JP2011020231A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＱＦＮ基板の電極枠を切削ブレードで切断して電極端子をデバイス毎に分離しても、隣接する電極端子同士が延性によって短絡することのない切削装置を提供することである。
【解決手段】 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する円形の切削ブレードがフランジに支持されてスピンドルに装着された切削手段とを備えた切削装置であって、該切削手段は、該切削ブレードの切刃の第１の側面をカバーする第１カバーと、該切刃の第２の側面をカバーする第２カバーとから構成されるブレードカバーを含み、該第１カバー及び該第２カバーには、前記フランジの外周から突出する該切削ブレードの切刃の根元部分に切削水を噴射する切削水噴射孔が切刃の円周に沿って複数形成されていることを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、ＱＦＮ基板を切削してチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割するのに適した切削装置に関する。

近年、携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が要求されており、この小型化に適したデバイスとして半導体チップをパッケージングしてデバイスを形成するチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と称する技術が開発され実用に供されている。

ＣＳＰは、例えばＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−Ｌｅａｄ Ｐａｃｋａｇｅ）基板を個々のデバイスに分割することにより形成される。ＱＦＮ基板は、所定の間隔で配設された複数の半導体チップと、各半導体チップを区画するように格子状に形成された電極枠と、電極枠から内側に魚の骨のように配設され各半導体チップの表面に形成されたボンディングパッドに接続された電極端子と、各半導体チップと電極枠とを包み込むようにモールディングされた樹脂層とから構成される。

ＱＦＮ基板を個々のＣＳＰに分割するには、回転可能な切削ブレードを備えた切削装置によってＱＦＮ基板の電極枠を切断し、魚の骨のような電極端子を個々のデバイス毎に分離してＣＳＰを形成する（例えば、特開２００４−２５９９３６号公報参照）。

特開２００４−２５９９３６号公報

しかし、ＱＦＮ基板の電極枠を切削ブレードで切断して魚の骨のような電極端子を個々のデバイス毎に分離すると、隣接する電極同士が電極の延性によって短絡し、デバイスの電気的特性を著しく低下させるという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極枠を切削ブレードで切断して電極端子をデバイス毎に分離しても隣接する電極同士が延性によって短絡することのない切削能力を発揮可能な切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する円形の切削ブレードがフランジに支持されてスピンドルに装着された切削手段とを備えた切削装置であって、該切削手段は、該切削ブレードの切刃の第１の側面をカバーする第１カバーと、該切刃の第２の側面をカバーする第２カバーとから構成されるブレードカバーを含み、該第１カバー及び該第２カバーには、前記フランジの外周から突出する該切削ブレードの切刃の根元部分に切削水を噴射する切削水噴射孔が切刃の円周に沿って複数形成されていることを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、切削ブレードの切刃はブレードカバーの下端部から被加工物の切削に必要な量だけ突出している。好ましくは、切削水は２〜５リットル／分の割合で切削水噴射孔から噴射される。

本発明によると、フランジの外周から突出した切刃の根元部に供給された切削水は切刃に付着した状態で遠心力によって切刃の先端まで至り、更に連れ回ることによって被加工物の切削ポイントに十分供給されるので、電極端子の延性による伸びが抑制されて電極端子同士が短絡することがなく、電気的特性の良好なデバイス（ＣＳＰ）を形成できる。

ＱＦＮ基板の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 切削装置の外観斜視図である。 レジンブレード（ワッシャーブレード）をスピンドルに装着する様子を示す分解斜視図である。 レジンブレードがスピンドルに装着された状態の斜視図である。 ブレードカバーの分解斜視図である。 図７（Ａ）はスピンドルハウジングに取り付けられたブレードカバーの分解斜視図、図７（Ｂ）はスピンドルハウジングに取り付けられたブレードカバーの斜視図である。 ブレードカバーの縦断面図である。 切削ブレードにより電極枠を切削している状態のＱＦＮ基板の断面図である。 半導体チップを内蔵したＣＳＰ（デバイス）の平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の切削装置で切削するのに適したＱＦＮ基板の一例の平面図が示されている。ＱＦＮ基板２は、例えば矩形状の金属枠４を有しており、金属枠４の外周余剰領域５及び非デバイス領域５ａによって囲繞された領域には、図示の例では三つのデバイス領域６ａ，６ｂ，６ｃが存在する。

各デバイス領域６ａ，６ｂ，６ｃにおいては、互いに直交するように縦横に設けられた第１及び第２電極枠８ａ，８ｂによって区画された複数のデバイス形成部１０が形成され、各電極枠８ａ，８ｂからは各半導体チップ１４（図２参照）のボンディングパッドに接続された電極端子１２が電極枠８ａ，８ｂの両側に魚の骨のように伸長している。

電極枠８ａ，８ｂ及び電極端子１２は金属枠１４と一体的に形成されており、各電極端子１２同士が金属枠４にモールドされた樹脂層１６により絶縁されている。図２に示すように、各デバイス形成部１０の裏面には半導体チップ１４が配設されており、半導体チップ１４は樹脂層１６によりモールド封止されている。

図３を参照すると、図１に示したＱＦＮ基板２を切削するのに適した切削装置２２の外観斜視図が示されている。切削装置２２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段２４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段２６が設けられている。

切削対象であるＱＦＮ基板２は粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ＱＦＮ基板２はダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図３に示したカセット２８中にＱＦＮ基板２が複数枚収容される。カセット２８は上下動可能なカセットエレベータ２９上に載置されている。

カセット２８の後方には、カセット２８から切削前のＱＦＮ基板２を搬出するとともに、切削後のＱＦＮ基板２をカセット２８に搬入する搬出入手段３０が配設されている。

カセット２８と搬出入手段３０との間には、搬出入対象のＱＦＮ基板２が一時的に載置される領域である仮置き領域３２が設けられており、仮置き領域３２には、ＱＦＮ基板２を一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段３４が配設されている。

仮置き領域３２の近傍には、ＱＦＮ基板２と一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段３６が配設されており、仮置き領域３２に搬出されたＱＦＮ基板２は、搬送手段３６により吸着されてチャックテーブル３８上に搬送され、チャックテーブル３８に吸引保持されるとともに、複数のクランプ３９によりフレームＦがクランプされて固定される。

チャックテーブル３８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル３８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ＱＦＮ基板２の切削すべき電極枠８ａ，８ｂを検出するアライメント手段４０が配設されている。

アライメント手段４０は、ＱＦＮ基板２の表面を撮像する撮像手段４２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべき電極枠８ａ，８ｂを検出することができる。撮像手段４２によって取得された画像は、表示手段２６に表示される。

アライメント手段４０の左側には、チャックテーブル３８に保持されたＱＦＮ基板２に対して切削加工を施す切削手段（切削ユニット）４４が配設されている。切削ユニット４４はアライメント手段４０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削ユニット４４は、回転可能なスピンドル４６の先端にダイアモンド砥粒を樹脂で固めた切削ブレード４８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード４８は撮像手段４２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

４５は切削が終了したＱＦＮ基板２を洗浄装置４７まで搬送する搬送手段であり、洗浄装置４７では、ＱＦＮ基板２を洗浄するとともにエアノズルからエアを噴出させてＱＦＮ基板２を乾燥する。

図４を参照すると、ワッシャー状の切削ブレード４８をスピンドル４６に装着する様子を示す分解斜視図が示されている。切削ブレード４８はダイアモンド砥粒をレジンボンドで固定したレジンブレードであり、全体が切刃から構成されている。切削ブレード４８は１００〜３００μｍの厚みを有している。

マウントフランジ５２は、ボス部５４と、ボス部５４と一体的に形成された固定フランジ５６とから構成される。ボス部５４には雄ねじ５８が形成されている。マウントフランジ５２は、マウントフランジ５２の装着穴をスピンドル４６の図示しない先端小径部及びテーパ部に挿入して、ナット６０をスピンドル４６の先端小径部に形成された雄ねじに螺合して締め付けることにより、スピンドル４６の先端部に取り付けられる。

マウントフランジ５２のボス部５４に切削ブレード（レジンブレード）４８を挿入し、更に着脱フランジ６２をボス部５４に挿入して、固定ナット６４を雄ねじ５８に螺合して締め付けることにより、図５に示すように切削ブレード４８は固定フランジ５６と着脱フランジ６２とにより両側から挟まれてスピンドル４６に取り付けられる。

図６を参照すると、ブレードカバー６６の分解斜視図が示されている。ブレートカバー６６は、図７（Ａ）に示すようにスピンドルハウジング５０に装着される第１カバー６８と、第２カバー７０とから構成される。

第１カバー６８は切削ブレード４８を包囲する円弧状の内周面７２を有しており、内周面７２には円周方向に所定間隔離間した複数の切削水噴射孔７４が形成されている。各切削水噴射孔７４は図８に示す切削水路７５を介して接続パイプ７６に接続されている。接続パイプ７６には切削水供給源に接続された図示しないホースが接続される。第１カバー６８には更に、一対の突起部７８と、ねじ穴８０が形成されている。

第２カバー７０も第２カバー６８と同様に、切削ブレード６８を包囲する円弧状の内周面８２を有しており、内周面８２には円周方向に所定間隔離間した複数の切削水噴射孔８４が形成されている。各切削水噴射孔８４は図８に示す切削水路８５を介して接続パイプ８６に接続されている。接続パイプ８６には切削水供給源に接続された図示しないホースが接続される。第２カバー７０は、更に締結用のボルトが挿入される丸穴８８と、第１カバー６８の突起部７８が挿入される図示しない一対の凹部を有している。

図７（Ａ）に示すように、第１カバー６８の突起部７８を第２カバー７０の凹部に挿入し、ボルト９０を第２カバー７０の丸穴８８を介して第１カバー６８のねじ穴８０に螺合して締め付けることにより、図７（Ｂ）に示すように第２カバー７０が第１カバー６８に取り付けられてブレードカバー６６が完成する。

以下、このように構成された切削装置２の作用について図３に基づいて説明する。カセット２８中に収容されたＱＦＮ基板２は、搬出入手段３０によってフレームＦが挟持され、搬出入手段３０がＹ軸方向に移動し、仮置き領域３２においてその挟持が解除されることにより、仮置き領域３２に載置される。そして、位置合わせ手段３４が互いに接近する方向に移動することにより、ＱＦＮ基板２が一定の位置に位置づけられる。

次いで、搬送手段３６によってフレームＦが吸着され、搬送手段３６が旋回することによりフレームＦと一体となったＱＦＮ基板２がチャックテーブル３８に搬送されてチャックテーブル３８により吸引保持されると共にフレームＦがクランプ３９により固定される。そして、チャックテーブル３８がＸ軸方向に移動してＱＦＮ基板２はアライメント手段４０の直下に位置づけられる。

アライメント手段４０ではＱＦＮ基板２の切削すべき電極枠８ａを撮像し、よく知られたパターンマッチング等の手法を用いて切削ブレード４８を切削すべき電極枠８ａに整列させるアライメントを実施する。縦方向の電極枠８ａの全てのアライメントが終了したら、チャックテーブル３８を９０度回転して横方向に伸長する電極枠８ｂのアライメントも同様に実施する。

切削しようとする電極枠８ａと切削ブレード４８との位置合わせが行われた状態で、チャックテーブル３８をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード４８を高速回転させながら切削ユニット４４を下降させると、図９に示すように位置合わせされた電極枠８ａが切削されて、隣接する半導体チップ１４の電極端子１２が切り離される。

この切削時には、図８に示すようにブレードカバー６６に形成された切削水噴射孔７４，８４から切削水をフランジ５６，６２の外周部から突出する切削ブレード４８の切刃の根元部分に向かって噴射しながらＱＦＮ基板２の切削を遂行する。

換言すると、切削水噴射孔７４，８４からフランジ５６，６２と切削ブレード４８の切刃との境界部に向かって切削水を噴射しながら切削を遂行する。好ましくは、切削時には切削水が２〜５リットル／分の割合で切削水噴射孔７４，８４から噴射される。

全体が切刃からなる切削ブレード４８のフランジ５６，６２の外周部から突出した切刃の根元部分に供給された切削水は、切刃４８に付着した状態で遠心力によって切刃４８の先端まで至り、更に連れ回ることによってＱＦＮ基板２の切削ポイントに十分供給される。これにより、電極端子１２の延性による伸びが抑制されて電極端子１２同士が短絡することが防止される。

メモリに記憶された電極枠８ａのピッチずつ切削ユニット４４をＹ軸方向にインデックス送りしながら切削を行うことにより、同方向の電極枠８ａが全て切削される。更に、チャックテーブル３８を９０度回転させてから、上記と同様の切削を行うと、電極枠８ｂも全て切削され、図１０に示すＣＳＰ（チップサイズパッケージ）１５に分割される。

尚、第１カバー６８及び第２カバー７０に形成される切削水噴射孔７４，８４は必ずしも内周面７２，８２の全周に形成する必要はなく、内周面７２，８２の一部分に複数個形成するようにしてもよい。

２ ＱＦＮ基板
４ 金属枠
６ａ，６ｂ，６ｃ デバイス領域
８ａ，８ｂ 電極枠
１０ デバイス形成部
１２ 電極端子
１４ 半導体チップ
１５ ＣＳＰ
１６ 樹脂層
２２ 切削装置
３８ チャックテーブル
４４ 切削ユニット
４６ スピンドル
４８ 切削ブレード（レジンブレード）
５２ マウントフランジ
５６ 固定フランジ
６２ 着脱フランジ
６６ ブレードカバー
６８ 第１カバー
７０ 第２カバー
７４，８４ 切削水噴射孔

Claims (3)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する円形の切削ブレードがフランジに支持されてスピンドルに装着された切削手段とを備えた切削装置であって、
   該切削手段は、該切削ブレードの切刃の第１の側面をカバーする第１カバーと、該切刃の第２の側面をカバーする第２カバーとから構成されるブレードカバーを含み、
   該第１カバー及び該第２カバーには、前記フランジの外周から突出する該切削ブレードの切刃の根元部分に切削水を噴射する切削水噴射孔が切刃の円周に沿って複数形成されていることを特徴とする切削装置。
2. 該切削ブレードの切刃は該ブレードカバーの下端部から被加工物の切削に必要な量だけ突出している請求項１記載の切削装置。
3. 切削水は２〜５リットル／分の割合で該切削水噴射孔から噴射される請求項１又は２記載の切削装置。

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