KR20110007930A - 절삭 장치 - Google Patents

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KR20110007930A
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KR1020090078189A
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가즈나리 다나카
유우키 야스다
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명의 목적은 QFN 기판의 전극 프레임을 절삭 블레이드로 절단하여 전극 단자를 디바이스마다 분리하여도, 인접한 전극 단자끼리가 연성(延性)에 의해 단락되지 않는 절삭 장치를 제공하는 것이다.
피가공물을 유지하는 척 테이블과, 이 척 테이블에 유지된 피가공물을 절삭하는 원형의 절삭 블레이드가 플랜지에 지지되어 스핀들에 장착된 절삭 수단을 구비한 절삭 장치로서, 이 절삭 수단은, 이 절삭 블레이드의 절삭날의 제1 측면을 커버하는 제1 커버와, 이 절삭날의 제2 측면을 커버하는 제2 커버로 구성되는 블레이드 커버를 포함하고, 이 제1 커버 및 이 제2 커버에는, 상기 플랜지의 외주로부터 돌출되는 이 절삭 블레이드의 절삭날의 근원 부분에 절삭수를 분사하는 절삭수 분사 구멍이 절삭날의 원주를 따라 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

절삭 장치{CUTTING MACHINE}
본 발명은 QFN 기판을 절삭하여 칩 사이즈 패키지(CSP)로 분할하는 데 알맞은 절삭 장치에 관한 것이다.
최근, 휴대전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 전기기기는 보다 경량화, 소형화가 요구되고 있고, 이러한 소형화에 알맞은 디바이스로서 반도체 칩을 패키징하여 디바이스를 형성하는 칩 사이즈 패키지(CSP)라 칭하는 기술이 개발되어 실용적으로 제공되고 있다.
CSP는, 예컨대 QFN(Quad Flat Non-Lead Package) 기판을 개개의 디바이스로 분할함으로써 형성된다. QFN 기판은 소정의 간격으로 배치된 복수의 반도체 칩과, 각 반도체 칩을 구획하도록 격자형으로 형성된 전극 프레임과, 전극 프레임으로부터 내측에 어골(魚骨) 형태로 배치되어 각 반도체 칩의 표면에 형성된 본딩 패드에 접속된 전극 단자와, 각 반도체 칩과 전극 프레임을 감싸도록 몰딩된 수지층으로 구성된다.
QFN 기판을 개개의 CSP로 분할하기 위해서는, 회전 가능한 절삭 블레이드를 구비한 절삭 장치에 의해 QFN 기판의 전극 프레임을 절단하고, 어골 형태의 전극 단자를 개개의 디바이스마다 분리하여 CSP를 형성한다(예컨대, 일본 특허 공개 제2004-259936호 공보 참조).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-259936호 공보
그러나, QNF 기판의 전극 프레임을 절삭 블레이드로 절단하여 어골 형태의 전극 단자를 개개의 디바이스마다 분리하면, 인접한 전극끼리가 전극의 연성에 의해 단락되어 디바이스의 전기적 특성을 현저히 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 전극 프레임을 절삭 블레이드로 절단하여 전극 단자를 디바이스마다 분리하여도 인접한 전극끼리가 연성에 의해 단락되지 않는 절삭 능력을 발휘할 수 있는 절삭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 이 척 테이블에 유지된 피가공물을 절삭하는 원형의 절삭 블레이드가 플랜지에 지지되어 스핀들에 장착된 절삭 수단을 구비한 절삭 장치로서, 이 절삭 수단은, 이 절삭 블레이드의 절삭날의 제1 측면을 커버하는 제1 커버와, 이 절삭날의 제2 측면을 커버하는 제2 커버로 구성되는 블레이드 커버를 포함하고, 이 제1 커버 및 이 제2 커버에는, 상기 플랜지의 외주로부터 돌출되는 이 절삭 블레이드의 절삭날의 근원 부분에 절삭수를 분사하는 절삭수 분사 구멍이 절삭날의 원주를 따라 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 장치가 제공된다.
바람직하게는, 절삭 블레이드의 절삭날은 블레이드 커버의 하단부로부터 피가공물의 절삭에 필요한 양만큼 돌출되어 있다. 바람직하게는, 절삭수는 2∼5 ℓ/ 분의 비율로 절삭수 분사 구멍으로부터 분사된다.
본 발명에 따르면, 플랜지의 외주로부터 돌출된 절삭날의 근원부에 공급된 절삭수는 절삭날에 부착된 상태에서 원심력에 의해 절삭날의 선단까지 이르고, 또한, 함께 회전함으로써 피가공물의 절삭 포인트에 충분히 공급되기 때문에, 전극 단자의 연성에 의한 신장이 억제되어 전극 단자끼리가 단락되지 않으므로, 전기적 특성이 양호한 디바이스(CSP)를 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 절삭 장치로 절삭하는 데 알맞은 QFN 기판의 일례의 평면도가 도시되어 있다. QFN 기판(2)은 예컨대 직사각 형상의 금속 프레임(4)을 갖고 있고, 금속 프레임(4)의 외주 잉여 영역(5) 및 비디바이스 영역(5a)으로 둘러싸여진 영역에는, 도시한 예에서는 3개의 디바이스 영역(6a, 6b, 6c)이 존재한다.
각 디바이스 영역(6a, 6b, 6c)에 있어서는, 서로 직교하도록 종횡으로 설치된 제1 및 제2 전극 프레임(8a, 8b)에 의해 구획되는 복수의 디바이스 형성부(10)가 형성되고, 각 전극 프레임(8a, 8b)으로부터는 각 반도체 칩(14)(도 2 참조)의 본딩 패드에 접속된 전극 단자(12)가 전극 프레임(8a, 8b)의 양측에 어골 형태로 신장되어 있다.
전극 프레임(8a, 8b) 및 전극 단자(12)는 금속 프레임(14)과 일체적으로 형성되어 있고, 각 전극 단자(12)끼리가 금속 프레임(4)에 몰드된 수지층(16)에 의해 절연되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각 디바이스 형성부(10)의 이면에는 반도체 칩(14)이 배치되어 있고, 반도체 칩(14)은 수지층(16)에 의해 몰드 밀봉되어 있다.
도 3을 참조하면, 도 1에 도시된 QFN 기판(2)을 절삭하는 데 알맞은 절삭 장치(22)의 외관 사시도가 도시되어 있다. 절삭 장치(22)의 전면(前面)측에는 오퍼레이터가 가공 조건 등과 같은 장치에 대한 지시를 입력하기 위한 조작 수단(24)이 설치되어 있다. 장치 상부에는 오퍼레이터에 대한 안내 화면이나 후술하는 촬상 수단에 의해 촬상된 화상이 표시되는 CRT 등의 표시 수단(26)이 설치되어 있다.
절삭 대상인 QFN 기판(2)은 점착 테이프인 다이싱 테이프(T)에 점착되고, 다이싱 테이프(T)의 외주 가장자리는 환상 프레임(F)에 점착되어 있다. 이에 따라, QFN 기판(2)은 다이싱 테이프(T)를 통해 프레임(F)에 지지된 상태가 되며, 도 3에 도시된 카세트(28) 내에 QFN 기판(2)이 복수 장 수용된다. 카세트(28)는 상하 이동 가능한 카세트 엘리베이터(29) 상에 놓여져 있다.
카세트(28)의 후방에는, 카세트(28)로부터 절삭 전의 QFN 기판(2)을 반출하고, 절삭 후의 QFN 기판(2)을 카세트(28)에 반입하는 반출/반입 수단(30)이 배치되어 있다.
카세트(28)와 반출/반입 수단(30) 사이에는 반출 및 반입 대상인 QFN 기판(2)이 일시적으로 놓여지는 영역인 임시 배치 영역(32)이 마련되어 있고, 임시 배치 영역(32)에는 QFN 기판(2)을 일정한 위치에 위치 맞춤하는 위치 맞춤 수단(34)이 배치되어 있다.
임시 배치 영역(32)의 근방에는 QFN 기판(2)과 일체가 된 프레임(F)을 흡착하여 반송하는 선회 아암을 갖는 반송 수단(36)이 배치되어 있고, 임시 배치 영역(32)으로 반출된 QFN 기판(2)은 반송 수단(36)에 의해 흡착되어 척 테이블(38) 상으로 반송되고, 척 테이블(38)에 흡인 유지되며, 복수의 클램프(39)에 의해 프레임(F)이 클램프되어 고정된다.
척 테이블(38)은, 회전 가능하고 X축 방향으로 왕복 운동 가능하게 구성되어 있으며, 척 테이블(38)의 X축 방향의 이동 경로의 상측에는 QFN 기판(2)의 절삭할 전극 프레임(8a, 8b)을 검출하는 얼라이먼트 수단(40)이 배치되어 있다.
얼라이먼트 수단(40)은 QFN 기판(2)의 표면을 촬상하는 촬상 수단(42)을 구비하고 있고, 촬상에 의해 취득한 화상에 기초하여 패턴 매칭 등의 처리에 의해 절삭할 전극 프레임(8a, 8b)을 검출할 수 있다. 촬상 수단(42)에 의해 취득된 화상은 표시 수단(26)에 표시된다.
얼라이먼트 수단(40)의 좌측에는 척 테이블(38)에 유지된 QFN 기판(2)에 대하여 절삭 가공을 행하는 절삭 수단(절삭 유닛)(44)이 배치되어 있다. 절삭 유닛(44)은 얼라이먼트 수단(40)과 일체적으로 구성되어 있고, 양자가 연동하여 Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동한다.
절삭 유닛(44)은 회전 가능한 스핀들(46)의 선단에 다이아몬드 지립을 수지로 굳힌 절삭 블레이드(48)가 장착되어 구성되고, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 절삭 블레이드(48)는 촬상 수단(42)의 X축 방향의 연장선 상에 위치하고 있다.
도면 부호 45는 절삭이 종료된 QFN 기판(2)을 세정 장치(47)까지 반송하는 반송 수단으로서, 세정 장치(47)에서는, QFN 기판(2)을 세정하고, 에어 노즐로부터 에어를 분출시켜 QFN 기판(2)을 건조시킨다.
도 4를 참조하면, 와셔형의 절삭 블레이드(48)를 스핀들(46)에 장착하는 모습을 도시한 분해 사시도가 도시되어 있다. 절삭 블레이드(48)는 다이아몬드 지립을 레진 본드로 고정시킨 레진 블레이드로서, 전체가 절삭날로 구성되어 있다. 절삭 블레이드(48)는 100∼300 ㎛의 두께를 갖고 있다.
마운트 플랜지(52)는 보스부(54)와, 보스부(54)와 일체적으로 형성된 고정 플랜지(56)로 구성된다. 보스부(54)에는 수나사(58)가 형성되어 있다. 마운트 플랜지(52)는, 마운트 플랜지(52)의 장착 구멍을 스핀들(46)의 도시하지 않은 선단 소직경부 및 테이퍼부에 삽입하고 너트(60)를 스핀들(46)의 선단 소직경부에 형성된 수나사에 나사 결합하여 체결함으로써, 스핀들(46)의 선단부에 부착된다.
마운트 플랜지(52)의 보스부(54)에 절삭 블레이드(레진 블레이드)(48)를 삽입하고, 추가로 착탈 플랜지(62)를 보스부(54)에 삽입하며, 고정 너트(64)를 수나사(58)에 나사 결합하여 체결함으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 절삭 블레이드(48)는 고정 플랜지(56)와 착탈 플랜지(62)에 의해 양측으로부터 끼워져 스핀들(46)에 부착된다.
도 6을 참조하면, 블레이드 커버(66)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 블레이드 커버(66)는 도 7의 (A)에 도시된 바와 같이 스핀들 하우징(50)에 장착되는 제1 커버(68)와, 제2 커버(70)로 구성된다.
제1 커버(68)는 절삭 블레이드(48)를 포위하는 원호형의 내주면(72)을 갖고 있고, 내주면(72)에는 원주 방향으로 소정 간격 이격된 복수의 절삭수 분사 구멍(74)이 형성되어 있다. 각 절삭수 분사 구멍(74)은 도 8에 도시된 절삭 수로(75)를 통해 접속 파이프(76)에 접속되어 있다. 접속 파이프(76)에는 절삭수 공급원에 접속된 도시하지 않은 호스가 접속된다. 제1 커버(68)에는 한 쌍의 돌기부(78)와, 나사 구멍(80)이 더 형성되어 있다.
제2 커버(70)도 제1 커버(68)와 마찬가지로 절삭 블레이드(48)를 포위하는 원호형의 내주면(82)을 갖고 있고, 내주면(82)에는 원주 방향으로 소정 간격 이격된 복수의 절삭수 분사 구멍(84)이 형성되어 있다. 각 절삭수 분사 구멍(84)은 도 8에 도시된 절삭 수로(85)를 통해 접속 파이프(86)에 접속되어 있다. 접속 파이프(86)에는 절삭수 공급원에 접속된 도시하지 않은 호스가 접속된다. 제2 커버(70)는 체결용 볼트가 삽입되는 원형 구멍(88)과, 제1 커버(68)의 돌기부(78)가 삽입되는 도시하지 않은 한 쌍의 오목부를 더 갖고 있다.
도 7의 (A)에 도시된 바와 같이, 제1 커버(68)의 돌기부(78)를 제2 커버(70)의 오목부에 삽입하고, 볼트(90)를 제2 커버(70)의 원형 구멍(88)을 통해 제1 커버(68)의 나사 구멍(80)에 나사 결합하여 체결함으로써, 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이 제2 커버(70)가 제1 커버(68)에 부착되어 블레이드 커버(66)가 완성된다.
이하, 이와 같이 구성된 절삭 장치(2)의 작용에 대해서 도 3에 기초하여 설명한다. 카세트(28) 내에 수용된 QFN 기판(2)은, 반출/반입 수단(30)에 의해 프레임(F)을 협지하고, 반출/반입 수단(30)이 Y축 방향으로 이동하며, 임시 배치 영 역(32)에서 그 협지가 해제됨으로써, 임시 배치 영역(32)에 놓여진다. 그리고, 위치 맞춤 수단(34)이 서로 접근하는 방향으로 이동함으로써, QFN 기판(2)이 일정한 위치에 위치된다.
계속해서, 프레임(F)을 반송 수단(36)에 의해 흡착하고, 반송 수단(36)을 선회시킴으로써 프레임(F)과 일체가 된 QFN 기판(2)을 척 테이블(38)에 반송하여 척 테이블(38)에 의해 흡인 유지하며, 프레임(F)을 클램프(39)에 의해 고정한다. 그리고, 척 테이블(38)을 X축 방향으로 이동시킴으로써, QFN 기판(2)이 얼라이먼트 수단(40)의 바로 아래에 위치된다.
얼라이먼트 수단(40)에서는 QFN 기판(2)의 절삭할 전극 프레임(8a)을 촬상하고, 잘 알려진 패턴 매칭 등의 방법을 이용하여 절삭 블레이드(48)를 절삭할 전극 프레임(8a)에 정렬시키는 얼라이먼트를 실시한다. 세로 방향의 전극 프레임(8a)의 모든 얼라이먼트가 종료되면, 척 테이블(38)을 90° 회전시켜 가로 방향으로 신장하는 전극 프레임(8b)의 얼라이먼트도 마찬가지로 실시한다.
절삭 대상의 전극 프레임(8a)과 절삭 블레이드(48)의 위치 맞춤이 행해진 상태에서 척 테이블(38)을 X축 방향으로 이동시키고, 절삭 블레이드(48)를 고속 회전시키면서 절삭 유닛(44)을 하강시키면, 도 9에 도시된 바와 같이 위치 맞춤된 전극 프레임(8a)이 절삭되어 인접한 반도체 칩(14)의 전극 단자(12)가 분리된다.
이러한 절삭시에는, 도 8에 도시된 바와 같이 블레이드 커버(66)에 형성된 절삭수 분사 구멍(74, 84)으로부터 절삭수를 플랜지(56, 62)의 외주부로부터 돌출된 절삭 블레이드(48)의 절삭날의 근원 부분을 향해 분사하면서 QFN 기판(2)의 절 삭을 수행한다.
환언하면, 절삭수 분사 구멍(74, 84)으로부터 플랜지(56, 62)와 절삭 블레이드(48)의 절삭날의 경계부를 향해 절삭수를 분사하면서 절삭을 수행한다. 바람직하게는, 절삭시에는 절삭수가 2∼5 ℓ/분의 비율로 절삭수 분사 구멍(74, 84)으로부터 분사된다.
전체가 절삭날로 이루어진 절삭 블레이드(48)의 플랜지(56, 62)의 외주부로부터 돌출된 절삭날의 근원 부분에 공급된 절삭수는, 절삭날(48)에 부착된 상태에서 원심력에 의해 절삭날(48)의 선단까지 이르고, 또한, 함께 회전함으로써 QFN 기판(2)의 절삭 포인트에 충분히 공급된다. 이에 따라, 전극 단자(12)의 연성에 의한 신장이 억제되어 전극 단자(12)끼리 서로 단락되는 것이 방지된다.
메모리에 기억된 전극 프레임(8a)의 피치씩 절삭 유닛(44)을 Y축 방향으로 인덱스 이송하면서 절삭을 행함으로써, 같은 방향의 전극 프레임(8a)이 전부 절삭된다. 또한, 척 테이블(38)을 90° 회전시키고 나서, 상기와 동일한 절삭을 행하면, 전극 프레임(8b)도 전부 절삭되고, 도 10에 도시된 CSP(칩 사이즈 패키지)(15)로 분할된다.
또한, 제1 커버(68) 및 제2 커버(70)에 형성되는 절삭수 분사 구멍(74, 84)을 반드시 내주면(72, 82)의 전체 둘레에 형성할 필요는 없고, 내주면(72, 82)의 일부분에 복수 개 형성하여도 좋다.
도 1은 QFN 기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선 단면도이다.
도 3은 절삭 장치의 외관 사시도이다.
도 4는 레진 블레이드(와셔 블레이드)를 스핀들에 장착하는 모습을 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 레진 블레이드가 스핀들에 장착된 상태의 사시도이다.
도 6은 블레이드 커버의 분해 사시도이다.
도 7의 (A)는 스핀들 하우징에 부착된 블레이드 커버의 분해 사시도이고, 도 7의 (B)는 스핀들 하우징에 부착된 블레이드 커버의 사시도이다.
도 8은 블레이드 커버의 종단면도이다.
도 9는 절삭 블레이드에 의해 전극 프레임을 절삭하고 있는 상태의 QFN 기판의 단면도이다.
도 10은 반도체 칩을 내장한 CSP(디바이스)의 평면도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
2 : QFN 기판
4 : 금속 프레임
6a, 6b, 6c : 디바이스 영역
8a, 8b : 전극 프레임
10 : 디바이스 형성부
12 : 전극 단자
14 : 반도체 칩
15 : CSP
16 : 수지층
22 : 절삭 장치
38 : 척 테이블
44 : 절삭 유닛
46 : 스핀들
48 : 절삭 블레이드(레진 블레이드)
52 : 마운트 플랜지
56 : 고정 플랜지
62 : 착탈 플랜지
66 : 블레이드 커버
68 : 제1 커버
70 : 제2 커버
74, 84 : 절삭수 분사 구멍

Claims (3)

  1. 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 이 척 테이블에 유지된 피가공물을 절삭하는 원형의 절삭 블레이드가 플랜지에 지지되어 스핀들에 장착된 절삭 수단을 구비하는 절삭 장치로서,
    상기 절삭 수단은, 이 절삭 블레이드의 절삭날의 제1 측면을 커버하는 제1 커버와, 이 절삭날의 제2 측면을 커버하는 제2 커버로 구성되는 블레이드 커버를 포함하고,
    상기 제1 커버 및 이 제2 커버에는, 상기 플랜지의 외주로부터 돌출되는 상기 절삭 블레이드의 절삭날의 근원 부분에 절삭수를 분사하는 절삭수 분사 구멍이 절삭날의 원주를 따라 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절삭 블레이드의 절삭날은, 상기 블레이드 커버의 하단부로부터 피가공물의 절삭에 필요한 양만큼 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 절삭수는 2∼5 ℓ/분의 비율로 상기 절삭수 분사 구멍으로부터 분사되는 것인 절삭 장치.
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