

（２）アライメントステップ
図１に示した撮像手段５０を用いて、保持手段１０に吸引保持された各被加工物Ｗの分割予定ラインＳを検出する。この検出は、加工送り手段２０によって、保持手段１０を撮像手段５０の下方に位置付け、図３に示したアライメント可能領域３の範囲内にある各被加工物Ｗの画像をカメラ５１で順次撮像しながら、制御手段７において取得した各画像情報と、あらかじめ制御手段７のメモリに記憶された分割予定ラインＳの画像とのパターンマッチングによって行う。

（３）加工ステップ
次いで、加工手段４０を用いて、アライメントステップで検出された分割予定ラインＳに沿って各被加工物Ｗを切削して個々のデバイスＤに分割する。具体的には、制御手段７による制御のもとで、スピンドル移動手段６０によりスピンドル支持部６１とともに加工手段４０を−Ｙ軸方向に移動させることにより、切削ブレード４２を撮像手段５０により検出された被加工物Ｗの分割予定ラインＳの上方側に位置付ける。続いて、加工送り手段２０によって保持手段１０を−Ｘ軸方向に加工送りするとともに、回転する切削ブレード４２を下降させながら、切削ブレード４２を分割予定ラインＳに沿って切り込ませて切削を行う。被加工物Ｗを切削する際は、切削ブレード４２が分割予定ラインＳに沿って被加工物Ｗに切り込んだ後、切削ブレード４２の先端が図２に示す逃げ溝１３に逃げるため、切削ブレード４２の刃先が破損したり治具１１が破損したりするのを防止できる。

ここで、保持手段１０に吸引保持された複数の被加工物Ｗの分割予定ラインＳが一直線上に位置付けられている場合は、保持手段１０の−Ｘ軸方向の加工送りを１度行うことにより、図３に示した３枚の被加工物Ｗ（例えば、Ａ１，Ｂ１及びＡ２）を同時に切削することができる。また、割り出し送り手段３０が保持手段１０をＹ軸方向に割り出し送りし、同様の切削を行う。このように、各被加工物Ｗの一方向の全ての分割予定ラインＳに沿って切削を行った後、図１に示したモータ１６が回転軸１７を回転させることにより、保持手段１０を例えば時計周りに９０度回転させてから、同様の切削動作を行うと、各被加工物Ｗは、個々のデバイスＤに分割される。

また、保持手段１０に吸引保持された各被加工物Ｗの各分割予定ラインＳが一直線上に位置付けられていない場合は、例えば、切削ブレード４２で被加工物Ｗ（Ａ１）を切削した後、切削ブレード４２を上昇させて、保持手段１０の−Ｘ軸方向の加工送りを行い、被加工物Ｗ（Ａ２）の位置で切削ブレード４２を下降させて切削する。この場合は、被加工物Ｗ（Ａ１）及び被加工物Ｗ（Ａ３）の分割予定ラインＳは、一直線上に位置している。続いて、被加工物Ｗ（Ａ３，Ａ４，Ａ５）についても順次切削し、その後、被加工物（Ｂ１〜Ｂ４）を順次切削してもよい。そして、各被加工物Ｗの一方向の全ての分割予定ラインＳに沿って切削を行った後、上記同様に、保持手段１０を例えば時計周りに９０度回転させ、同様の切削動作を行うと、各被加工物Ｗは、個々のデバイスＤに分割される。

このように、本発明にかかる被加工物の加工方法では、複数の長方形板状の被加工物Ｗを回転可能な保持手段１０で保持する保持ステップを実施して、長方形板状の被加工物Ｗの長辺ＷＬと短辺ＷＳとが対向するように保持手段１０の吸引保持部１２に被加工物が保持されるため、被加工物が保持される領域の割り出し送り方向の長さが短くなり、アライメント可能領域３に収まるように複数の被加工物Ｗを保持手段１０で吸引保持することができる。これにより、装置を改造することなく、より多くの被加工物Ｗを保持手段１０で吸引保持することが可能となり、生産性が向上する。

本実施形態に示した加工装置１は、切削装置として説明したが、この構成に限定されるものではなく、レーザー加工装置にも本発明を適用することができる。この場合においても、被加工物Ｗの長辺ＷＬと短辺ＷＳとが対向するように保持手段で保持することにより、より多くの被加工物を保持手段で保持して、レーザー加工することができる。

本実施形態では、逃げ溝１３が形成された治具１１を用いて被加工物Ｗを直接保持させた場合について説明したが、例えば、粘着テープを介して被加工物を保持手段で保持するようにしてもよい。

１：加工装置 ２：装置ベース ３：アライメント可能領域 ４：位置
５，６：非加工領域 ７：制御手段 １０：保持手段 １１：治具 １２：吸引保持部 １３：逃げ溝 １４：吸引孔 １５：カバーテーブル １６：モータ １７：回転軸
２０：加工送り手段 ２１：ボールネジ ２２：モータ ２３：ガイドレール
２４：軸受け部 ２５：移動ベース ３０：割り出し送り手段 ３１：ボールネジ
３２：モータ ３３：ガイドレール ３４：軸受け部 ３５：移動ベース
４０：加工手段 ４１：スピンドル ４２：切削ブレード ４３：スピンドルハウジング
４４：ホルダ ５０：撮像手段 ５１：カメラ ６０：スピンドル移動手段
６１：スピンドル支持部 ６２：ボールネジ ６３：モータ ６４：ガイドレール
７０：スピンドル昇降手段 ７１：モータ

Claims (1)

1. 被加工物を保持し回転可能な保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工する加工手段と、該加工手段に付設された撮像手段と、を備え、該保持手段が加工送り方向に移動自在であるとともに、該加工手段及び該撮像手段が該加工送り方向に対して直交する割り出し送り方向に移動自在に装着される加工装置を用いて、格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが配設された被加工物を該分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割する被加工物の加工方法であって、
   複数の長方形板状の被加工物を該保持手段で保持する保持ステップと、
   該加工手段を用いて被加工物を加工する加工ステップと、を備え、
   該保持ステップでは、被加工物が保持される領域の割り出し送り方向の長さが短くなり、該撮像手段によってアライメント可能な領域に各被加工物が収まるように、該加工送り方向及び該割り出し送り方向に複数列に被加工物が配置され各被加工物の長辺と短辺とが対向するように該保持手段に保持されることを特徴とする被加工物の加工方法。

Images