JP5645692B2 - 加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、二つの加工手段を備えた加工装置で被加工物を加工する加工方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、ＬＳＩ等の回路が形成された複数の半導体チップがリードフレームやプリント基板にマウントされて各電極がボンディング接続された後、樹脂によって封止されることでＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）基板やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）基板等のパッケージ基板が形成される。

その後、パッケージ基板を切削装置の切削ブレード等でダイシングして個片化することで樹脂封止された個々の半導体パッケージが製造される。このようにして製造された半導体パッケージは、携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。

上述したＣＳＰ基板、ＢＧＡ基板等のパッケージ基板、圧電素子等のセラミック基板、又は樹脂基板等では、被加工物自体が歪んでおり、表面に形成された切削予定ライン同士が必ずしも平行ではない。

必ずしも平行ではない切削予定ラインを複数有するセラミック基板の切削方法が特開平９−５２２２７号公報で提案されている。この公開公報で提案された切削方法では、全ての切削予定ラインについてアライメント工程を実施し、アライメント情報をコントローラのメモリに格納するとともに、切削時には該メモリに格納されているアライメント情報を呼び出して切削を遂行している。

特開２００１−２９８００２号公報 特開平９−５２２２７号公報

ところが、二つのスピンドルを有するデュアルダイサーを用いたデュアルカットの場合、２軸同時に切削するため、切削予定ライン同士が互いに平行でない被加工物を切削する際には、どちらか一方の軸では切削予定ラインに沿って切削できないという問題がある。一方、１軸のみで切削するのでは、デュアルカットに比べてスループットが落ち、デュアルダイサーを用いる利点がないことになる。

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、チップを破損させることなく精度良く被加工物を切削できるとともにスループットを落とすことのない切削方法を提供することである。

本発明によると、被加工物を回転可能に保持する保持テーブルと、該保持テーブルで保持された被加工物を加工する第１及び第２加工手段と、該第１及び第２加工手段と該保持テーブルとをＸ軸方向に相対移動させる加工送り手段と、該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に該第１加工手段と該保持テーブルとを相対移動させる第１割り出し手段と、該Ｙ軸方向に該第２加工手段と該保持テーブルとを相対移動させる第２割り出し送り手段とを備えた加工装置で、互いに平行ではない複数の加工予定ラインを有する被加工物を該加工予定ラインに沿って加工する加工方法であって、該保持テーブルで被加工物を保持する保持ステップと、被加工物を保持した該保持テーブルを回転させて複数の加工予定ラインのうちの第１の加工予定ラインをＸ軸方向と平行に位置づける位置付けステップと、該位置付けステップを実施した後、該第１割り出し送り手段により該第１加工手段を該第１の加工予定ラインに割り出し送りし、更に該加工送り手段で被加工物を第１の加工送り方向に加工送りしながら該第１加工手段で被加工物を一端から他端に向かって往路加工する往路加工ステップと、該往路加工ステップを実施した後、該往路加工ステップで加工した該第１の加工予定ラインとは異なる第２の加工予定ラインを該Ｘ軸方向と平行に位置付けるために、該保持テーブルを僅かに回転させて該第２の加工予定ラインを該Ｘ軸方向と平行に位置付ける角度微調整ステップと、該角度微調整ステップを実施した後、該第２割り出し送り手段で該第２加工手段を該第２の加工予定ラインに割り出し送りし、更に該加工送り手段で被加工物を該第１の加工送り方向と反対の第２の加工送り方向に加工送りしながら、該第２加工手段で被加工物を該他端から該一端に向かって復路加工する復路加工ステップと、を具備したことを特徴とする加工方法が提供される。

好ましくは、前記第１加工手段と前記第２加工手段は前記Ｙ軸方向に整列して対向して配設されており、該第１加工手段は第１切削ブレードを含み、該第２加工手段は第２切削ブレードを含んでおり、該第１切削ブレード及び該第２切削ブレードとも切削時に被加工物の上側から下側に切り込む方向に回転する。

本発明によると、チップを破損させることなく切削予定ライン同士が平行でない被加工物を精度良く切削できるとともに、第１及び第２加工手段を有する加工装置のスループットを落とすことのない加工方法を提供することができる。

本発明の加工方法を実施するのに適した切削装置の斜視図である。 スピンドルと、スピンドルに固定されるべきブレードマウントとの関係を示す分解斜視図である。 ブレードマウントと、ブレードマウントに装着されるべき切削ブレードとの関係を示す分解斜視図である。 固定治具に装着されたパッケージ基板の平面図である。 本発明実施形態の加工方法を示すフローチャートである。 図５の続きを示すフローチャートである。 保持ステップを示す平面図である。 位置付けステップを説明する平面図である。 往路加工ステップを示す平面図である。 角度微調整ステップを説明する平面図である。 復路加工ステップを示す平面図である。 パラレルデュアルダイサーと固定治具に装着されたパッケージ基板の関係を示す平面図である。

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、本発明のパッケージ基板の切削方法を実施するのに適した切削装置（ダイシング装置）２の斜視図が示されている。

切削装置２は２スピンドルタイプの切削装置であり、保持テーブル４において被加工物を吸引保持し、保持テーブル４が切削送り方向（Ｘ軸方向）に往復移動しながら、割り出し送り方向（Ｙ軸方向）及び切り込み送り方向（Ｚ軸方向）に移動する第１の切削手段６及び第２の切削手段８の作用により被加工物が切削される構成となっている。

例えば、パッケージ基板２１を切削する場合は、図１に示すように、パッケージ基板２１の複数の切削予定ラインに対応した複数の逃げ溝を有する固定治具８６を保持テーブル４で吸引保持し、パッケージ基板２１を固定治具８６に装着して固定する。

保持テーブル４は切削送り手段１０によってＸ軸方向に移動可能となっており、第１の切削手段６と一体に形成された第１カメラ（第１撮像手段）１３を有する第１のアライメント手段１２及び第２の切削手段８と一体に形成された第２カメラ（第２撮像手段）１５を有する第２のアライメント手段１４によって、保持テーブル４に吸引保持されたパッケージ基板２１の切削すべき領域であるストリート（切削予定ライン）が検出され、そのストリートと切削ブレードとのＹ軸方向の位置合わせがなされた後に、切削が行われる。

切削送り手段１０は、Ｘ軸方向に配設された一対のＸ軸ガイドレール１６と、Ｘ軸ガイドレール１６に摺動可能に支持されたＸ軸移動基台１８と、Ｘ軸移動基台１８に形成されたナット部（図示せず）に螺合するＸ軸ボールねじ２０と、Ｘ軸ボールねじ２０を回転駆動するＸ軸パルスモータ２２とから構成される。

保持テーブル４を回転可能に指示する支持基台２４はＸ軸移動基台１８に固定されており、Ｘ軸パルスモータ２２に駆動されてＸ軸ボールねじ２０が回転することによって、保持テーブル４がＸ軸方向に移動される。

一方、第１切削手段１２及び第２切削手段１４は、ガイド手段２６によってＹ軸方向に割り出し送り可能に支持されている。ガイド手段２６は、保持テーブル４の移動を妨げないようにＸ軸に直交するＹ軸方向に配設される垂直コラム２８と、垂直コラム２８の側面においてＹ軸方向に配設された一対のＹ軸ガイドレール３０と、Ｙ軸ガイドレール３０と平行に配設された第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４と、第１のボールねじ３２に連結された第１のＹ軸パルスモータ３６と、第２のボールねじ３４に連結された第２のＹ軸パルスモータ３８とから構成される。

Ｙ軸ガイドレール３０は、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２をＹ軸方向に摺動可能に支持しており、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２に備えたナット（図示せず）が第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４にそれぞれ螺合している。

第１のＹ軸パルスモータ３６および第２のＹ軸パルスモータ３８に駆動されて第１のボールねじ３２及び第２のボールねじ３４がそれぞれ回転することにより、第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２がそれぞれ独立してＹ軸方向に移動される。

第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２のＹ軸方向の位置はリニアスケール４４によって計測され、Ｙ軸方向の位置の精密制御に供される。なお、リニアスケールを各支持部材ごとに別個に設けることも可能ではあるが、一本のリニアスケール４４で第１の支持部材４０及び第２の支持部材４２の双方の位置を計測するほうが、両者の間隔を精密に制御することができる。

第１の支持部材４０には、第１の切削手段６が取り付けられた第１の移動部材４６が上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に取り付けられており、第１のＺ軸パルスモータ４８を駆動すると、第１の移動部材４６がＺ軸方向に移動される。

同様に、第２の支持部材４２には、第２の切削手段８が取り付けられた第２の移動部材５０が上下方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に取り付けられており、第２のＺ軸パルスモータ５２を駆動することにより、第２の移動部材５０がＺ軸方向に移動される。

次に、図２及び図３を参照して、第１切削手段６の構成について説明する。図２を参照すると、スピンドル５６と、スピンドル５６に装着されるブレードマウント６０との関係を示す分解斜視図が示されている。

第１切削手段６のスピンドルハウジング５４中には、図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル５６が回転可能に収容されている。スピンドル５６はテーパ部５６ａ及び先端小径部５６ｂを有しており、先端小径部５６ｂには雄ねじ５８が形成されている。

６０はボス部（凸部）６２と、ボス部６２と一体的に形成された固定フランジ６４とから構成されるブレードマウントであり、ボス部６２には雄ねじ６６が形成されている。さらに、ブレードマウント６０は装着穴６７を有している。

ブレードマウント６０は、装着穴６７をスピンドル５６の先端小径部５６ｂ及びテーパ部５６ａに挿入して、ナット６８を雄ねじ５８に螺合して締め付けることにより、図３に示すようにスピンドル５６の先端部に取り付けられる。

図３はブレードマウント６０が固定されたスピンドル５６と、第１切削ブレード７０との装着関係を示す分解斜視図である。第１切削ブレード７０はワッシャーブレードと呼ばれ、その全体が電鋳された切刃（電鋳砥石）から構成されている。

ブレードマウント６０のボス部６２に第１切削ブレード７０を挿入し、更に着脱フランジ７２をボス部６２に挿入して、固定ナット７４を雄ねじ６６に螺合して締め付けることにより、第１切削ブレード７０は固定フランジ６４と着脱フランジ７４により両側から挟まれてスピンドル２６に取り付けられる。

第２切削手段８は、上述した第１切削手段６と概略同様に構成されており、重複を避けるためその説明を省略する。図７を参照すると、８２は第２切削手段８のスピンドルであり、第２切削ブレード８４がその先端部に装着されている。

新たな第１切削ブレード７０をスピンドル５６に固定されたブレードマウント６０に装着すると、事前に第１撮像手段（第１カメラ）１３の基準線と第１切削ブレード７０の中心線を合わせる作業（ヘアライン合わせ）を実施する。

このヘアライン合わせ作業は、具体的には、一度、第１切削ブレードを７０にて被加工物の表面に溝を加工し、その加工溝を第１撮像手段１３により撮像して画像処理を行って加工溝の中心を検出し、この溝の中心位置と第１撮像手段１３の基準線位置とのずれ量を算出し、このずれ量を座標位置に加減することにより、加工溝の中心位置と第１撮像手段１３の基準線位置とを合致させた原点位置を切削装置２に記憶させることで行っている。第２切削手段８に装着される第２切削ブレード８４のヘアライン合わせ作業も同様に実施する。

図４を参照すると、図１に示した固定治具８６に装着された加工対象であるパッケージ基板２１の平面図が示されている。パッケージ基板２１は、例えば矩形状の金属フレーム２３を有しており、金属フレーム２３の外周余剰領域２５及び非デバイス領域２５ａによって囲繞された領域には、図示の例では３つのデバイス領域２７ａ，２７ｂ，２７ｃが存在する。

パッケージ基板２１の左端２１ａの近傍には複数のアライメントマーク２９ａが形成され、右端２１ｂの近傍には複数のアライメントマーク２９ｂが形成されている。同様に、パッケージ基板２１の下端２１ｃの近傍には複数のアライメントマーク２９ｃが形成され、上端２１ｄの近傍には複数のアライメントマーク２９ｄが形成されている。

各デバイス領域２７ａ，２７ｂ，２７ｃにおいては、アライメントマーク２９ａと２９ｂを結んだ複数の第１切削予定ライン３１ａとアライメントマーク２９ｃと２９ｄを結んだ複数の第２切削予定ライン３１ｂによって区画されて複数のデバイス形成部３３が画成されており、個々のデバイス形成部３３には図示しない複数の電極が形成されている。

デバイス形成部３３に形成された各電極同士が金属フレーム２３にモールドされた樹脂により絶縁されている。第１切削予定ライン３１ａ及び第２切削予定ライン３１ｂを切削することにより、その両側に各デバイスの電極が現れる。

特に図示しないが、デバイス領域２７ａ，２７ｂ，２７ｃの各デバイス形成部３３の裏面にはそれぞれデバイスが形成されており、各デバイス領域２７ａ，２７ｂ，２７ｃの裏面は樹脂により封止されている。

次に、図５及び図６に示したフローチャート及び図７乃至図１２を参照して、本発明実施形態の切削方法について詳細に説明する。まず、図５に示したフローチャートのステップＳ１０で、パッケージ基板２１のアライメントマーク２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄを切削装置のメモリに登録する。

これにより、切削装置のコントローラは対応するアライメントマーク２９ａと２９ｂとを結んだ複数の第１切削予定ライン３１ａと、対応するアライメントマーク２９ｃと２９ｄとを結んだ複数の第２切削予定ライン３１ｂを認識することができる。

次いで、ステップＳ１１へ進んで図７に示すように、パッケージ基板２１を固定治具８６を介して保持テーブル４で保持する。次いで、ステップＳ１２に進んで、Ａ１のアライメントマーク２９ａ及び２９ｂに基づいてＡ１の第１切削予定ライン３１ａをＸ軸方向と平行に位置付ける。

即ち、図８に示すように、固定治具８６を介してパッケージ基板２１を吸引保持した保持テーブル４を矢印Ａ方向に微小に回転して、Ａ１の第１切削予定ライン１３ａをＸ軸方向と平行に位置付ける。

次いで、ステップＳ１３へ進んで、左右のアライメントマーク２９ａ，２９ｂを基に第１切削予定ライン３１ａの各々について切削位置及び保持テーブル４の角度を設定し、切削装置２のコントローラのメモリに切削位置及び切削時の保持テーブル４の角度を記憶する。

次いで、保持テーブル４を９０度回転させてから、アライメントマーク２９ｃ及び２９ｄに基づいて第２切削予定ライン３１ｂの各々について切削位置及び保持テーブル４の角度を設定し、切削装置２のコントローラのメモリで切削位置及び切削時の保持テーブル４の角度を記憶する（アライメントステップ）。

上述したように、アライメントは全ての第１切削予定ライン３１ａと全ての第２切削予定ライン３１ｂについて行っても良いし、加工領域２７ａにおいて、例えばＡ１とＡ６についてアライメントを実施し、中央部分Ａ２〜Ａ５の切削位置及び角度はＡ１とＡ６の座標位置及び角度の差を５等分することで算出してもよい。また、同一切削予定ライン上に３個以上にアライメントパターンがある場合には、最小二乗法による近似直線で切削予定ラインを設定するようにしてもよい。

次いで、ステップＳ１４へ進んで、第１切削ブレード７０をＡ１の第１切削予定ライン３１ａの一端２１ａに位置づけて、パッケージ基板２１を一端２１ａから他端２１ｂまで第１切削予定ライン３１ａに沿って切削する。

即ち、図９に示すように、Ｒ１方向に回転する第１切削ブレード７０を所定高さに位置付けるとともに、第１のＹ軸パルスモータ３６を駆動して第１切削ブレード７０をＡ１の第１切削予定ライン３１ａまで割り出し送りした後、切削ブレード７０を高速回転しながらパッケージ基板２１を上側から下側に切り込むダウンカットしながら、保持テーブル４を矢印Ｘ１方向に移動させることで、パッケージ基板２１を一端２１ａから他端２１ｂへと第１切削予定ライン３１ａに沿って切削し、図１０に示すように切削溝３５を形成する。切削終了後、第１切削ブレード７０をパッケージ基板２１を切り込まない高さまで上昇させる。

次いで、ステップＳ１５へ進んで、図１０に示すように、保持テーブル４を矢印Ｂ方向に僅かに回転させてＡ１８の第１切削予定ライン３１ａをＸ軸方向と平行に位置付ける（角度微調整ステップ）。

次いで、ステップＳ１６へ進んで、第２切削ブレード８４をＡ１８の第１切削予定ライン３１ａに位置づけた後、パッケージ基板２１を他端２１ｂから一端２１ａへと切削する。

即ち、図１１に示すように、矢印Ｒ２方向に回転する第２切削ブレード８４を所定高さに位置付けるとともに、第２のＹ軸パルスモータ８４を駆動して第２切削ブレード８４をＡ１８の第１切削予定ライン３１ａに割り出し送りした後、第２切削ブレード８４を高速回転させながらパッケージ基板２１の上側から下側へと切り込ませ、保持テーブル４を矢印Ｘ２方向に移動させることで、パッケージ基板２１を他端２１ｂから一端２１ａへと第１切削予定ライン３１ａに沿って切削する。切削終了後、第２切削ブレード８４をパッケージ基板２１を切り込まない高さまで上昇させる。

次いで、切削すべき第１切削予定ライン３１ａを変更してステップＳ１４の往路加工ステップ、ステップＳ１５の角度微調整ステップ及びステップＳ１６の復路加工ステップを全ての第１切削予定ライン３１ａの切削が終了するまで繰り返す。

次いで、ステップＳ１７へ進んで、全ての第１切削予定ライン３１ａを切削した後、保持テーブル４を９０度回転させて、Ｂ１の第２切削予定ライン３１ｂをＸ軸方向と平行に位置付ける。

次いで、ステップＳ１８へ進んで、ステップＳ１４と同様に、第１切削ブレード７０をＢ１の第２切削予定ライン３１ｂに位置付けて、パッケージ基板２１を一端２１ｃから他端２１ｄまで第２切削予定ライン３１ｂに沿って切削する。

次いで、ステップＳ１９へ進んで、ステップＳ１５と同様に、保持テーブル４を僅かに回転させてＢ６の第２切削予定ライン３１ｂをＸ軸方向と平行に位置付ける（角度微調整ステップ）。

角度微調整ステップ終了後、ステップＳ２０へ進んで、ステップＳ１６と同様に、第２切削ブレード８４をＢ６の第２切削予定ライン３１ｂに位置付けて、パッケージ基板２１を他端２１ｄから一端２１ｃへと第２切削予定ライン３１ｂに沿って切削する。

次いで、切削すべき第２切削予定ライン３１ｂを替えてステップＳ１８の往路加工ステップと、ステップＳ１９の角度微調整ステップと、ステップＳ２０の復路加工ステップを全ての第２切削予定ライン３１ｂの切削が終了するまで繰り返す。

上述した実施形態では、第１切削ブレード７０と第２切削ブレード８４が互いに対向するフェイシングデュアルダイサーでパッケージ基板２１を切削する例について説明したが、切削装置はこのタイプに限定されるものではなく、図１２に示すような、第１の切削手段６Ａと第２の切削手段８Ａが平行なパラレルデュアルダイサーで切削を遂行するようにしてもよい。

上述した本実施形態では、チップを破損させることなく精度良く切削予定ライン同士が平行でないパッケージ基板２１等の被加工物を切削することができる。また、第１切削ブレード７０での切削終了時には、保持テーブル４を戻しながら第２切削ブレード８４で切削を遂行するため、デュアルダイサーのスループットを落とすことなくパッケージ基板２１の切削を実施することができる。

上述した実施形態では、本発明の加工方法をデュアルダイサーによる切削方法について説明したが、本発明の加工方法はこれに限定されるものではなく、二つのレーザビーム照射ユニットを有するレーザ加工装置による加工にも同様に提供することができる。

４ 保持テーブル
６ 第１切削手段
８ 第２切削手段
２１ パッケージ基板
２１ａ，２１ｃ 一端
２１ｂ，２１ｄ 他端
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ デバイス領域
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ アライメントマーク
３１ａ 第１切削予定ライン
３１ｂ 第２切削予定ライン
３３ デバイス形成部
３５ 切削溝
７０ 第１切削ブレード
８４ 第２切削ブレード
８６ 固定治具

Claims (2)

1. 被加工物を回転可能に保持する保持テーブルと、該保持テーブルで保持された被加工物を加工する第１及び第２加工手段と、該第１及び第２加工手段と該保持テーブルとをＸ軸方向に相対移動させる加工送り手段と、該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に該第１加工手段と該保持テーブルとを相対移動させる第１割り出し手段と、該Ｙ軸方向に該第２加工手段と該保持テーブルとを相対移動させる第２割り出し送り手段とを備えた加工装置で、互いに平行ではない複数の加工予定ラインを有する被加工物を該加工予定ラインに沿って加工する加工方法であって、
   該保持テーブルで被加工物を保持する保持ステップと、
   被加工物を保持した該保持テーブルを回転させて複数の加工予定ラインのうちの第１の加工予定ラインをＸ軸方向と平行に位置づける位置付けステップと、
   該位置付けステップを実施した後、該第１割り出し送り手段により該第１加工手段を該第１の加工予定ラインに割り出し送りし、更に該加工送り手段で被加工物を第１の加工送り方向に加工送りしながら該第１加工手段で被加工物を一端から他端に向かって往路加工する往路加工ステップと、
   該往路加工ステップを実施した後、該往路加工ステップで加工した該第１の加工予定ラインとは異なる第２の加工予定ラインを該Ｘ軸方向と平行に位置付けるために、該保持テーブルを僅かに回転させて該第２の加工予定ラインを該Ｘ軸方向と平行に位置付ける角度微調整ステップと、
   該角度微調整ステップを実施した後、該第２割り出し送り手段で該第２加工手段を該第２の加工予定ラインに割り出し送りし、更に該加工送り手段で被加工物を該第１の加工送り方向と反対の第２の加工送り方向に加工送りしながら、該第２加工手段で被加工物を該他端から該一端に向かって復路加工する復路加工ステップと、
   を具備したことを特徴とする加工方法。
2. 前記第１加工手段と前記第２加工手段は前記Ｙ軸方向に整列して対向して配設されており、
   該第１加工手段は第１切削ブレードを含み、該第２加工手段は第２切削ブレードを含んでおり、
   該第１切削ブレード及び該第２切削ブレードとも切削時に被加工物の上側から下側に切り込む方向に回転する請求項１記載の切削方法。

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