JP7313259B2

JP7313259B2 - 樹脂基板の加工方法

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Publication number: JP7313259B2
Application number: JP2019197881A
Authority: JP
Inventors: 桂男梅田
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Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2023-07-24
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: JP2021072361A; TW202118001A; KR20210052226A

Description

本発明は、パッケージ基板などの反りが発生する樹脂基板の加工方法に関する。

デバイスチップが電極を含む金属基板やガラスエポキシ樹脂等の基板に搭載され、モールド樹脂でデバイスチップが被覆された樹脂基板であるパッケージ基板を分割して、個々のパッケージデバイスチップを得る方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－１８１６４１号公報

パッケージ基板は、モールド樹脂の熱膨張率と金属基板、ガラスエポキシ樹脂の熱膨張率が大きく違うため、一般的にモールド樹脂の反りが大きく、平坦なチャックテーブルの保持面で吸引保持する際、リークが発生し、充分強固にチャックテーブルに固定できない場合がある。

そこで、特許文献１に示された方法のように、パッケージ基板にハーフカットを施して、反りを矯正後、吸引保持する方法が考案された。しかしながら、特許文献１に示された方法は、パッケージ基板１枚１枚の加工が必要で工数がかかるため、安価なパッケージデバイスチップを得る方法には利用しがたい。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、工数の増加を抑制しながらも樹脂基板をチャックテーブルに固定することを可能とすることができる樹脂基板の加工方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の樹脂基板の加工方法は、基板に搭載されたデバイスチップがモールド樹脂で被覆された樹脂基板の加工方法であって、凸状の曲面を有する曲面形成用基板の凸面に樹脂基板の一方の面を密着させるよう押圧した状態で樹脂基板を加熱し、更に冷却して、樹脂基板の該一方の面側が凹面となる反りを樹脂基板に形成する反り形状形成ステップと、チャックテーブルの保持面に、樹脂基板の凹面となった該一方の面を対面させて載置する載置ステップと、樹脂基板の反って凸面になった他方の面の中央付近を該保持面に向かって押圧し、樹脂基板の反りを該保持面に沿って矯正しつつ、該チャックテーブルで樹脂基板を吸引保持する吸引保持ステップと、該チャックテーブルで吸引保持した樹脂基板の該他方の面側から所定の加工を行う加工ステップと、を備えることを特徴とする。

前記樹脂基板の加工方法は、該反り形状形成ステップでは、積み重ねられた複数の該曲面形成用基板の間に樹脂基板が挟まれた状態で加熱され冷却されても良い。

本願発明は、工数の増加を抑制しながらも樹脂基板をチャックテーブルに固定することを可能とすることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る樹脂基板の加工方法の加工対象のパッケージ基板の側面図である。図２は、図１に示されたパッケージ基板の表面側の平面図である。図３は、図１に示されたパッケージ基板の裏面側の平面図である。図４は、実施形態１に係る樹脂基板の加工方法の流れを示すフローチャートである。図５は、図４に示された樹脂基板の加工方法の反り形状形成ステップにおいて、複数の曲面形成用基板間にパッケージ基板を配置した状態を模式的に示す側面図である。図６は、図５に示された複数の曲面形成用基板の凸面にパッケージ基板の金属基板の表面を密着させた状態でパッケージ基板を加熱する状態を模式的に一部断面で示す側面図である。図７は、図４に示された樹脂基板の加工方法の反り形状形成ステップ後のパッケージ基板の側面図である。図８は、図４に示された樹脂基板の加工方法の載置ステップを示す平面図である。図９は、図４に示された樹脂基板の加工方法の載置ステップを示す側面図である。図１０は、図４に示された樹脂基板の加工方法の吸引保持ステップにおいて、保持面上のパッケージ基板の上方に押圧部材を配置した側面図である。図１１は、図４に示された樹脂基板の加工方法の吸引保持ステップにおいて、保持面上にパッケージ基板を吸引保持した側面図である。図１２は、図４に示された樹脂基板の加工方法の加工ステップを示す側面図である。図１３は、実施形態１の変形例に係る樹脂基板の加工方法の加工ステップを示す側面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る樹脂基板の加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る樹脂基板の加工方法の加工対象のパッケージ基板の側面図である。図２は、図１に示されたパッケージ基板の表面側の平面図である。図３は、図１に示されたパッケージ基板の裏面側の平面図である。図４は、実施形態１に係る樹脂基板の加工方法の流れを示すフローチャートである。

実施形態１に係る樹脂基板の加工方法は、図１、図２及び図３に示す樹脂基板であるパッケージ基板１に所定の加工である研削加工を行う方法である。実施形態１に係る樹脂基板の加工方法の加工対象のパッケージ基板１は、図１に示すように、基板である金属基板２と、金属基板２に搭載されたデバイスチップ３と、デバイスチップ３を被覆したモールド樹脂４とを備える。

金属基板２は、金属により構成され、かつ平面形状が矩形の平板状に形成され、図２に示すように、デバイス領域２１と、デバイス領域２１を囲繞する非デバイス領域２２とが設けられている。実施形態１において、デバイス領域２１は、三つ設けられているが、デバイス領域２１の数は、三つに限定されない。デバイス領域２１は、図２に示すように、複数の領域２３に区画する分割予定ライン２４を有している。領域２３は、金属基板２の他方の面である裏面２６（図３等に示す）側にデバイスチップ３を搭載している。

デバイスチップ３は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、あるいやＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路である。分割予定ライン２４は、領域２３に搭載されたデバイスチップ３と図示しないワイヤにより接続された電極部２７が設けられている。電極部２７は、領域２３の全周に設けられ、領域２３と、領域２３の周囲の金属基板２の母材と連結しており、実施形態１では、切削加工により長手方向の中央が切断される。

モールド樹脂４は、熱可塑性樹脂により構成され、金属基板２の裏面２６側に積層されて、領域２３の裏面２６に搭載したデバイスチップ３及びワイヤを封止（被覆）している。実施形態１では、モールド樹脂４は、金属基板２の裏面２６側では、図３に示すように、全てのデバイス領域２１を封止（被覆）している。また、モールド樹脂４は、金属基板２の表面２５側では、図２に示すように、デバイスチップ３を搭載した領域２３と電極部２７とを露出させた状態で分割予定ライン２４内を封止している。

こうして、実施形態１では、金属基板２に搭載されたデバイスチップ３がモールド樹脂４で被覆され、かつ切削加工により切削される分割予定ライン２４に電極部２７が配置された所謂ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package）基板である。実施形態１では、パッケージ基板１は、本発明では、ＱＦＮ基板であるが、本発明では、これに限定されることなく、例えば、ＣＳＰ（Chip Scale Packaging）基板やＢＧＡ（Ball grid array）でも良い。

図１、図２及び図３に示されたパッケージ基板１は、モールド樹脂４の表面４１に研削加工が行われた後、各デバイス領域２１の各分割予定ライン２４に沿って電極部２７の長手方向の中央が切削加工される。パッケージ基板１は、各電極部２７が二分割されて、個々のパッケージデバイスチップ５に分割される。パッケージデバイスチップ５は、金属基板２の領域２３と、領域２３に端が連なる複数の電極部２７と、領域２３の裏面２６側に搭載され電極部２７とワイヤに接続されたデバイスチップ３と、領域２３の裏面２６側に積層されてデバイスチップ３を被覆したモールド樹脂４とを備える。

また、実施形態１では、パッケージ基板１は、金属基板２に搭載されたデバイスチップ３を被覆するモールド樹脂４の熱膨張率と、金属基板２の熱膨張率との差を原因として、金属基板２とモールド樹脂４との双方が反ってしまうことがある。例えば、パッケージ基板１は、図１に示すように、金属基板２の一方の面である表面２５側の長手方向の中央が凸となりかつ金属基板２の裏面２６側の長手方向の中央が凹となるように、全体的に湾曲することがある。なお、本発明では、パッケージ基板１は、必ず図１に示すように湾曲するわけではなく、湾曲した状態が図１に示された状態に限定されないとともに、湾曲していなくても良い。

また、実施形態１では、パッケージ基板１は、図３に示すように、金属基板２の裏面２６側の外縁部に切削加工時の切削位置を示すアライメント用のマーク７が設けられている。実施形態１では、アライメント用のマーク７は、切削加工の各切削位置上に設けられているが、本発明では、図３に示す例に限定されない。

実施形態１に係る樹脂基板の加工方法は、パッケージ基板１に所定の加工である研削加工を行う方法であって、図４に示すように、反り形状形成ステップＳＴ１と、載置ステップＳＴ２と、吸引保持ステップＳＴ３と、加工ステップＳＴ４とを備える。

（反り形状形成ステップ）
図５は、図４に示された樹脂基板の加工方法の反り形状形成ステップにおいて、複数の曲面形成用基板間にパッケージ基板を配置した状態を模式的に示す側面図である。図６は、図５に示された複数の曲面形成用基板の凸面にパッケージ基板の金属基板の表面を密着させた状態でパッケージ基板を加熱する状態を模式的に一部断面で示す側面図である。図７は、図４に示された樹脂基板の加工方法の反り形状形成ステップ後のパッケージ基板の側面図である。

反り形状形成ステップＳＴ１は、凸状の曲面を有する図５及び図６に示す曲面形成用基板１０の凸面１１にパッケージ基板１の金属基板２の表面２５を密着させるよう押圧した状態でパッケージ基板１を加熱し、更に冷却して、パッケージ基板１の表面２５側が凹面２８（図７に示す）となる反りをパッケージ基板１に形成するステップである。実施形態１において、反り形状形成ステップＳＴ１では、図５に示す曲面形成用基板１０を複数用意する。

曲面形成用基板１０は、平面形状がパッケージ基板１の平面形状よりも大きな矩形状に形成され、側方からみて長手方向の中央が最も上方に突出した凸面１１が上面に形成されている。凸面１１は、上方に向かって凸状の曲面を有している。これら複数の曲面形成用基板１０は、反り形状形成ステップＳＴ１では、鉛直方向に複数積み重ねられる。

また、曲面形成用基板１０は、側方からみて長手方向の中央が最も上方に凹んだ凹面１２が下面に形成されている。凹面１２は、上方に向かって凹状の曲面を有している。曲面形成用基板１０は、鉛直方向に複数積み重ねられると、側方から見て凹面１２が凸面１１と平行となる。

なお、実施形態１では、複数の曲面形成用基板１０のうち最下方に配置される曲面形成用基板１０は、下面に凹面１２が形成されずに、水平方向に沿って平面に形成されている。また、複数の曲面形成用基板１０のうち最上方に配置される曲面形成用基板１０は、上面に凸面１１が形成されずに、水平方向に沿って平面に形成されている。

また、実施形態１において、反り形状形成ステップＳＴ１では、パッケージ基板１の金属基板２の表面２５側を下方に向け、金属基板２の裏面２６側を上方に向けて、パッケージ基板１を曲面形成用基板１０間に配置して、複数の曲面形成用基板１０を積み重ねる。

実施形態１において、反り形状形成ステップＳＴ１では、複数の曲面形成用基板１０を互いに近づけて、各凸面１１に表面２５が密着し、各凹面１２に各パッケージ基板１のモールド樹脂４の表面４１が密着するように、各曲面形成用基板１０に各パッケージ基板１が密着する方向に押圧した状態に維持する。実施形態１において、反り形状形成ステップＳＴ１では、図６に示すように、各凸面１１に表面２５が密着し、各凹面１２に各パッケージ基板１のモールド樹脂４の表面４１が密着した状態で、複数のパッケージ基板１及び複数の曲面形成用基板１０を加熱チャンバー２０内に収容する。

実施形態１において、反り形状形成ステップＳＴ１では、加熱チャンバー２０内を所定温度まで加熱して、所定時間、複数のパッケージ基板１及び複数の曲面形成用基板１０を加熱チャンバー２０内で加熱する。こうして、実施形態１において、反り形状形成ステップＳＴ１では、複数の曲面形成用基板１０により複数のパッケージ基板１を密着する方向に押圧した状態で加熱する。なお、所定温度、所定時間は、パッケージ基板１の特にモールド樹脂４を厚みが変化することなく塑性変形させることができ、特にデバイスチップ３に悪影響を与えることがない、温度、時間である。例えば、所定温度は、１８０℃以上でかつ２００℃以下であり、所定温度は、８時間である。また、所定時間は、１００℃であり、所定温度は、３０分でも良い。

実施形態１において、反り形状形成ステップＳＴ１では、所定温度で所定時間、複数のパッケージ基板１を加熱した後、複数のパッケージ基板１を曲面形成用基板１０とともに加熱チャンバー２０外に搬出して、更に常温まで冷却する。実施形態１において、反り形状形成ステップＳＴ１では、複数のパッケージ基板１を曲面形成用基板１０から取り外す。すると、パッケージ基板１は、図７に示すように、特に、モールド樹脂４が塑性変形して、金属基板２の表面２５が凸面１１に沿い、かつモールド樹脂４の表面４１が凹面１２に沿うこととなる。

このため、パッケージ基板１は、金属基板２の表面２５が、側方からみて長手方向の中央が最も上方に凹んだ凹面２８に形成され、モールド樹脂４の表面４１が、側方からみて長手方向の中央が最も上方に突出した凸面４２に形成されて、表面２５が凹面２８となる反りが形成される。なお、凹面２８と凸面４２とは、互いに平行である。こうして、実施形態１において、反り形状形成ステップＳＴ１では、パッケージ基板１は、側方からみて、長手方向の中央が最も上方に突出して、図１と逆向きに湾曲した反りが形成される。こうして、実施形態１において、反り形状形成ステップＳＴ１では、積み重ねられた複数の曲面形成用基板１０の間にパッケージ基板１が挟まれた状態で加熱され冷却されることとなる。

（載置ステップ）
図８は、図４に示された樹脂基板の加工方法の載置ステップを示す平面図である。図９は、図４に示された樹脂基板の加工方法の載置ステップを示す側面図である。載置ステップＳＴ２は、研削加工を行う加工装置である研削装置３０のチャックテーブル３１の保持面３２に、パッケージ基板１の凹面２８となった金属基板２の表面２５を対面させて載置するステップである。

なお、研削装置３０のチャックテーブル３１は、図８に示すように、パッケージ基板１の長手方向の全長よりも長い直径を有する円盤状に形成されている。チャックテーブル３１は、上面が水平方向と平行な保持面３２を構成し、保持面３２の中央に図９に示す開閉弁３３を介して吸引源３４に接続した吸引溝３５が形成されている。

載置ステップＳＴ２では、図８のチャックテーブル３１の保持面３２上にパッケージ基板１の金属基板２側が載置される。なお、図８は、アライメント用のマーク７を省略している。載置ステップＳＴ２では、パッケージ基板１は、中心が保持面３２と中心と対面した状態で、図９に示すように、保持面３２上に載置される。なお、パッケージ基板１は、保持面３２に載置されると、凹面２８即ち表面２５が保持面３２に対面する。なお、載置ステップＳＴ２では、研削装置３０は、開閉弁３３を閉じている。

（吸引保持ステップ）
図１０は、図４に示された樹脂基板の加工方法の吸引保持ステップにおいて、保持面上のパッケージ基板の上方に押圧部材を配置した側面図である。図１１は、図４に示された樹脂基板の加工方法の吸引保持ステップにおいて、保持面上にパッケージ基板を吸引保持した側面図である。

吸引保持ステップＳＴ３は、パッケージ基板１の反って凸面になった金属基板２の裏面２６側の中央付近を保持面３２に向かって押圧し、パッケージ基板１の反りを保持面３２に沿って矯正しつつ、チャックテーブル３１でパッケージ基板１を吸引保持するステップである。吸引保持ステップＳＴ３では、図１０に示すように、研削装置３０が押圧部材３６を保持面３２上のパッケージ基板１の上方に位置付ける。なお、押圧部材３６の下面３６１は、水平方向即ち保持面３２に沿って平坦に形成されている。

吸引保持ステップＳＴ３では、図１１に示すように、研削装置３０が鉛直方向に沿って押圧部材３６を下降させて、押圧部材３６の下面３６１によりパッケージ基板１のモールド樹脂４の凸面４２となった表面４１の中央付近を保持面３２に向かって押圧する。吸引保持ステップＳＴ３では、研削装置３０が押圧部材３６によりパッケージ基板１の金属基板２の表面２５をチャックテーブル３１の保持面３２に密着させて、パッケージ基板１の凹面２８及び凸面４２を保持面３２及び押圧部材３６の下面３６１で平坦に矯正した後、開閉弁３３を開いて、保持面３２にパッケージ基板１の金属基板２の表面２５を吸引保持する。

（加工ステップ）
図１２は、図４に示された樹脂基板の加工方法の加工ステップを示す側面図である。加工ステップＳＴ４は、研削装置３０が、チャックテーブル３１で吸引保持したパッケージ基板１の裏面２６側から所定の加工である研削加工を行うステップである。

実施形態１において、加工ステップＳＴ４では、図１２に示すように、研削装置３０が、研削液ノズル３７から研削液３７１を供給しつつ、スピンドル３８により研削ホイール３９を鉛直方向と平行な軸心回りに回転させかつチャックテーブル３１を鉛直方向と平行な軸心回りに回転させる。実施形態１において、加工ステップＳＴ４では、研削装置３０が、研削ホイール３９の研削砥石３９１をパッケージ基板１の裏面２６側からモールド樹脂４の表面４１に当接させてチャックテーブル３１に所定の送り速度で近づけて、研削砥石３９１でモールド樹脂４の表面４１を研削する。加工ステップＳＴ４では、研削装置３０が、所定量、研削ホイール３９の研削砥石３９１を下降すると終了する。

以上、説明したように、実施形態１に係る樹脂基板の加工方法は、反ったパッケージ基板１がリークせずに平坦な保持面３２に吸引保持されるよう、凹面２８を保持面３２に対面させつつ保持面３２に押し付けた状態で吸引保持する。このために、樹脂基板の加工方法は、パッケージ基板１の外周からリークすることが抑制されるという効果を奏して、パッケージ基板１をチャックテーブル３１に固定することができるという効果を奏する。

また、樹脂基板の加工方法は、反り形状形成ステップＳＴ１において、一度に複数のパッケージ基板１を積み重ねた状態で反りを形成するので、工数の増加を抑制しながら効率的に反り形状をパッケージ基板１に形成できるという効果を奏する。

その結果、樹脂基板の加工方法は、工数の増加を抑制しながらもパッケージ基板１をチャックテーブル３１に固定することを可能とすることができるという効果を奏する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本発明は、加工ステップＳＴ４では、図１３に示すように、所定の加工として研削加工以外の加工を行っても良い。図１３は、実施形態１の変形例に係る樹脂基板の加工方法の加工ステップを示す側面図である。なお、図１３は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

なお、図１３は、加工ステップＳＴ４では、パッケージ基板１に所定の加工である切削加工を行う例を示しているが、本発明では、所定の加工は、研削加工、切削加工に限定されない。図１３に例示された変形例は、加工ステップＳＴ４が実施形態１と異なること以外、実施形態１と同じである。

図１３に例示された変形例において、吸引保持ステップＳＴ３では、加工装置である切削装置５０が、実施形態１と同様に、チャックテーブル５１にパッケージ基板１を吸飲保持する。なお、切削装置５０のチャックテーブル５１は、吸引源からの吸引力により各領域２３を吸引する吸引孔と、切削加工中に切削ブレード５５の切り刃が侵入する逃げ溝５３とが、保持面５２に形成されている。

図１３に例示された加工ステップＳＴ４では、切削装置５０が、パッケージ基板１を図示しない撮像ユニットで撮像して、アライメント用のマーク７を検出して、分割予定ライン２４の切削位置と切削ユニット５４の切削ブレード５５とを位置合わせするアライメントを遂行する。

図１３に例示された加工ステップＳＴ４では、切削装置５０が、切削ユニット５４とチャックテーブル５１とを分割予定ライン２４に沿って相対的に移動させながら切削ブレード５５を裏面２６側から電極部２７の中央に切り込ませて、パッケージ基板１を個々のパッケージデバイスチップ５に分割する。図１３に例示された加工ステップＳＴ４では、切削装置５０が、切削ブレード５５で全ての電極部２７の中央を切削すると終了する。

１パッケージ基板（樹脂基板）
２金属基板（基板）
３デバイスチップ
４モールド樹脂
１０曲面形成用基板
１１凸面
２５表面（一方の面）
２６裏面（他方の面）
２８凹面
３１，５１チャックテーブル
３２，５２保持面
ＳＴ１反り形状形成ステップ
ＳＴ２載置ステップ
ＳＴ３吸引保持ステップ
ＳＴ４加工ステップ

Claims

基板に搭載されたデバイスチップがモールド樹脂で被覆された樹脂基板の加工方法であって、
凸状の曲面を有する曲面形成用基板の凸面に樹脂基板の一方の面を密着させるよう押圧した状態で樹脂基板を加熱し、更に冷却して、樹脂基板の該一方の面側が凹面となる反りを樹脂基板に形成する反り形状形成ステップと、
チャックテーブルの保持面に、樹脂基板の凹面となった該一方の面を対面させて載置する載置ステップと、
樹脂基板の反って凸面になった他方の面の中央付近を該保持面に向かって押圧し、樹脂基板の反りを該保持面に沿って矯正しつつ、該チャックテーブルで樹脂基板を吸引保持する吸引保持ステップと、
該チャックテーブルで吸引保持した樹脂基板の該他方の面側から所定の加工を行う加工ステップと、を備える樹脂基板の加工方法。
該反り形状形成ステップでは、積み重ねられた複数の該曲面形成用基板の間に樹脂基板が挟まれた状態で加熱され冷却される請求項１に記載の樹脂基板の加工方法。