JP2012004225A - 被切断基板の治具及び製品基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製品基板の製造時間を短縮することができる被切断基板の治具及び製品基板の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体用基板Ａの治具４０は、半導体用基板Ａが載置される載置部４１と、半導体用基板Ａを切断するブレード３２ａ，３２ｂが挿入されるブレード溝４５と、ブレード溝４５に開口４６ａを有し、ブレード溝４５に水を供給する給水孔４６とを備える。
【選択図】図５

Description

被切断基板の治具及び製品基板の製造方法に関する。

従来から、複数個のＩＣを樹脂材料にて封入した半導体用基板を切断して半導体パッケージが製造されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示される半導体パッケージの製造装置は、半導体用基板を固定する治具と半導体用基板を切断する切断機構とを備えている。

この製造装置では、治具が、半導体用基板を載置する載置部と、半導体用基板の切断箇所に対応して形成されて載置部を区画するブレード溝とを備えている。また、切断機構は、スピンドルに回転可能に支持されたブレードと、ブレードの側面及び刃先に冷却水を噴射する噴射機構と、切断時にパッケージの表面に気液二流体混合液を噴射する破材除去機構とを備え、縦横及び上下方向に往復移動可能に構成されている。

この製造装置では、半導体用基板が、その切断箇所が治具のブレード溝と一致するように治具に載置される。この状態で、切断機構は、半導体用基板の切断線に沿って移動するととともに、ブレードを回転させて治具のブレード溝を挿入させることで半導体用基板を切断する。噴射機構は、ブレードによる切断時に、ブレードに冷却水を噴射して、ブレードや半導体用基板が高温となるのを抑制する。また、破材除去機構は、気液二流体混合液を噴射して、切断によりパッケージの上面（治具と反対側の面）に付着した切削屑などの破材を吹き飛ばして除去するようにしている。

特開２００９−２１８３９７号公報

上記の製造方法では、半導体用基板の切断により生じた破材がブレード溝内に落下したり、この破材が切断箇所周辺に噴射される冷却水や気液二流体に混入してブレード溝内に流れ落ちたりすることによって、半導体用基板の治具側の面に破材が付着することがある。そのため、半導体用基板の切断後に、切断された半導体パッケージを洗浄用のユニットに移動させて半導体パッケージに付着した破材を除去する必要があり、製造時間が長くなる。

なお、こうした問題は、複数個のＩＣからなる基板を切断して１つのＩＣチップに分割する場合や、ＩＣを封入又は積層する前の樹脂基板等を切断する場合など、他の被切断基板を切断して製品基板を製造する場合にも生じうる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされてものであり、その目的は、製品基板の製造時間を短縮することができる被切断基板の治具及び製品基板の製造方法を提供することにある。

本発明の一観点によれば、被切断基板の治具が、被切断基板が載置される載置部と、前記被切断基板を切断するブレードが挿入されるブレード溝と、前記ブレード溝内の破材を除去する除去手段とを備える。

また、本発明の一観点によれば、被切断基板を治具に載置し、ブレードによって、前記治具に形成されたブレード溝に沿って前記被切断基板を切断することで製品基板に分割し、前記ブレード溝に対応して設けられる除去手段により、前記ブレード溝内の破材を除去することで、製品基板を製造する。

これらの構成によれば、製品基板の破材を除去するにあたって、切断された製品基板を洗浄ユニットに移動させる必要がなく、被切断基板を切断用の治具に載置した状態で、被切断基板の治具側の面に付着した破材を除去することができる。したがって、製品基板の破材除去に要する時間を短縮して、製品基板の製造時間を短縮することができる。

本発明の一観点によれば、製品基板の破材除去に要する時間を短縮して、製品基板の製造時間を短縮することができる。

実施形態に係る半導体パッケージの製造装置を示す模式図。 治具を示す平面図。 図２のIII −III 線における断面構造とその周辺機構を併せて示す模式図。 半導体用基板の切断時における治具及び切断機構を示す平面図。 図４のＶ−Ｖ線における断面構造とその周辺機構を併せて示す模式図。

以下、一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に、本実施形態に係る半導体パッケージの製造装置１０を示す。製造装置１０は、切断前の半導体用基板（被切断基板）Ａを載置する搬送ユニット２０と、半導体用基板Ａを切断する切断ユニット３０と、切断後の半導体用基板Ａ、すなわち半導体パッケージ（製品基板）Ｂを収納する収納ユニット５０と、各ユニット２０，３０，５０の動作を制御するための制御装置６０とを備えている。なお、図１には、複数個の半導体用基板Ａが搬送ユニット２０に載置されており、半導体用基板Ａは切断ユニット３０には載置されておらず、半導体パッケージＢが収納ユニット５０に収納されている状態を示している。

半導体用基板Ａは、平面視が略矩形状であり、内部に図示しない複数個（本実施形態では、図１のｘ軸方向に８列、ｙ軸方向に４列の計３２個）のＩＣチップが搭載されている。半導体用基板Ａは、二点鎖線で示す切断箇所で切断されることにより、平面視が略正方形状の３２個の半導体パッケージに分割される。なお、半導体用基板Ａの表面には、この切断箇所が表示されていてもよいし、表示されていなくてもよい。半導体用基板Ａでは、短辺及び長辺それぞれの中央部に、後述する切断ユニット３０の治具４０に載置する際の位置合わせ部ａ１，ａ２が形成されている。

搬送ユニット２０は、ベルトコンベア２１と第１搬送機構２２とを備えている。ベルトコンベア２１は、切断前の複数個の半導体用基板Ａを図１のｙ軸方向に順次搬送する。第１搬送機構２２は、本体部２３と、本体部２３の下面に設けられる吸着盤２４と、半導体用基板Ａの及び切断ユニット３０の治具４０を撮像するＣＣＤカメラ２５とを備えている。第１搬送機構２２の本体部２３は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の各方向に往復移動可能である。吸着盤２４は、第１空気配管２６を通じて第１真空ポンプ２７に接続されている。

切断ユニット３０は、半導体用基板Ａを切断するための２つの切断機構３１ａ，３１ｂと、半導体用基板Ａを固定する治具４０とを備えている。
各切断機構３１ａ，３１ｂは、ブレード３２ａ，３２ｂと、ブレード３２ａ，３２ｂを支持するスピンドル３３ａ，３３ｂと、スピンドル３３ａ，３３ｂを回転させるモータ３４ａ，３４ｂとを備えている。モータ３４ａ，３４ｂは、ケーシング３５ａ，３５ｂに収納されており、このケーシング３５ａ，３５ｂには、ブレード３２ａ，３２ｂの冷却及び切断による破材を洗浄するための冷却水を供給する水噴射部３６ａ，３６ｂが取り付けられている。水噴射部３６ａ，３６ｂは、第１給水配管３７を通じて第１給水ポンプ３８に接続されている。

切断機構３１ａ，３１ｂのケーシング３５ａ，３５ｂは、図示しない駆動機構を通じてｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向に往復移動可能である。ケーシング３５ａ，３５ｂがこれらの各方向に移動すると、それに伴って、モータ３４ａ，３４ｂとブレード３２ａ，３２ｂとスピンドル３３ａ，３３ｂと水噴射部３６ａ，３６ｂもこれらの各方向に移動する。

治具４０は、平面視が半導体用基板Ａと略同じ大きさの矩形状に形成されている。治具４０は、半導体用基板Ａを載置する載置部４１と、半導体用基板Ａの切断箇所に対応して設けられるブレード溝４５とを備えている。載置部４１は、ブレード溝４５によって区画されており、平面視が半導体用基板Ａを切断して製造される半導体パッケージＢよりも一回り小さい略正方形状であり、ｘ軸方向に８列、ｙ軸方向に４列で配列されている。治具４０には、短辺及び長辺それぞれの中央部に、半導体用基板Ａとの位置合わせ部ｂ１，ｂ２が設けられている。また、治具４０は、切断ユニット３０のテーブル３０ａに、治具４０のｘ軸及びｙ軸方向の中心ｃを回動中心として回動可能に支持されている。これにより、治具４０は、図１に実線で示す状態と二点差線で示す状態との間で回動可能に構成されている。

図２は、治具４０を拡大して示す平面図であり、図３は、図２のIII −III 線における断面構造と治具４０の周辺機構とを併せて示している。図３に示すように、治具４０は、より詳細には、金属層Ｍの上に樹脂層Ｒが重なる２層構造となっており、各載置部４１は、樹脂層Ｒで構成されている。図２及び図３に示すように、各載置部４１と金属層Ｍの載置部４１に対応する部位とには、半導体用基板Ａを吸着固定するための吸引孔４２が形成されている。各吸引孔４２は、各載置部４１の上面から金属層Ｍの下端まで貫通しており、各吸引孔４２の下端は第２空気配管４３を通じて第２真空ポンプ４４に接続されている。

ブレード溝４５は、半導体用基板Ａの切断時に、切断機構３１ａ，３１ｂのブレード３２ａ，３２ｂが回転して挿入される部分である。ブレード溝４５には、図３に示すように樹脂層Ｒ（載置部４１）の側壁と金属層Ｍの上面とで構成される。また、ブレード溝４５の底面には、この底面から金属層Ｍの下端まで貫通する複数個の給水孔（除去手段、流体孔）４６の開口４６ａが形成されている。本実施形態では、図２に示すように、給水孔４６は、１つの載置部４１の４辺に対応して３つずつ設けられている。また、本実施形態では、隣り合う給水孔４６の間隔が例えば１ｍｍ以下に設定されている。これにより、後述する給水孔４６を通じたブレード溝４５への給水が、ブレード溝４５の各部位に均等でかつ十分に行われる。図３に示すように、給水孔４６は、第２給水配管４７を通じて第２給水ポンプ４８に接続されている。

図１に示すように、収納ユニット５０は、第２搬送機構５１と良品トレイ５７と不良品トレイ５８とを備えている。第２搬送機構５１は、本体部５２と、本体部５２の下面に設けられる吸着盤５３と、切断後の半導体パッケージＢを撮像するＣＣＤカメラ５４とを備えている。第２搬送機構５１の本体部５２は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の各方向に往復移動可能である。吸着盤５３は、第３空気配管５５を通じて第３真空ポンプ５６に接続されている。良品トレイ５７には、半導体用基板Ａの切断後の半導体パッケージＢのうちの良品Ｂ１が収納され、不良品トレイ５８には、半導体パッケージＢのうちの不良品Ｂ２が収納される。

制御装置６０は、図１に一点鎖線の矢印で示すように、各ユニット２０，３０，５０の各機構と電気的に接続されており、これらの各機構の動作を制御する。具体的には、搬送ユニット２０では、ベルトコンベア２１、第１搬送機構２２の本体部２３、第１真空ポンプ２７及びＣＣＤカメラ２５が、制御装置６０と電気的に接続されている。また、切断ユニット３０では、切断機構３１ａ，３１ｂのモータ３４ａ，３４ｂ、ケーシング３５ａ，３５ｂの駆動機構、第２真空ポンプ４４及び各給水ポンプ３８，４８が、制御装置６０と電気的に接続されている。収納ユニット５０では、第２搬送機構５１の本体部５２、第３真空ポンプ５６及びＣＣＤカメラ５４が、制御装置６０と電気的に接続されている。

以上のように構成された半導体パッケージの製造装置１０では、制御装置６０による各種機構の制御により、以下のようにして半導体パッケージＢが製造される。半導体パッケージの製造方法について、図１、図４及び図５を参照して説明する。図４は、２つの切断機構３１ａ，３１ｂによって半導体用基板Ａが切断される状態を示す平面図を示し、図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面構造とその周辺機構とを併せて示す図である。

図１に示すように、まず半導体用基板Ａが、ベルトコンベア２１上に載置されると、ベルトコンベア２１がｙ軸方向に移動して、半導体用基板Ａが図１の紙面における最下端（ｙ軸方向の端部）の位置まで搬送される。制御装置６０は、第１搬送機構２２の本体部２３を下方（ｚ軸方向）に移動させ、この状態で第１真空ポンプ２７が稼働することで吸着盤２４によって半導体用基板Ａを吸着固定する。第１搬送機構２２は、半導体用基板Ａを吸着固定した状態で、本体部２３が上方に移動した後に切断ユニット３０側（ｘ軸方向）に移動する。

制御装置６０は、ＣＣＤカメラ２５が半導体用基板Ａ及び切断ユニット３０の治具４０を撮像するように制御し、この撮像結果に基づいて、半導体用基板Ａの位置合わせ部ａ１，ａ２と治具４０の位置合わせ部ｂ１，ｂ２がｘ軸及びｙ軸方向において同じ位置となるように、本体部２３を移動させる。制御装置６０は、ＣＣＤカメラ２５の撮像結果に基づいて、半導体用基板Ａの位置合わせ部ａ１，ａ２と治具４０の位置合わせ部ｂ１，ｂ２のｘ軸方向及びｙ軸方向の位置が一致したと判断すると、第１真空ポンプ２７の駆動を停止する。これにより、切断ユニット３０の治具４０に半導体用基板Ａが位置合わせされた状態で載置される。

切断ユニット３０では、図５に示すように、半導体用基板Ａを載置された状態で、第２真空ポンプ４４が稼動することにより、吸引孔４２内の空気が第２真空ポンプ４４によって吸引され、半導体用基板Ａが治具４０の載置部４１に吸着固定される。制御装置６０は、半導体用基板Ａが治具４０に吸着固定された状態で、切断機構３１ａ，３１ｂを駆動制御することにより、半導体用基板Ａの切断を開始する。

まず、制御装置６０は、図４及び図５に示すように、切断機構３１ａ，３１ｂのケーシング３５ａ，３５ｂを移動させることにより、ブレード３２ａ，３２ｂを半導体用基板Ａの切断箇所に対応する位置に移動させる。なお、制御装置６０には、予め切断処理される半導体用基板Ａに対応する切断箇所が記憶されており、制御装置６０は、記憶した情報に基づいて、切断機構３１ａ，３１ｂのケーシング３５ａ，３５ｂを移動させることで、ブレード３２ａ，３２ｂを半導体用基板Ａの切断箇所に対応する位置に移動させる。制御装置６０は、切断機構３１ａ，３１ｂのモータ３４ａ，３４ｂを駆動してブレード３２ａ，３２ｂを回転させ、この状態で、ケーシング３５ａ，３５ｂを下方（ｚ軸方向）に移動させる。これにより、図５に示すように、ブレード３２ａ，３２ｂが半導体用基板Ａの切断箇所を貫通してブレード溝４５に挿入され、半導体用基板Ａが切断される。

なお、本実施形態の切断ユニット３０は、２つの切断機構３１ａ，３１ｂを備えている。したがって、図４及び図５に示すように、２つの切断機構３１ａ，３１ｂが、ｘ軸方向に並列に配列された状態で、ともにｙ軸方向に移動することで、半導体用基板Ａのｙ軸方向に伸びる２本の切断箇所が同時に切断される。図４及び図５には、２つの切断機構３１ａ，３１ｂによってｘ軸方向の両端の切断箇所が既に切断され、２つの切断機構３１ａ，３１ｂの各ブレード３２ａ，３２ｂが、その内側の切断箇所を切断している状態を示している。このように、ｘ軸方向における内側へと切断機構３１ａ，３１ｂが順次移動し、ｙ軸方向に伸びる切断箇所を順に切断する。なお、本実施形態では、ｙ軸方向に伸びる切断箇所は、７箇所で奇数であるため、最後の１箇所は、何れか一方の切断機構３１ａ，３１ｂにより切断される。

制御装置６０は、切断機構３１ａ，３１ｂのブレード３２ａ，３２ｂによる半導体用基板Ａの切断時に、各給水ポンプ３８，４８を駆動する。これにより、水噴射部３６ａ，３６ｂを通じて、ブレード３２ａ，３２ｂ及びその周辺に水が噴射され、ブレード３２ａ，３２ｂが冷却されるとともに、切断により半導体用基板Ａの上面に付着した切削屑などの破材が水流により除去される。

ここで、ブレード３２ａ，３２ｂによって半導体用基板Ａを切断することにより、切断による破材がブレード溝４５に落下することがある。また、本実施形態では、水噴射部３６ａ，３６ｂを通じて、半導体用基板Ａの上方から水を噴射しているため、破材が混入した水がブレード溝４５に流れ落ちることによっても、破材がブレード溝４５内に進入する可能性がある。そのため、半導体用基板Ａの下面に破材が付着する可能性がある。この点、本実施形態では、第２給水ポンプ４８を駆動することにより給水孔４６を通じてブレード溝４５に水が供給される。したがって、ブレード溝４５内に進入した破材を水流により除去することで、半導体用基板Ａの下面（治具４０側の面）に付着した破材を除去することができる。このようにして、本実施形態では、半導体用基板Ａの切断と同時に、半導体用基板Ａの上面及び下面に付着した破材をともに除去することができる。

図４及び図５に示す状態で、ｙ軸方向に伸びる切断箇所を全て切断した後、図１に示すように、治具４０を中心ｃを回動中心として９０°回転させて図１の二点鎖線で示す状態とする。そして、上記と同様の方法で、切断機構３１ａ，３１ｂによりｙ軸方向に伸びる３つの切断線をブレードで切断する。この際にも、各給水ポンプ３８，４８の駆動により、半導体用基板Ａの上面及び下面の破材が除去される。このようにして、破材が付着していない半導体パッケージＢが製造される。

切断された半導体パッケージＢは、第２搬送機構５１によって、収納ユニット５０に搬送される。具体的には、第２搬送機構５１の本体部５２が、切断ユニット３０側に移動して、第３真空ポンプ５６の駆動させることで吸着盤５３により半導体パッケージＢを１つずつ吸着固定する。制御装置６０は、ＣＣＤカメラ５４で撮像した画像に基づいて切断状態（切断位置のずれ等）判定し、半導体パッケージＢを良品トレイ５７及び不良品トレイ５８に仕分けする。以上のようにして、半導体パッケージＢが製造される。

上記実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）半導体パッケージの製造装置１０では、切断ユニット３０の治具４０が、半導体用基板Ａが載置される載置部４１と、半導体用基板Ａを切断するブレード３２ａ，３２ｂが挿入されるブレード溝４５と、ブレード溝４５内に開口４６ａを有する給水孔４６とを備えている。これにより、ブレード溝４５に破材が落下したり、破材を含む水が流れ落ちたりする場合であっても、給水孔４６を通じてブレード溝４５に水を供給することで、ブレード溝４５内の破砕を除去することができるため、半導体用基板Ａの治具４０側の面に付着した破材を除去することができる。したがって、半導体パッケージＢの破材を除去するにあたって、切断後の半導体パッケージＢを切断ユニット３０とは別の洗浄ユニットに移動させる必要がないため、半導体パッケージＢの製造時間を短縮することができる。

（２）本実施形態では、ブレード３２ａ，３２ｂによる半導体用基板Ａの切断と、治具４０の給水孔４６を通じたブレード溝４５への給水とを同時に行うようにしている。これにより、半導体用基板Ａの切断後に給水孔４６を通じた給水による破材除去を行う場合と比べて、製造時間をさらに短縮することができる。

（その他の実施形態）
・上記実施形態では、ブレード３２ａ，３２ｂによる半導体用基板Ａの切断と、給水孔４６を通じたブレード溝４５への給水とを同時に行うようにしている。しかしながら、ブレードによって半導体用基板を切断した後に、給水孔を通じてブレード溝へ給水するようにしてもよい。この場合であっても、半導体用基板の下面に付着した破材を給水により洗い流して除去することができる。また、半導体用基板を治具に載置した状態で、半導体用基板Ａの下面に付着した破材を除去することができるため、破材除去のために半導体パッケージを別ユニットに移して洗浄する必要がなくなり、製造時間を短縮することができる。

・上記実施形態では、切断機構３１ａ，３１ｂの水噴射部３６ａ，３６ｂによって水を噴射することにより、ブレード３２ａ，３２ｂの冷却と、半導体用基板Ａの上面に付着した破材の除去との双方を行うようにしている。しかしながら、ブレードの冷却と半導体用基板Ａの上面に付着する破材の除去とを、個別の手段によって行うようにしてもよい。この場合、例えば、背景技術に示したように、ブレードの側面と刃先のそれぞれに冷却水を供給し、半導体用基板Ａの切断箇所には気液二流体を噴霧するといった態様を採用するようにしてもよい。

・上記実施形態では、ブレード溝４５に給水孔４６を通じて給水することにより、半導体用基板Ａの下面に付着した破材を洗い流すようにしている。しかしながら、例えば、ブレード溝に開口を有する流体孔を通じてブレード溝に空気を噴射することにより、半導体用基板の下面に付着した破材を吹き飛ばして除去したり、流体孔を通じて半導体用基板に付着した破材を吸引することにより、半導体用基板に付着した破材を除去するようにしてもよい。また、除去手段は、ブレード溝の底面に開口を有する構成に限定されず、例えば、ブレード溝の側方から流体を供給又は吸引するための流体配管で構成してもよいし、流体の供給又は吸引以外の方法で治具に載置された半導体用基板の下面の破材を除去するものであってもよい。

・また、治具に載置される半導体用基板におけるＩＣの配列態様及び切断箇所は特に限定されない。また、本発明を、半導体用基板以外の被切断基板を切断して製品基板を製造する方法及び治具に適用してもよく、例えば、ＩＣ基板（半導体ウエハ）を複数個のＩＣチップに切断する方法及び治具や、樹脂基板を複数個の樹脂基板に切断する方法及び治具に適用してもよい。また、治具の形状及び材料、流体孔の間隔及び個数等は、切断される被切断基板等に応じて適宜変更可能であり、上記実施形態に例示した形状に限定されない。

１０…製造装置、３０…切断ユニット、３０ａ…テーブル、３１ａ，３１ｂ…切断機構、３２ａ，３２ｂ…ブレード、３６ａ，３６ｂ…水噴射部、３７，３８…第１給水配管、４０…治具、４１…載置部、４２…吸引孔、４３…第２空気配管、４４…第２真空ポンプ、４５…ブレード溝、４６…給水孔、４６ａ…開口、４７…第２給水配管、４８…第２給水ポンプ、６０…制御装置。

Claims (6)

1. 被切断基板が載置される載置部と、
   前記被切断基板を切断するブレードが挿入されるブレード溝と、
   前記ブレード溝内の破材を除去する除去手段とを備える
   ことを特徴とする被切断基板の治具。
2. 前記除去手段は、前記ブレード溝内に開口を有し、前記ブレード溝に流体を供給する又は前記ブレード溝から流体を吸引するための流体孔である
   ことを特徴とする請求項１に記載の被切断基板の治具。
3. 前記載置部には、前記被切断基板を切断して製造される複数の製品基板のそれぞれを吸着固定するための吸引孔が形成される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の被切断基板の治具。
4. 被切断基板を治具に載置し、
   ブレードによって、前記治具に形成されたブレード溝に沿って前記被切断基板を切断することで製品基板に分割し、
   前記ブレード溝に対応して設けられる除去手段により、前記ブレード溝内の破材を除去する
   ことを特徴とする製品基板の製造方法。
5. 前記除去手段は、前記ブレード溝内に開口を有し、前記ブレード溝に流体を供給する又は前記ブレード溝から流体を吸引するための流体孔である
   ことを特徴とする請求項４に記載の製品基板の製造方法。
6. 前記ブレードによる前記被切断基板の切断と前記除去手段による破材の除去とを同時に行う
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の製品基板の製造方法。

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