TWI823928B - 切割裝置 - Google Patents
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Abstract
[課題]提供一種切割裝置，可良好地回收端材等的切割屑。[解決手段]具備：切割屑引導殼體（70），接受切割後從保持封裝基板（P）的卡盤台（11、12）流過來的切割水及切割屑；切割屑回收盒（71），接受從切割屑引導殼體流入的切割水及切割屑，並回收切割屑；以及該切割屑流出手段（90），配設於切割屑引導殼體內，利用流水使流過來的切割屑往切割屑回收盒流出。切割屑流出手段包含水幕（91）、以及使來自水幕的流水在切割屑引導殼體內於Y軸方向往復地旋轉擺動的旋轉擺動部（92），且形成水窪（W）之後利用水幕的流水一同與水窪將切割屑（CD）推送，藉此使切割屑流出至切割屑回收盒。
Description
本發明特別是關於一種切割裝置，具備將切割工件時產生的端材進行處理的功能。
例如稱作為CSP（Chip Size Package，晶片級封裝）基板或QFN（Quad Flat Non-leaded Package，四方扁平無引角封裝）基板的封裝基板為利用切割裝置切割而製造出各個半導體元件封裝件。用於沿著切割道而切割封裝基板的切割裝置如專利文獻1所公開地具備保持工件（封裝基板）的卡盤台、以及切割工件的切割手段。在切割手段附設有切割刀片及用於對切割刀片噴射切割水的切割水噴射手段，在切割時藉由切割水的噴射而冷卻切割刀片及封裝基板。當封裝基板設置於卡盤台上時，卡盤台往復移動而執行封裝基板的切割。
此時，封裝基板的端材等的切割屑及切割水會因切割刀片的旋轉方向而飛散。在一般向下切割的情況，切割刀片在卡盤台的去程方向旋轉，因此切割屑及切割水往卡盤台的去程方向飛散。
在專利文獻1及2記載的切割裝置中，設有處理因封裝基板的切割而飛散的端材及切割水的端材處理裝置。在此端材處理裝置中藉由設於卡盤台附近的通道形狀部而承接飛散的端材及切割水，並往卡盤台的去程方向流入，使端材及切割水落下至循環帶或傾斜導板上。落下至循環帶或傾斜導板上的端材藉由循環帶的移動或傾斜導板的傾斜而被搬送，落下至端材收集容器而被回收。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2002-239888號公報
[專利文獻2] 日本特開2015-5544號公報
[發明所欲解決的課題]
然而，在上述端材處理裝置中，存在切割屑的端材會在循環帶上或傾斜導板上途中停留，且在該處堆積端材的問題。
本發明為鑑於此問題而完成者，其一目的在於提供一種切割裝置，可良好地回收端材等的切割屑。
[解決課題的技術手段]
本發明一態樣的切割裝置的特徵在於具備：保持手段，保持工件；切割手段，裝設有切割保持於保持手段的工件的切割刀片；切割水供給手段，對切割刀片供給切割水；加工進給手段，將保持手段在X軸方向加工進給；以及分度進給手段，將切割手段在與X軸方向正交的Y軸方向分度進給，將對切割刀片供給的切割水隨著切割刀片的旋轉而飛散的一側作為加工進給方向的下游側，且將其相反側作為加工進給方向的上游側，其中，切割裝置具備切割屑回收盒、切割屑引導殼體、及切割屑流出手段，切割屑引導殼體由在X軸方向延伸立設的第1側壁、從第1側壁往切割屑回收盒並在Y軸方向延伸立設的第2側壁、以及朝向切割屑回收盒變低的方式傾斜的底壁構成，並相對保持手段而配設於加工進給方向下游側，且接受切割後往下游側流過來的切割水及切割屑，切割屑流出手段配設於切割屑引導殼體內，利用流水使流過來的切割屑往切割屑回收盒流出，切割屑回收盒接受從切割屑引導殼體流入的切割水及切割屑，且至少底部形成為切割水流動並捕捉切割屑而回收切割屑，切割屑流出手段由在該第1側壁的附近並在X軸方向延伸的水幕、以及使來自水幕的流水在切割屑引導殼體的第1側壁側與切割屑回收盒側之間於Y軸方向往復地旋轉擺動的旋轉擺動部構成，來自水幕的流水往切割屑引導殼體的第1側壁側擺動時，在與第1側壁之間形成水窪，隨著水幕往切割屑回收盒側擺動而利用水幕的流水與水窪一同將落下至底壁的切割屑推送，藉此使切割屑往切割屑回收盒流出。
若藉由此構成，可在切割屑引導殼體內利用來自水幕的流水形成水窪，與其水窪一同沖走切割屑。藉此，可防止切割屑停留於切割屑引導殼體的底板的途中，並可良好地回收至切割屑回收盒。
[發明功效]
若根據本發明，由於具有與水窪一同洗去切割屑的的切割屑流出手段，因此可良好地回收端材等的切割屑。
以下，參照隨附圖式，對涉及本實施方式的切割裝置作說明。圖1為實施方式的切割裝置的概略立體圖。
如圖1所示，切割裝置1構成為使切割刀片41間歇性地切入第1卡盤台(保持手段)11及第2卡盤台(保持手段)12上的封裝基板P，藉此分割為各個元件D。圖1所示的封裝基板P為工件的一例，且例如為CSP基板或QFN基板。封裝基板P由在其正面上設成格子狀的切割預定線L劃分而形成多個區域，並且在各個區域形成有元件D。在封裝基板P形成有2個由多個元件D形成的元件部F，在元件部F的外側形成有剩餘連結構件C。如後所述，將元件部F分割成元件D之前預先將剩餘連結構件C切離。
切割裝置1具有基台2、以及在基台2的上部立設的門型的支柱3。此外，切割裝置1具備保持封裝基板P的第1卡盤台11及第2卡盤台12、在基台2上於Y軸方向並列設置的第1加工進給手段13及第2加工進給手段14。在各卡盤台11、12的上表面裝設具有多個對應封裝基板P的各個元件D的吸引口以及穿過切割刀片41的退刀槽(未圖示)的治具16。
第1加工進給手段13具有配置於基台2上表面的平行於X軸方向的一對導軌18、以及能夠滑動地設置於一對導軌18上的馬達驅動的X軸工作台19。在X軸工作台19上，第1卡盤台11以能夠旋轉的方式支撐於θ工作台20。在X軸工作台19的背面側形成有未圖示的螺母部，且滾珠螺桿22螺合至此螺母部。在滾珠螺桿22的一端部連結有驅動馬達23。藉由驅動馬達23旋轉驅動滾珠螺桿22，第1卡盤台11沿著導軌18在X軸方向移動(加工進給)。
再者，第2加工進給手段14除移動對象變更為第2卡盤台12以外，亦與第1加工進給手段13為同樣的構成，且將第2卡盤台12在X軸方向移動（加工進給）。因此，對第2加工進給手段14的各構成則標上與第1加工進給手段13相同的符號，並省略說明。
切割裝置1進一步具備設於支柱3的分度進給手段30，分度進給手段30在各卡盤台11、12的上方將一對切割手段40在與X軸方向正交的Y軸方向分度進給，並且在Z軸方向升降。
分度進給手段30具有設於支柱3前表面且平行於Y軸方向的一對導軌31、以及能夠滑動地設置於一對滑軌31上的馬達驅動的一對Y軸工作台32。此外，分度進給手段30具有配置於各Y軸工作台32前表面的平行於Z軸方向的一對導軌33、以及能夠滑動地設置於各導軌33上的Z軸工作台34。在各Z軸工作台34的下部透過L型的托架34a而支撐切割手段40。
在各Y軸工作台32的背面側形成有未圖示的螺母部，且滾珠螺桿35螺合至這些螺母部。在滾珠螺桿35的一端部連結有驅動馬達36。藉由驅動馬達36旋轉驅動滾珠螺桿35，Z軸工作台34及切割手段40沿著導軌31在Y軸方向移動（分度進給）。此外，在Y軸工作台32與各Z軸工作台34之間配設有使切割手段40沿著導軌33在Z軸方向升降的升降手段37。
切割手段40在繞Y軸旋轉的主軸（未圖示）的前端裝設有切割刀片41。切割刀片41為利用樹脂結合劑固定金剛石磨粒而製成圓形的樹脂刀片所構成。藉由刀片蓋42覆蓋切割刀片41的周圍，在刀片蓋42設有朝向切割刀片41噴射並供給切割水的噴射嘴（切割水供給手段）43。切割手段40使切割刀片41高速旋轉，一邊從多個噴射嘴43對切割部分噴射切割水，一邊切割加工保持於各卡盤台11、12的封裝基板P。藉由切割水冷卻切割處，並且洗去切割時產生的切割屑。
圖2為切割裝置的部分概略立體圖。如圖2所示，第1卡盤台11及第2卡盤台12配置於水箱50（圖1中未圖示）上形成的開口部內。開口部由形成水箱50上表面的底部51、從底部51往上方突出的一對側壁52、53及端壁54包圍。側壁52及側壁53為在Y軸方向隔開並在X軸方向延伸的壁部。端壁54為位於底部51及側壁52、53的X軸方向的一端側（上游側）並在Y軸方向延伸的壁部。在開口部內設有與第1卡盤台11一同在X軸方向移動的第1移動板55、以及與第2卡盤台12一同在X軸方向移動的第2移動板56。在第1移動板55與端壁54之間設有蛇腹蓋57，且在第2移動板56與端壁54之間設有蛇腹蓋58。
使第1卡盤台11及第2卡盤台12在X軸方向移動的各加工進給手段13、14（參照圖1）配置於由水箱50、第1移動板55、第2移動板56、蛇腹蓋57、58等覆蓋的防水空間（圖示略）。
切割裝置1具備第1板狀蓋59及第2板狀蓋60，使切割水或切割屑等流出至第1卡盤台11及第2卡盤台12的加工進給方向（X軸方向）的下游側。在此，加工進給方向（X軸方向）的下游側是指在切割時對切割刀片41供給的切割水隨著切割刀片41的旋轉而飛散的一側。此外，朝向與下游側相反側的方向則為上游側。
在開口部內，第1板狀蓋59及第2板狀蓋60設於X軸方向上第1卡盤台11及第2卡盤台12的下游側，即第1移動板55及第2移動板56的下游側。第1板狀蓋59具有朝向Y軸方向中心而緩緩變低的一對傾斜面61、以及在Y軸方向位於該一對傾斜面61之間而從上游側朝下游側緩緩變低的中央傾斜面62。與第1板狀蓋59相同地，第2板狀蓋60具有朝向Y軸方向中心而緩緩變低的一對傾斜面63、以及在Y軸方向位於該一對傾斜面63之間而從上游側朝下游側緩緩變低的中央傾斜面64。
在第1移動板55的周緣設有往上方突出的立壁部65，且第2移動板56的周緣設有往上方突出的立壁部66。立壁部65具有連通至第1板狀蓋59的中央傾斜面62側的開口，且立壁部66具有連通至第2板狀蓋60的中央傾斜面64側的開口。在切割第1卡盤台11上的封裝基板P時，含有切割屑的切割水從第1移動板55上流往第1板狀蓋59上。在切割第2卡盤台12上的封裝基板P時，含有切割屑的切割水則從第2移動板56上流往第2板狀蓋60上。
第1板狀蓋59及第2板狀蓋60分別在內側形成有相對鋪設於水箱50底部51上的軌道（圖示略）而能夠滑動的滑動部（圖示略）。第1板狀蓋59及第2板狀蓋60藉由該軌道及該滑動部而引導成能夠往X軸方向移動。第1板狀蓋59上游側的端部連接至第1移動板55，第1板狀蓋59與第1卡盤台11及第1移動板55一同在X軸方向移動。第2板狀蓋60上游側的端部連接至第2移動板56，第2板狀蓋60與第2卡盤台12及第2移動板56一同在X軸方向移動。第1板狀蓋59及第2板狀蓋60分別的下游側端部為相對水箱50等而未固定的自由端。
第1板狀蓋59及第2板狀蓋60分別使從上游側第1移動板55或第2移動板56流過來的端材（切割屑）或切割水通過傾斜面61及中央傾斜面62、傾斜面63及中央傾斜面64引導至下游側，而從自由端流出。
切割裝置1在比第1板狀蓋59或第2板狀蓋60的自由端更靠X軸方向的下游側具備鄰接水箱50的切割屑引導殼體70、以及在與切割屑引導殼體70的下端接續的位置而能夠上下移動的切割屑回收盒71。
切割屑引導殼體70具備第1側壁73、第2側壁74及底壁（切割屑導板）75。第1側壁73為設於在Y軸方向與切割屑回收盒71相反的一側，且從水箱50側在X軸方向的下游側延伸立設。第2側壁74則從第1側壁73往切割屑回收盒71並在Y軸方向延伸立設。第2側壁74分別設於第1側壁73的X軸方向兩端側（參照圖3）。底壁75設於第1側壁73及第2側壁74的下端側，形成沿Y軸方向使Z軸方向的高度變化的斜坡部（參照圖4）。底壁75以在Y軸方向並朝向切割屑回收盒71逐步變低的方式傾斜。
切割屑引導殼體70配設於保持封裝基板P的第1卡盤台11及第2卡盤台12的加工進給方向下游側，故將在封裝基板P切割後流過來至下游側的切割水及切割屑從上方接受至內部。然後，藉由底壁75的傾斜，將接受至切割屑引導殼體70的切割水及切割屑向切割屑回收盒71引導。
切割屑回收盒71形成為上部開放型容器狀，能夠接受被引導而流入切割屑引導殼體70的切割水及切割屑。在切割屑回收盒71的底部設有網目部（皆未圖式），形成為可捕捉並回收無法通過網目部而卡住的端材或相對大型的切割屑。在切割屑回收盒71的底部流動而通過網目部的切割水則排出至外部。
接著，返回圖1，對切割裝置1運作的例子作說明。封裝基板P分別被搬送至第1卡盤台11及第2卡盤台12。再者，以下在第1卡盤台11及第2卡盤台12相同地運作時，對第1卡盤台11側作說明。
在載置於第1卡盤台11的治具16，吸引保持經搬送的封裝基板P。接著，使切割手段40的切割刀片41一邊旋轉一邊下降至與封裝基板P接觸，並使第1卡盤台11往X軸方向下游側移動。封裝基板P首先由旋轉的切割刀片41切割出2條元件部F與剩餘連結構件C之間的邊界。
之後，藉由分度進給手段30的驅動將切割刀片41在Y軸方向分度進給，同樣地切割出另外2條元件部F與剩餘連結構件C之間的邊界。接著，使第1卡盤台11旋轉90度後，同樣地切割出2條元件部F與剩餘連結構件C之間的邊界，去除剩餘連結構件C。之後，沿著朝向X軸方向的全部切割預定線L進行切割。該切割後，藉由將第1卡盤台11旋轉90度，使朝向Y軸方向的切割預定線L朝向X軸方向，重複進行上述相同的動作。藉此，沿著於封裝基板P朝向X軸方向的全部切割預定線L進行切割，進而元件部F分割成各個元件D。
封裝基板P的切割期間，在切割手段40隨時藉由噴射嘴43朝向切割刀片41供給切割水。供給的切割水及含於其中的切割屑隨著切割刀片41的旋轉而飛散至加工進給方向（X軸方向）下游側，落下至各移動板55、56或各板狀蓋59、60。然後，被第1板狀蓋59或第2板狀蓋60引導而流至X軸方向的下游側，從第1板狀蓋59或第2板狀蓋60的自由端流過來至切割屑引導殼體70側。
對於流出至切割屑引導殼體70的切割屑，除封裝基板P的切斷屑或黏合材等的結合材料、從磨石脫落的磨粒以外，還包含成為端材的剩餘連結構件C等。就切割屑，由於成為端材的剩餘連結構件C其尺寸及重量會變得非常大的情況（例如大小為數cm）等的理由，而有藉由切割屑引導殼體70的底壁75的傾斜也難以流動並產生堆積的情況。因此切割裝置1在切割屑引導殼體70具備切割屑流出手段90（參照圖2），用於使切割屑確實地排出。以下，對此切割屑流出手段90作說明。
如圖2所示，切割屑流出手段90配置於切割屑引導殼體70的內部，即流動的切割屑從第1板狀蓋59及第2板狀蓋60落下的位置。
圖3為切割屑流出手段的概略俯視圖，圖4為圖3的局部縱剖面視圖。如圖3及圖4所示，切割屑流出手段90具備在X軸方向延伸的筒狀水幕（水幕形成部）91、以及使水幕91轉動的旋轉擺動部92。
水幕91設成將切割屑引導殼體70的第2側壁74（圖4中未圖示）間作連結，且配設於切割屑引導殼體70內的第1側壁73附近。水幕91為從供給源供給用於將切割屑流出的水。在水幕91的下表面側按每個預定間隔形成有多個噴出口91a，藉由從各噴出口91a噴出水，水幕91下方的流水則形成在X軸方向延伸的幕狀。
旋轉擺動部92設於水幕91的至少一端側。旋轉擺動部92包含驅動馬達等，並構成為使水幕91能夠繞軸轉動，以在預定角度範圍內往復。藉由此轉動，來自水幕91的幕狀流水在Y軸方向往復地旋轉擺動，並如圖4的虛線箭頭所示，在切割屑引導殼體70的第1側壁73側與切割屑回收盒71側之間使流水在Y軸方向往復移動。
接著，參照圖5，對藉由切割屑流出手段90使切割屑流出的要領作說明。圖5A至圖5D為切割屑流出手段的運作說明書圖。
在此，對於往復移動的來自水幕91的流水，從以圖5A所示的角度噴出並且往第1側壁73側移動的狀態開始說明。在圖5A的狀態下，來自水幕91的流水通過水幕91的正下方之後往第1側壁73側擺動。此時已噴出的水被正在噴出的流水與第1側壁73夾著，並在彼等之間形成水窪W。
由此狀態進一步使來自水幕91的流水行進至第1側壁73，擺動至對第1側壁73直接噴出時，藉由擺動的流水，水窪W沿著第1側壁73被抬起。然後，抬起至預定高度時，則如圖5B所示，水窪W藉由本身重量從上方貫穿來自水幕91的流水而往下方落下。在此落下的時機點，切換水幕91的擺動方向，使來自水幕91的流水往切割屑回收盒71側移動。
如此，隨著切換水幕91的擺動方向，則如圖5C所示，利用水幕91的流水移動使底壁75上的水窪W往切割屑回收盒71側推送。然後，如圖5D所示，可隨著水窪W的推送，底壁75上的切割屑CD也與水窪W一同被推送，而往切割屑回收盒71流出。然後，水幕91的流水到達切割屑回收盒71的前方時，將水幕91的擺動方向切往第1側壁73側。
如此，由圖5A至圖5D所示，由於來自水幕91的流水往復移動，因此能重複進行藉由水窪W而推出切割屑CD。再者，第1側壁73與水幕91之間在Y軸方向的距離LG（參照圖5A）以及來自水幕91的流水流量預先設定為可形成上述的水窪W而加以推出。
若根據此實施方式，即使例如切割屑CD的尺寸及重量增加、或數量增多等，也可利用切割屑流出手段90形成水窪W並與該水窪W一同沖走切割屑CD。藉此，當切割屑CD在傾斜的底壁75上流動時，可抑制途中停留而良好地回收於切割屑回收盒71，並且可良好地防止在底壁75上堆積切割屑CD。
上述實施方式的切割裝置1雖以封裝基板P作為切割加工的對象，但加工工件的材質或形成於工件上的元件種類等並沒有限制。例如，工件除封裝基板以外，可使用半導體元件晶圓、光元件晶圓、半導體基板、無機材料基板、氧化物晶圓、未燒結陶瓷基板、及壓電基板等的各種工件。半導體元件晶圓可使用元件形成後的矽晶圓或化合物半導體晶圓。光元件晶圓可使用元件形成後的藍寶石晶圓或碳化矽晶圓。此外，半導體基板可使用矽或砷化鎵等，無機材料基板可使用藍寶石、陶瓷、及玻璃等。進一步，氧化物晶圓可使用元件形成後或元件形成前的鉭酸鋰、鈮酸鋰。
此外，在上述實施方式中，切割屑流出手段90雖設有1個主體，但可對每個卡盤台11、12分別設置等、以及在Y軸方向並列配置多個。在此情況下，可使多個水幕91同步而在同方向旋轉擺動。此外，在成為切割屑引導殼體70內切割屑CD的流動方向的Y軸方向上，擺動的時機點可設定為上游側的以水幕91形成的水窪W到達底壁75的中央後，利用下游側的水幕91的流水加以沖走。
此外，切割裝置1雖設成具備2個切割手段40的構成，但切割手段40可具備1個，也可為3個以上。
此外，雖然說明了本發明的實施方式，但也可將上述實施方式及變形例全部或部分地組合而作為本發明的其他實施方式。
此外，本發明的實施方式並不限於上述實施方式及變形例，只要在不偏離本發明技術性思想的要旨的範圍，則可作各種變更、置換、及變形。進一步地，藉由技術的進步或推導的另一技術，只要能夠以其他方法實現本發明的技術性思想，則可使用該方法來實施。因此，申請專利範圍涵蓋本發明的技術性思想的範圍內所能含括的全部實施方式。
[產業上的可利用性]
如以上說明，本發明對接受切割水及切割屑而進行回收的切割裝置有用。
1‧‧‧切割裝置
11‧‧‧第1卡盤台（保持手段）
12‧‧‧第2卡盤台（保持手段）
13‧‧‧第1加工進給手段
14‧‧‧第2加工進給手段
30‧‧‧分度進給手段
40‧‧‧切割手段
41‧‧‧切割刀片
43‧‧‧噴射嘴（切割水供給手段）
59‧‧‧第1板狀蓋
60‧‧‧第2板狀蓋
70‧‧‧切割屑引導殼體
71‧‧‧切割屑回收盒
73‧‧‧第1側壁
74‧‧‧第2側壁
75‧‧‧底壁
80‧‧‧切割屑流出手段
91‧‧‧水幕
92‧‧‧旋轉擺動部
CD‧‧‧切割屑
P‧‧‧封裝基板（工件）
W‧‧‧水窪
圖1為實施方式的切割裝置的概略立體圖。
圖2為切割裝置的部分概略立體圖。
圖3為切割屑流出手段的概略俯視圖。
圖4為圖3的局部縱剖面圖。
圖5的圖5A至圖5D為切割屑流出手段的運作說明圖。
70‧‧‧切割屑引導殼體
71‧‧‧切割屑回收盒
73‧‧‧第1側壁
75‧‧‧底壁
90‧‧‧切割屑流出手段
91‧‧‧水幕
91a‧‧‧噴出口
92‧‧‧旋轉擺動部
CD‧‧‧切割屑
Y、Z‧‧‧方向
Claims (1)
- 一種切割裝置，具備： 保持手段，保持工件； 切割手段，裝設有切割保持於該保持手段的工件的切割刀片； 切割水供給手段，對該切割刀片供給切割水； 加工進給手段，將該保持手段在X軸方向加工進給；以及 分度進給手段，將該切割手段在與該X軸方向正交的Y軸方向分度進給， 將對該切割刀片供給的切割水隨著該切割刀片的旋轉而飛散的一側作為加工進給方向的下游側，且將其相反側作為加工進給方向的上游側， 其中，該切割裝置具備切割屑回收盒、切割屑引導殼體、及切割屑流出手段，該切割屑引導殼體由在X軸方向延伸立設的第1側壁、從該第1側壁往該切割屑回收盒並在Y軸方向延伸立設的第2側壁、以及朝向該切割屑回收盒變低的方式傾斜的底壁構成，並相對該保持手段而配設於該加工進給方向下游側，且接受切割後往該下游側流過來的切割水及切割屑， 該切割屑流出手段配設於該切割屑引導殼體內，利用流水使流過來的切割屑往該切割屑回收盒流出， 該切割屑回收盒接受從該切割屑引導殼體流入的切割水及切割屑，且至少底部形成為切割水流動並捕捉切割屑而回收切割屑， 該切割屑流出手段由在該第1側壁的附近並在X軸方向延伸的水幕、以及使來自該水幕的流水在該切割屑引導殼體的該第1側壁側與該切割屑回收盒側之間於Y軸方向往復地旋轉擺動的旋轉擺動部構成， 來自該水幕的流水往該切割屑引導殼體的該第1側壁側擺動時，在與該第1側壁之間形成水窪，隨著該水幕往該切割屑回收盒側擺動而利用該水幕的流水與水窪一同將落下至該底壁的切割屑推送，藉此使切割屑往該切割屑回收盒流出。
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