JP7340911B2 - パッケージ基板の加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、パッケージ基板を切断する際に用いられるパッケージ基板の加工方法に関する。
基板上に配置されたデバイスチップを樹脂からなる封止材(モールド樹脂)で被覆することにより、パッケージ基板が形成される。このパッケージ基板を切削予定ライン(ストリート)に沿って分割することにより、デバイスチップをそれぞれ含む複数のパッケージデバイスが得られる。
パッケージ基板の分割には、例えばパッケージ基板を保持するチャックテーブルと、パッケージ基板を切削する円環状の切削ブレードが装着されたスピンドルとを備える切削装置が用いられる。チャックテーブルによってパッケージ基板を保持した状態で、切削ブレードを回転させてパッケージ基板に切り込ませることにより、パッケージ基板が切削される。
パッケージ基板の切削予定ラインには、デバイスチップと接続された電極などが形成されることがある。この場合、切削ブレードを切削予定ラインに沿って切り込ませると、該電極が回転する切削ブレードと接触して引き延ばされ、髭状のバリが発生する。このバリは、電極同士の短絡やボンディング不良などの原因となり、パッケージ基板を分割して製造されたパッケージデバイスの品質低下を招くため、除去されることが望まれる。
そこで、切削ブレードでパッケージ基板を切削した後、切削された領域に向かって水を噴射することによりバリを除去する手法が提案されている。例えば特許文献1には、バリ取りノズルが切削ブレードと隣接する位置に設けられた切削装置が開示されている。この切削装置は、切削ブレードによってパッケージ基板を切削して切断した後、バリ取りノズルから水を噴射することによってバリを除去する。
切断されたパッケージ基板に向かって水を噴射すると、水圧によってパッケージ基板の一部が飛散することがある。また、パッケージ基板がテープを介してチャックテーブルによって保持された状態でパッケージ基板を切断すると、切断領域においてテープが露出し、この露出した領域に水が噴射されると水圧によってテープが破断することがある。そのため、水圧はこのような加工上の不都合が生じない範囲で設定される。しかしながら、加工上の不都合を防ぐために水圧を低く設定すると、バリの除去が不十分になりやすい。
一方、特許文献2には、パッケージ基板が完全には切断されていない状態で水を噴射してバリを除去する手法が開示されている。具体的には、まず、パッケージ基板の厚さ未満の深さの切削溝を切削予定ラインに沿って形成して電極を切削する1回目の切削を行う。そして、該切削溝に向かって水を噴射してバリを除去した後、切削予定ラインに沿って切削ブレードを再度切り込ませる2回目の切削を行い、パッケージ基板を切断する。
パッケージ基板が完全には切断されていない状態では、水を噴射してもパッケージ基板の一部の飛散やテープの破断が生じにくい。そのため、この手法を用いると水圧を上げることが可能となり、バリを除去しやすくなる。
特開2016-157722号公報 特開2016-181569号公報
前述のように、パッケージ基板を切断した後に水を噴射してバリを除去する手法を用いる場合、加工上の不都合の発生を防ぐために水圧を低く抑える必要があり、バリが十分に除去されにくい。
一方、切削を2回に分けて実施する手法では、パッケージ基板を切断した後に水を噴射する場合と比較して水圧を上げることができるものの、同一の切削予定ラインに対して複数回の切削を行う必要があるため加工効率が低下する。また、2回目の切削の際、1回目の切削の切削面で露出した電極に切削ブレードが接触し、バリが再度発生してしまうことがある。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、加工上の不都合の発生及び加工効率の低下を抑制しつつバリを除去することが可能なパッケージ基板の加工方法の提供を課題とする。
本発明の一態様によれば、切削予定ラインに形成された電極を有するパッケージ基板の加工方法であって、該切削予定ラインに沿って切削ブレードで該パッケージ基板を切断する切削ステップと、該切削ステップを実施した後、流体を該切削予定ラインに沿って噴射して該切削ステップで発生したバリを除去するバリ除去ステップと、を備え、該切削ステップでは、該切削ブレードを挟むように配置された一対のノズルから該切削ブレードが該パッケージ基板を切削する切削領域に設けられている該電極に向かって有機酸と酸化剤とを含む切削液を供給しながら該パッケージ基板を切削し、該流体の圧力は、25MPaよりも大きく、且つ、40MPa未満であるパッケージ基板の加工方法が提供される。なお、該バリ除去ステップでは、該流体を噴射する噴射ノズルの噴射口の中心を該電極と重畳するように位置付けてもよい。
また、本発明の一態様において、該切削ステップを実施する前に、該パッケージ基板にテープを貼着するテープ貼着ステップと、該テープを介して該パッケージ基板を保持手段で保持する保持ステップと、を更に備え、該切削ステップでは、該テープに至る深さで該切削ブレードを該パッケージ基板に切り込ませることで、該テープが貼着された該パッケージ基板を切断し、該バリ除去ステップでは、該テープが該パッケージ基板に貼着された状態で該流体を噴射してもよい。
また、本発明の一態様において、該切削ステップを実施する前に、該切削予定ラインに対応した溝が形成された治具テーブルで該パッケージ基板を保持する保持ステップを更に備え、該切削ステップでは、該治具テーブルの該溝に至る深さで該切削ブレードを該パッケージ基板に切り込ませることで、該治具テーブルで保持された該パッケージ基板を切断し、該バリ除去ステップでは、該治具テーブルで保持された該パッケージ基板に該流体を噴射してもよい。
本発明の一態様に係るパッケージ基板の加工方法では、有機酸と酸化剤とを含む切削液を供給しながらパッケージ基板を切削した後、流体の噴射によってバリを除去する。該切削液の供給によってバリの発生が抑制されるとともにバリが除去されやすくなるため、バリを除去する流体の圧力を低減できる。これにより、加工上の不都合の発生及び加工効率の低下を抑制しつつバリを除去することが可能となる。
図1(A)はパッケージ基板を示す平面図であり、図1(B)はパッケージ基板を示す底面図である。 パッケージ基板を示す拡大平面図である。 切削装置を示す斜視図である。 フレームユニットを示す平面図である。 切削ユニットを示す斜視図である。 切削ステップの様子を示す一部断面正面図である。 バリ除去ステップの様子を示す一部断面正面図である。 バリ除去ステップの様子を示す一部断面正面図である。 図9(A)は治具テーブルを示す平面図であり、図9(B)は治具テーブルを示す断面図である。 切削ステップの様子を示す断面図である。
以下、添付図面を参照して本実施形態を説明する。まず、本実施形態に係るパッケージ基板の加工方法によって加工することが可能なパッケージ基板の構成例について説明する。図1(A)はパッケージ基板11の表面側を示す平面図であり、図1(B)はパッケージ基板11の裏面側を示す底面図である。
パッケージ基板11は、表面13a及び裏面13bを有し平面視で矩形状に形成された板状の基板13と、IC(Integrated Circuit)等のデバイスを含み基板13の裏面13b側に配置された複数のデバイスチップ(不図示)とを備える。また、基板13の裏面13b側には、複数のデバイスチップを覆って封止する樹脂層(モールド樹脂)15が形成されている。
図1(A)に示すように、パッケージ基板11は互いに交差するように格子状に配列された複数の切削予定ライン(ストリート)17によって区画された複数の領域11aを備え、デバイスチップはそれぞれこの領域11aに配置されている。なお、パッケージ基板11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。また、デバイスチップの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
パッケージ基板11を切削予定ライン17に沿って切断することにより、デバイスチップをそれぞれ含む複数のパッケージデバイスが得られる。パッケージ基板11の切断は、例えば円環状の切削ブレードを用いてパッケージ基板11を切削することにより実施される。なお、基板13の表面13a側には切削予定ライン17の位置を示す複数のマーカー21が付されており、このマーカー21はパッケージ基板11と切削ブレードとの位置合わせを行う際の目印となる。
また、基板13の表面13a側には、金属でなる複数の電極19が切削予定ライン17に沿って配列されている。電極19は、基板13の裏面13b側に配置されたデバイスチップと金属ワイヤー(不図示)等を介して接続されており、基板13の表面13a側に露出している。この電極19は、パッケージ基板11が複数のパッケージデバイスに分割された後、該パッケージデバイスを他の実装基板等に実装する際の接続電極として機能する。
図2は、パッケージ基板11を示す拡大平面図である。図2に示すように、切削予定ライン17に形成された複数の電極19はそれぞれ、基板13の表面13a側から裏面13b側に向かって形成された凹部(キャビティ)19aを備える。凹部19aは平面視で楕円状に形成されており、その深さは電極19の厚さ未満である。
切削ブレードによってパッケージ基板11を切削すると、切削予定ライン17に形成された電極19も切削される。このとき切削ブレードは、電極19に形成された凹部19aの内側を通過するように位置付けられる。そして、パッケージ基板11が切削予定ライン17に沿って切断されると、凹部19aによって、電極19と他の電極(実装基板の接続電極など)とを接続するための金属材料(半田など)が埋め込まれる空間が形成される。
パッケージ基板11を切削予定ライン17に沿って切削ブレードで切削すると、電極19が回転する切削ブレードと接触して引き延ばされ、髭状のバリが発生することがある。このバリは電極19同士の短絡やボンディング不良などの加工不良の原因となるため、除去されることが好ましい。バリの除去は、例えば切削によって生じたバリに向かって加圧された水などの流体を噴射してバリを吹き飛ばすことによって行われる。
パッケージ基板11の切削及び流体の噴射は、パッケージ基板11を切削する切削ユニットと、パッケージ基板11に向かって流体を噴射する流体噴射ユニットとを備えた切削装置を用いて実施される。切削ユニット及び流体噴射ユニットを備える切削装置の構成例を図3に示す。
図3は、切削装置2を示す斜視図である。切削装置2は、切削装置2を構成する各構成要素を支持する基台4を備える。基台4上には、X軸方向(加工送り方向)に沿って配置された一対のガイドレール6a,6bが固定されており、一対のガイドレール6a,6b上には移動ブロック8が配置されている。また、移動ブロック8は移動ユニット10と接続されており、移動ユニット10は移動ブロック8をX軸方向に沿って移動させる。
移動ユニット10は、ボールねじ12とパルスモータ14とを備える。ボールねじ12は、その長さ方向がX軸方向に沿うように配置されており、移動ブロック8はボールねじ12に螺合されている。また、パルスモータ14はボールねじ12の一端部に連結されている。パルスモータ14によってボールねじ12を回転させると、移動ブロック8が一対のガイドレール6a,6bに沿って移動する。
また、移動ユニット10は、ガイドレール6aに沿って基台4上に設けられ移動ブロック8の位置を示す座標値が付されたスケール16と、スケール16の座標値を読みとる読み取りヘッド(不図示)とを備える。読み取りヘッドによってスケール16の座標値を読み取ることにより、移動ブロック8の位置が確認される。
移動ブロック8上には円筒状の支持部材18が設けられ、支持部材18上にはチャックテーブル20が固定されている。このチャックテーブル20は、パッケージ基板11を保持する保持手段に相当する。チャックテーブル20はモータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、Z軸方向(鉛直方向)に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、移動ユニット10によってチャックテーブル20のX軸方向における位置が制御される。
チャックテーブル20の上面は、多孔性セラミックス等によって形成されパッケージ基板11を保持する保持面20aを構成する。保持面20aは、X軸方向及びY軸方向(割り出し送り方向)に対して概ね平行に形成されており、チャックテーブル20の内部に設けられた吸引路(不図示)等を介してエジェクタ等の吸引源(不図示)に接続されている。
パッケージ基板11を切削する際には、例えば、環状フレームに支持されたパッケージ基板11がチャックテーブル20によって保持される。図4は、パッケージ基板11が環状フレーム27によって支持されたフレームユニット23を示す平面図である。
パッケージ基板11の樹脂層15(図1(B)参照)側には、パッケージ基板11の全体を覆うことが可能な径をもつ円形のテープ25が貼着される。テープ25は、例えばポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなる基材上に、ゴム系やアクリル系の粘着層(糊層)が形成された柔軟なフィルムである。
環状フレーム27をテープ25の外周部に貼着するとともに、パッケージ基板11の樹脂層15側をテープ25の中央部に貼着することにより、フレームユニット23が構成される。そして、パッケージ基板11は基板13の表面13aが上方に露出した状態で、テープ25を介して環状フレーム27に支持される。
図3に示すように、チャックテーブル20の周囲には環状フレーム27を四方から固定するための4個のクランプ22が設けられている。また、チャックテーブル20の近傍には、パッケージ基板11をチャックテーブル20上に搬送する搬送ユニット(不図示)が配置されている。
パッケージ基板11を加工する際は、まず、チャックテーブル20の保持面20a上にテープ25を介してパッケージ基板11を配置するとともに、環状フレーム27をクランプ22によって固定する。この状態で吸引源の負圧を保持面20aに作用させることにより、パッケージ基板11がテープ25を介してチャックテーブル20よって吸引保持される。
チャックテーブル20の上方には、パッケージ基板11を切削する環状の切削ブレードが装着される切削ユニット24と、流体をパッケージ基板11に向かって噴射する流体噴射ユニット26とが設けられている。また、基台4の上面には、切削ユニット24と流体噴射ユニット26とを支持するための門型の支持構造28が、チャックテーブル20を跨ぐように配置されている。
支持構造28の前面上部には、切削ユニット24をY軸方向及びZ軸方向に移動させる移動ユニット30aと、流体噴射ユニット26をY軸方向及びZ軸方向に移動させる移動ユニット30bとが設けられている。移動ユニット30aは移動プレート34aを、移動ユニット30bは移動プレート34bをそれぞれ備える。移動プレート34a及び移動プレート34bは、支持構造28の前面にY軸方向に沿って配置された一対のガイドレール32にスライド可能に装着されている。
移動プレート34aの裏面側(後面側)にはナット部(不図示)が設けられており、このナット部にはガイドレール32に対して概ね平行に配置されたボールネジ36aが螺合されている。また、移動プレート34bの裏面側(後面側)にはナット部(不図示)が設けられており、このナット部にはガイドレール32に対して概ね平行に配置されたボールネジ36bが螺合されている。
ボールネジ36a,36bの一端部にはそれぞれ、パルスモータ38が連結されている。ボールネジ36aと連結されたパルスモータ38によってボールネジ36aを回転させることにより、移動プレート34aがガイドレール32に沿ってY軸方向に移動する。また、ボールネジ36bと連結されたパルスモータ38によってボールネジ36bを回転させることにより、移動プレート34bがガイドレール32に沿ってY軸方向に移動する。
移動プレート34aの表面(前面)側には、一対のガイドレール40aがZ軸方向に沿って設けられており、移動プレート34bの表面(前面)側には、Z軸方向に沿って一対のガイドレール40bが設けられている。また、一対のガイドレール40aには移動プレート42aがスライド可能に取り付けられ、一対のガイドレール40bには移動プレート42bがスライド可能に取り付けられている。
移動プレート42aの裏面側(後面側)にはナット部(不図示)が設けられており、このナット部にはガイドレール40aに対して概ね平行に配置されたボールネジ44aが螺合されている。ボールネジ44aの一端部にはパルスモータ46が連結されており、このパルスモータ46によってボールネジ44aを回転させることにより、移動プレート42aがガイドレール40aに沿ってZ軸方向に移動する。
移動プレート42bの裏面側(後面側)にはナット部(不図示)が設けられており、このナット部にはガイドレール40bに対して概ね平行に配置されたボールネジ44bが螺合されている。ボールネジ44bの一端部にはパルスモータ46が連結されており、このパルスモータ46によってボールネジ44bを回転させることにより、移動プレート42bがガイドレール40bに沿ってZ軸方向に移動する。
移動プレート42aの下部には切削ユニット24が設けられ、移動プレート42bの下部には流体噴射ユニット26が設けられている。そして、移動ユニット30aによって切削ユニット24のY軸方向及びZ軸方向の位置が制御され、移動ユニット30bによって流体噴射ユニット26のY軸方向及びZ軸方向の位置が制御される。すなわち、切削ユニット24の位置と流体噴射ユニット26の位置とはそれぞれ独立に制御される。
図5は、切削ユニット24を示す斜視図である。切削ユニット24は、チャックテーブル20の保持面20aに対して概ね平行な方向に軸心をとるスピンドル(不図示)を備えており、このスピンドルの先端部には環状の切削ブレード50が装着されている。スピンドルはモータ等の回転駆動源と連結されており、スピンドルに装着された切削ブレード50は回転駆動源から伝わる力によって回転する。
切削ブレード50は、例えばダイヤモンド等でなる砥粒をボンド材で固定して形成される。ボンド材としては、例えばメタルボンド、レジンボンド、ビトリファイドボンドなどが用いられる。
また、切削ユニット24は切削ブレード50を覆うブレードカバー52を備える。ブレードカバー52は、切削ブレード50に切削液を供給する第1ノズルブロック54を備えている。第1ノズルブロック54は、切削液が供給されるホース(不図示)と接続される第1接続部56と、第1接続部56と接続され切削ブレード50に切削液を供給する一対のブレードクーラーノズル58a,58bとを備える。
ブレードクーラーノズル58a,58bは、切削ブレード50を表面50a側及び裏面50b側から挟むように配置される。また、ブレードクーラーノズル58a,58bにはそれぞれ、切削ブレード50と対向する位置に切削ブレード50に切削液を供給するための複数の開口(不図示)が設けられている。第1接続部56に供給された切削液はブレードクーラーノズル58a,58bに流入し、該開口から切削ブレード50の表面50a側及び裏面50b側に向かって噴射される。
また、ブレードカバー52は、切削ブレード50とチャックテーブル20によって保持されたパッケージ基板11とに切削液を供給する第2ノズルブロック60を備えている。第2ノズルブロック60は、切削液が供給されるホース(不図示)と接続される第2接続部62及び第3接続部64を備える。
第2接続部62は、第2ノズルブロック60の内部に設けられたシャワーノズル(不図示)と接続され、シャワーノズルの先端は切削ブレード50の外周部に向かって開口している。第2接続部62に供給された切削液はシャワーノズルに流入し、シャワーノズルの先端から切削ブレード50の外周部に向かって噴射される。そして、切削液は切削ブレード50の回転によって切削ブレード50とパッケージ基板11との接触領域に供給される。
第3接続部64は、チャックテーブル20によって保持されたパッケージ基板11に切削液を供給するスプレーノズル66と接続されている。スプレーノズル66の先端は、チャックテーブル20の保持面20aに向かって開口している。第3接続部64に供給された切削液はスプレーノズル66に流入し、スプレーノズル66の先端からチャックテーブル20によって保持されたパッケージ基板11の上面に向かって噴射される。
切削ブレード50によってパッケージ基板11を切削する際は、上記のブレードクーラーノズル58a,58b、シャワーノズル、及びスプレーノズル66から切削ブレード50及びパッケージ基板11に切削液を供給する。この切削液の供給により、切削ブレード50とパッケージ基板11とが接触する領域が冷却されるとともに、切削によって生じた屑(切削屑)が洗い流される。
また、切削ユニット24に隣接する位置には、チャックテーブル20によって吸引保持されたパッケージ基板11等を撮像するための撮像ユニット70が設けられている。撮像ユニット70によって取得した画像に基づいて、切削ユニット24とチャックテーブル20との位置合わせが行われる。
図3に示す流体噴射ユニット26は、チャックテーブル20によって保持されたパッケージ基板11に向かって流体を噴射する噴射ノズル72を備える。切削ユニット24によってパッケージ基板11を切断した後、噴射ノズル72からパッケージ基板11に流体を噴射することにより、切削加工によって発生したバリを除去できる。なお、バリの除去が可能であれば、噴射ノズル72から噴射される流体に制限はない。例えば、加圧された水等の液体が噴射ノズル72から噴射される。
また、流体噴射ユニット26に隣接する位置には、チャックテーブル20によって吸引保持されたパッケージ基板11等を撮像するための撮像ユニット(不図示)が設けられている。この撮像ユニットによって取得した画像に基づいて、流体噴射ユニット26とチャックテーブル20との位置合わせが行われる。
なお、移動ユニット10、チャックテーブル20、切削ユニット24、流体噴射ユニット26、移動ユニット30a,30b等の各構成要素は切削装置2の制御ユニット(不図示)と接続されており、制御ユニットによってその動作が制御される。
噴射ノズル72から噴射される流体の圧力は、パッケージ基板11の切削によって生じたバリが適切に除去されるように設定される。ただし、流体の圧力が大きくなると、切断されたパッケージ基板11の一部が飛散することがある。また、パッケージ基板11の切削によってテープ25(図4参照)が露出し、この露出した領域に高圧の流体が噴射されてテープ25が破断することがある。
そのため、流体の圧力は上記のような加工上の不都合が生じない範囲で設定される。しかしながら、加工上の不都合を防ぐために流体の圧力を低く設定すると、バリの除去が不十分になりやすい。
一方、パッケージ基板11が完全には切断されない深さまで切削ブレード50を切り込ませて電極19を切削した後、切削によって生じたバリを流体の噴射によって除去することもできる。この場合、パッケージ基板11が完全には切断されていない状態で流体が噴射されるため、流体の圧力を上げてもパッケージ基板11の一部の飛散やテープ25の破断などの加工上の不都合が生じにくい。
しかしながら、この手法を用いる場合、バリを除去した後に切削ブレード50をパッケージ基板11に再度切り込ませてパッケージ基板11を切断する必要がある。そのため、同一の切削予定ライン17に対して複数回の切削を行う必要があり、パッケージ基板11の加工効率が低下する。また、2回目の切削の際、1回目の切削の切削面で露出した電極19に切削ブレード50が接触し、バリが再度発生してしまうことがある。
そこで、本発明の一態様に係るパッケージ基板の加工方法では、有機酸と酸化剤とを含む切削液を供給しながらパッケージ基板11を切削した後、切削によって生じたバリを流体の噴射によって除去する。切削加工時に有機酸と酸化剤とを含む切削液を供給すると、有機酸によって電極19が改質されるとともに酸化剤によって電極19が酸化され、電極19の延性が低下する。その結果、電極19が切削ブレード50によって引き延ばされにくくなりバリの発生が抑制されるとともに、流体の噴射によってバリが除去されやすくなる。
これにより、流体を噴射してバリを除去する際に流体の圧力を低減でき、流体の噴射による加工上の不都合の発生が抑制される。また、同一の切削予定ライン17に対して複数回の切削を行うことなくバリを除去できるため、加工効率の低下を防止できる。
切削液に含まれる有機酸としては、例えば、分子内に少なくとも1つのカルボキシル基と少なくとも1つのアミノ基とを有する化合物を用いることができる。この場合、アミノ基のうち少なくとも1つは、2級又は3級のアミノ基であると好ましい。また、有機酸として用いる化合物は、置換基を有していてもよい。
有機酸として用いることのできるアミノ酸としては、グリシン、ジヒドロキシエチルグリシン、グリシルグリシン、ヒドロキシエチルグリシン、N-メチルグリシン、β-アラニン、L-アラニン、L-2-アミノ酪酸、L-ノルバリン、L-バリン、L-ロイシン、L-ノルロイシン、L-アロイソロイシン、L-イソロイシン、L-フェニルアラニン、L-プロリン、サルコシン、L-オルニチン、L-リシン、タウリン、L-セリン、L-トレオニン、L-アロトレオニン、L-ホモセリン、L-チロキシン、L-チロシン、3,5-ジヨード-L-チロシン、β-(3,4-ジヒドロキシフェニル)-L-アラニン、4-ヒドロキシ-L-プロリン、L-システィン、L-メチオニン、L-エチオニン、L-ランチオニン、L-シスタチオニン、L-シスチン、L-システィン酸、L-グルタミン酸、L-アスパラギン酸、S-(カルボキシメチル)-L-システィン、4-アミノ酪酸、L-アスパラギン、L-グルタミン、アザセリン、L-カナバニン、L-シトルリン、L-アルギニン、δ-ヒドロキシ-L-リシン、クレアチン、L-キヌレニン、L-ヒスチジン、1-メチル-L-ヒスチジン、3-メチル-L-ヒスチジン、L-トリプトファン、アクチノマイシンC1、エルゴチオネイン、アパミン、アンギオテンシンI、アンギオテンシンII及びアンチパイン等が挙げられる。中でも、グリシン、L-アラニン、L-プロリン、L-ヒスチジン、L-リシン、ジヒドロキシエチルグリシンが好ましい。
また、有機酸として用いることのできるアミノポリ酸としては、イミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ヒドロキシエチルイミノジ酢酸、ニトリロトリスメチレンホスホン酸、エチレンジアミン-N,N,N’,N’-テトラメチレンスルホン酸、1,2-ジアミノプロパン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、トランスシクロヘキサンジアミン四酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、エチレンジアミンジ琥珀酸(SS体)、β-アラニンジ酢酸、N-(2-カルボキシラートエチル)-L-アスパラギン酸、N,N’-ビス(2-ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン-N,N’-ジ酢酸等が挙げられる。
更に、有機酸として用いることのできるカルボン酸としては、ギ酸、グリコール酸、プロピオン酸、酢酸、酪酸、吉薬酸、ヘキサン酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、リンゴ酸、コハク酸、ピメリン酸、メルカプト酢酸、グリオキシル酸、クロロ酢酸、ピルビン酸、アセト酢酸、グルタル酸等の飽和カルボン酸や、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、メサコン酸、シトラコン酸、アコニット酸等の不飽和カルボン酸、安息香酸類、トルイル酸、フタル酸類、ナフトエ酸類、ピロメット酸、ナフタル酸等の環状不飽和カルボン酸等が挙げられる。
切削液に含まれる酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、セリウム酸塩、バナジン酸塩、オゾン水および銀(II)塩、鉄(III)塩や、その有機錯塩等を用いることができる。
また、切削液には、防食剤が混合されてもよい。防食剤を混合することで、パッケージ基板11に含まれる金属の腐食(溶出)を防止できる。防食剤としては、例えば、分子内に3つ以上の窒素原子を有し、且つ、縮環構造を有する複素芳香環化合物、又は、分子内に4つ以上の窒素原子を有する複素芳香環化合物を用いることが好ましい。更に、芳香環化合物は、カルボキシル基、スルホ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基を含むことが好ましい。具体的には、テトラゾール誘導体、1,2,3-トリアゾール誘導体、及び1,2,4-トリアゾール誘導体であることが好ましい。
防食剤として用いることのできるテトラゾール誘導体としては、テトラゾール環を形成する窒素原子上に置換基を有さず、且つ、テトラゾールの5位に、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された置換基、又は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された少なくとも1つの置換基で置換されたアルキル基が導入されたものが挙げられる。
また、防食剤として用いることのできる1,2,3-トリアゾール誘導体としては、1,2,3-トリアゾール環を形成する窒素原子上に置換基を有さず、且つ、1,2,3-トリアゾールの4位及び/又は5位に、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された置換基、或いは、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された少なくとも1つの置換基で置換されたアルキル基又はアリール基が導入されたものが挙げられる。
また、防食剤として用いることのできる1,2,4-トリアゾール誘導体としては、1,2,4-トリアゾール環を形成する窒素原子上に置換基を有さず、且つ、1,2,4-トリアゾールの2位及び/又は5位に、スルホ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された置換基、或いは、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された少なくとも1つの置換基で置換されたアルキル基又はアリール基が導入されたものが挙げられる。
上記のような有機酸と酸化剤とを含む切削液は、図5に示す切削ユニット24が備えるブレードクーラーノズル58a,58b、シャワーノズル(不図示)、及びスプレーノズル66から切削ブレード50及びパッケージ基板11に供給される。ただし、該切削液はこれらのノズルの少なくとも一から供給されればよい。
次に、上記の切削装置2を用いたパッケージ基板の加工方法の具体例について説明する。まず、図4に示すようにパッケージ基板11にテープ25に貼着する(テープ貼着ステップ)。なお、テープ25は、基板13の表面13a側が露出するようにパッケージ基板11の樹脂層15側に貼着される。その後、テープ25を介してパッケージ基板11を保持手段で保持する(保持ステップ)。図3に示す切削装置2では、チャックテーブル20が保持手段に相当する。
次に、切削ブレード50によってパッケージ基板11を切断する(切削ステップ)。図6は、切削ステップの様子を示す一部断面正面図である。切削ステップではまず、切削ブレード50をその下端が樹脂層15の下端よりも下方に位置付けられるように配置する。そして、保持面20aと概ね平行で、且つ切削ブレード50が装着されたスピンドルの軸心と概ね垂直な方向(加工送り方向)に沿って、チャックテーブル20を移動させる加工送りを行う。
これにより、切削ブレード50とパッケージ基板11とが相対的に移動し、切削ブレード50がテープ25に至る深さでパッケージ基板11に切り込む。その結果、パッケージ基板11が切削予定ライン17に沿って切断される。なお、図6に示すように、切削ブレード50の厚さは切削予定ライン17に沿って配列された電極19の凹部19aの長手方向における長さよりも小さく、切削ブレード50は凹部19aの内側を通過するようにパッケージ基板11を切削する。
切削ステップでは、ブレードクーラーノズル58a,58b、シャワーノズル(不図示)、及びスプレーノズル66(図5参照)から有機酸と酸化剤とを含む切削液74を切削ブレード50及びパッケージ基板11に向かって噴射しながらパッケージ基板11を切断する。これにより、切削ブレード50がパッケージ基板11を切削する切削領域11bに切削液74が供給される。
切削領域11bに切削液74が供給されると、切削液74に含まれる有機酸によって電極19が改質されるとともに、切削液74に含まれる酸化剤によって電極19の表面が酸化され、電極19の延性が低下する。これにより、電極19の切削によるバリの発生が抑制される。
なお、切削液74の供給によってバリの発生は抑制されるものの、バリの発生を完全には回避できない場合がある。そのため、切削ステップを実施した後、流体を切削予定ライン17に沿って噴射することにより切削ステップで発生したバリを除去する(バリ除去ステップ)。図7は、バリ除去ステップの様子を示す一部断面正面図である。
バリ除去ステップは、流体噴射ユニット26が備える噴射ノズル72から切削領域11bに向かって流体76を噴射させることによって実施される。噴射ノズル72は、例えば加圧された水などの流体76を噴射口72aから噴射して、電極19から発生したバリ19bを吹き飛ばす。バリ19bを除去することにより、パッケージ基板11を分割して得られるパッケージデバイスの品質低下を防止できる。
噴射ノズル72の噴射口72aは、例えば円形に形成される。また、噴射ノズル72は、例えば図7に示すように、噴射口72aの中心が切削領域11bと重畳するように位置付けられる。そして、噴射口72aから流体76を噴射しながらチャックテーブル20を加工送り方向に移動させることにより、切削予定ライン17に沿って流体76が噴射されてバリ19bが除去される。
なお、バリ19bは電極19から発生するため、噴射ノズル72を電極19上に位置付けてバリ除去ステップを実施してもよい。図8は、図7とは異なるバリ除去ステップの様子を示す一部断面正面図である。
図8に示すように、噴射ノズル72は、噴射口72aの中心が電極19と重畳するように位置付けてもよい。より好ましくは、噴射口72aの中心が特にバリ19bが残留しやすい凹部19aと重畳するように噴射ノズル72を位置付ける。これにより、バリ19bに流体76が強く噴射され、バリ19bが除去されやすくなる。
なお、パッケージ基板11には、切削ブレード50による切削によって側壁11c,11dが形成されており、例えば噴射ノズル72は、側壁11cから噴射口72aの中心までの水平方向における距離Dが20μm以下となるように位置付けられる。ただし、距離Dの値は電極19や凹部19aの寸法等に応じて適宜設定できる。
また、噴射ノズル72から噴射された流体76は、凹部19aの内部に溜まりやすい。そのため、特にバリ19bが発生しやすい凹部19aに流体76が供給されやすく、バリの発生が効果的に抑制される。
上記のように一方の側壁11c側に残留したバリ19bを除去した後、他方の側壁11d側でも同様にしてバリの除去を行う。このように、側壁11c側と側壁11d側の両方に流体を噴射することにより、バリを確実に除去できる。
そして、上記の切削ステップ及びバリ除去ステップを全ての切削予定ライン17に対して実施することにより、パッケージ基板11が複数のパッケージデバイスに分割される。
なお、切削ユニット24の移動と流体噴射ユニット26の移動とはそれぞれ、図3に示す移動ユニット30a,30bによって独立に制御される。そのため、パッケージ基板11に流体76を噴射するタイミングは自由に設定できる。
例えば、チャックテーブル20を第1の加工送り方向に移動させながら切削ユニット24でパッケージ基板11を切削し、その後、チャックテーブル20を第1の加工送り方向とは逆方向(第2の加工送り方向)に移動させながら流体噴射ユニット26によってバリを除去してもよい。これにより、加工送りの往路と復路とでそれぞれ切削ステップとバリ除去ステップとを実施できる。
ただし、バリの除去を実施するタイミングは上記に限定されない。例えば、全ての切削予定ライン17に沿ってパッケージ基板11を切削した後にバリの除去をまとめて行ってもよい。また、一の切削予定ライン17に沿ってパッケージ基板11を切削すると同時に、既に切削された他の切削予定ライン17に沿ってバリの除去を行ってもよい。この場合、パッケージ基板11の切削とバリの除去とを同時進行で実施できる。
また、図3では切削ユニット24の位置と流体噴射ユニット26の位置とがそれぞれ独立して制御される構成について説明したが、切削ユニット24と流体噴射ユニット26とは一体として構成されていてもよい。例えば、図5に示すブレードカバー52に噴射ノズル72を装着することにより、切削と液体の噴射との両方を行うユニットを構成してもよい。この場合、切削ブレード50と噴射ノズル72とはチャックテーブル20に対して一体として移動し、切削ブレード50によるパッケージ基板11の切削に追従して噴射ノズル72によるバリの除去が行われる。
以上のように、本発明の一態様に係るパッケージ基板の加工方法では、有機酸と酸化剤とを含む切削液74を供給しながらパッケージ基板11を切削する切削ステップを実施した後、流体76の噴射によってバリを除去するバリ除去ステップを実施する。この切削液74の供給によってバリの発生が抑制されるとともにバリが除去されやすくなるため、バリを除去する流体76の圧力を低減できる。これにより、加工上の不都合の発生及び加工効率の低下を抑制しつつバリを除去することが可能となる。
なお、上記ではテープ25を介してパッケージ基板11をチャックテーブル20で吸引保持して加工する態様について説明したが、パッケージ基板11を保持する保持手段として治具テーブルを用いることもできる。パッケージ基板11を保持する治具テーブルの構成例を図9に示す。図9(A)は治具テーブル80を示す平面図であり、図9(B)は治具テーブル80を示す断面図である。
治具テーブル80は、平面視で矩形状に形成された治具ベース82を備える。この治具ベース82は、図3に示すチャックテーブル20に代えて移動ブロック8上に配置される。また、治具ベース82はモータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。治具ベース82の上面82aには、パッケージ基板11の形状に対応した保持部材84が取り外し可能に装着される。
保持部材84は、平面視で矩形状の板状に形成され、保持部材84の上面はパッケージ基板11を吸引保持するための保持面84aを構成する。保持部材84の保持面84a側には、パッケージ基板11の切削予定ライン17に対応する溝84cが形成されており、溝84cの上端は保持面84aで開口している。この溝84cにより、保持面84aはパッケージ基板11の領域11a(図1(A)参照)に対応する複数の領域に区画されている。
溝84cによって区画された各領域には、保持部材84を上下に貫通する吸引孔84dが形成されている。図9(B)に示すように、治具ベース82の上面82aに保持部材84を載せると、各吸引孔84dは治具ベース82の上面82a側の中央部分に形成された第1流路82bに接続される。
第1流路82bは、バルブ86aを介して吸引源88に接続されている。保持部材84の保持面84a上にパッケージ基板11を配置し、パッケージ基板11の切削予定ライン17を溝84cに重畳させた状態でバルブ86aを開くと、パッケージ基板11が治具テーブル80によって吸引保持される。
なお、治具ベース82の外周部分には、保持部材84を治具ベース82に装着するための第2流路82cが形成されている。この第2流路82cは、バルブ86bを介して吸引源88に接続されている。治具ベース82の上面82aに保持部材84の下面84bを接触させてバルブ86bを開くと、保持部材84が治具ベース82の上面82aに固定される。
本実施形態における切削ステップ及びバリ除去ステップは、パッケージ基板11を治具テーブル80によって保持した状態でも実施できる。図10は、治具テーブル80を用いた切削ステップの様子を示す断面図である。
パッケージ基板11を治具テーブル80で保持すると、保持部材84の溝84cと重畳する位置にパッケージ基板11の切削予定ライン17が配置される。そして、切削ブレード50を、その下端が溝84cの内部に至る高さに位置付けてパッケージ基板11を切削する。これにより、治具テーブル80の溝84cに至る深さで切削ブレード50がパッケージ基板11に切り込み、パッケージ基板11が切断される。
その後、治具テーブル80によって保持されたパッケージ基板11に流体が噴射され、バリ除去ステップが実施される。なお、上記で説明した以外の工程の詳細については、保持手段としてチャックテーブル20を用いた場合と同様である。
次に、本実施形態に係るパッケージ基板の加工方法を用いて加工したパッケージ基板の評価結果について説明する。本評価では、テープ25を介してパッケージ基板11をチャックテーブル20によって保持し、有機酸と酸化剤とを含む切削液を供給しながら切削ステップを実施し、所定の圧力の流体を噴射してバリ除去ステップを実施した。そして、加工後のパッケージ基板におけるテープ25の破断の有無とバリの残留の有無とを観察した。
パッケージ基板11としては幅65mm、長さ75mm、厚さ0.55mmのQFNパッケージ(Quad For Non-Lead Package)を用い、テープ25としては、基材がPET(Polyethylene terephthalate)でなり、厚さが200μmのリンテック社製のテープ(D-218)を用いた。そして、テープ25を介してパッケージ基板11をチャックテーブル20によって保持した状態で、切削ブレード50をテープ25に達する深さでパッケージ基板11に切り込ませ、パッケージ基板11を切削予定ライン17に沿って切削する切削ステップを実施した。なお、パッケージ基板11の切削は、有機酸と酸化剤とを含む切削液を供給しながら行った。
その後、噴射ノズル72から切削予定ライン17に向かって流体を噴射させ、バリ除去ステップを実施した。なお、流体としては水を用いた。バリ除去ステップは、噴射ノズル72から噴射される流体の圧力を25MPa、30MPa、35MPa、40MPaとした場合それぞれについて行った。そして、バリ除去ステップ後のパッケージ基板11について、テープ25の破断の有無及びバリの残留の有無を観察した。
パッケージ基板11の評価結果を表1に示す。なお、表1には、切削液として純水を用い、噴射ノズル72から35MPaの圧力で流体を噴射して加工したパッケージ基板11の観察結果も比較例として示している。
表1に示すように、研削液として純水を用い、流体の圧力を35Paとした場合、パッケージ基板11にバリが残留していることが確認された。これより、研削液が純水である場合には、流体の圧力を35Paに設定してもバリの除去には不十分であることが分かる。そのため、研削液が純水である場合、流体の圧力は通常70MPa程度に設定される。
一方、有機酸と酸化剤とを含む切削液を用い、流体の圧力を30MPa、35MPa、40MPaとした場合には、パッケージ基板11に目立ったバリは観察されなかった。これより、切削液として純水を用いた場合と比較して、バリの除去に必要な流体の圧力が低減されたことが確認できた。これは、有機酸と酸化剤とを含む切削液の供給によって、バリの発生が抑制されるとともにバリが除去されやすくなったためと推察される。
ただし、流体の圧力が25MPaの場合にはパッケージ基板11に僅かなバリの残留が観察された。そのため、バリを確実に除去するためには、流体の圧力を25MPaよりも大きくすることが好ましく、30MPa以上とすることがより好ましい。
また、有機酸と酸化剤とを含む切削液を用いた場合であっても、流体の圧力を40MPaとするとテープ25の破断が生じた。そのため、テープ25の破断を防止するためには、流体の圧力は40MPa未満とすることが好ましく、35MPa以下とすることがより好ましい。このように、バリ除去ステップで噴射される流体の圧力は、バリが除去され、かつ加工上の不都合(テープの破断、パッケージ基板の飛散など)が生じない値に設定することが好ましい。
上記の結果より、有機酸と酸化剤とを含む切削液を用いてパッケージ基板11を切削することにより、バリを除去するために噴射される流体の圧力が低減され、加工上の不都合の発生を抑制しつつバリを除去可能となることが確認された。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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できる。
11 パッケージ基板
11a 領域
11b 切削領域
11c 側壁
11d 側壁
13 基板
13a 表面
13b 裏面
15 樹脂層
17 切削予定ライン
19 電極
19a 凹部
19b バリ
21 マーカー
23 フレームユニット
25 テープ
27 環状フレーム
2 切削装置
4 基台
6a,6b ガイドレール
8 移動ブロック
10 移動ユニット
12 ボールねじ
14 パルスモータ
16 スケール
18 支持部材
20 チャックテーブル
20a 保持面
22 クランプ
24 切削ユニット
26 流体噴射ユニット
28 支持構造
30a,30b 移動ユニット
32 ガイドレール
34a,34b 移動プレート
36a,36b ボールネジ
38 パルスモータ
40a,40b ガイドレール
42a,42b 移動プレート
44a,44b ボールネジ
46 パルスモータ
50 切削ブレード
50a 表面
50b 裏面
52 ブレードカバー
54 第1ノズルブロック
56 第1接続部
58a,58b ブレードクーラーノズル
60 第2ノズルブロック
62 第2接続部
64 第3接続部
66 スプレーノズル
70 撮像ユニット
72 噴射ノズル
72a 噴射口
74 切削液
76 流体
80 治具テーブル
82 治具ベース
82a 上面
82b 第1流路
82c 第2流路
84 保持部材
84a 保持面
84b 下面
84c 溝
84d 吸引孔
86a,86b バルブ
88 吸引源

Claims (4)

  1. 切削予定ラインに形成された電極を有するパッケージ基板の加工方法であって、
    該切削予定ラインに沿って切削ブレードで該パッケージ基板を切断する切削ステップと、
    該切削ステップを実施した後、流体を該切削予定ラインに沿って噴射して該切削ステップで発生したバリを除去するバリ除去ステップと、を備え、
    該切削ステップでは、該切削ブレードを挟むように配置された一対のノズルから該切削ブレードが該パッケージ基板を切削する切削領域に設けられている該電極に向かって有機酸と酸化剤とを含む切削液を供給しながら該パッケージ基板を切削し、
    該流体の圧力は、25MPaよりも大きく、且つ、40MPa未満であることを特徴とするパッケージ基板の加工方法。
  2. 該バリ除去ステップでは、該流体を噴射する噴射ノズルの噴射口の中心を該電極と重畳するように位置付けることを特徴とする請求項1に記載のパッケージ基板の加工方法。
  3. 該切削ステップを実施する前に、該パッケージ基板にテープを貼着するテープ貼着ステップと、該テープを介して該パッケージ基板を保持手段で保持する保持ステップと、を更に備え、
    該切削ステップでは、該テープに至る深さで該切削ブレードを該パッケージ基板に切り込ませることで、該テープが貼着された該パッケージ基板を切断し、
    該バリ除去ステップでは、該テープが該パッケージ基板に貼着された状態で該流体を噴射することを特徴とする請求項1又は2に記載のパッケージ基板の加工方法。
  4. 該切削ステップを実施する前に、該切削予定ラインに対応した溝が形成された治具テーブルで該パッケージ基板を保持する保持ステップを更に備え、
    該切削ステップでは、該治具テーブルの該溝に至る深さで該切削ブレードを該パッケージ基板に切り込ませることで、該治具テーブルで保持された該パッケージ基板を切断し、
    該バリ除去ステップでは、該治具テーブルで保持された該パッケージ基板に該流体を噴射することを特徴とする請求項1又は2に記載のパッケージ基板の加工方法。
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