JP2004130342A

JP2004130342A - 板状体の両面加工装置

Info

Publication number: JP2004130342A
Application number: JP2002296342A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Utano; 歌野　和弘; Ikuzo Dohata; 道畑　育三
Original assignee: Seishin Trading Co Ltd
Current assignee: Seishin Trading Co Ltd
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】表裏の加工位置関係を一定に維持できるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】板状のワーク１３を周辺部の適所に当接して両面の被加工部分を観測可能に支持しワークの平面に沿って移動及び回動可能に設けたワーク支持台２と、ワーク支持台に支持したワークの一方の面を観測するように定位置に設けた表面観測カメラ３と、表面観測カメラが観測する部分に対応するワークの他方の面を観測すように定位置に設けた裏面観測カメラ４と、表面及び裏面観測カメラの夫々の視野内に照射点を位置させた加工用レーザビーム装置５と、を備えている。ワーク支持台が、ワークをワークの平面が垂直になるように支持する構成である。ワーク両面にレーザビームを同時に照射して加工可能である。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック基板等の板状体に、その両面に高精度で関連したレーザ加工を施すことができる加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の装置として、例えば、電子機器で多用されるチップ抵抗の製造工程において、基板にレーザ加工によってスクライブラインを施すものがある。その製造工程の概略は、アルミナセラミック基板に酸化ルテニュウム等のチップ抵抗材料をスクリーン印刷技術によって方眼状に印刷し、焼結し、そして、方眼状に形成された多数の抵抗チップ集合体を、個別チップに分割するのである。その分割をするために、チップ間のストリート部にレーザ加工によってスクライブラインを施す。スクライブラインを施した後、分割器によって分割する。分割されたチップは、一般的には所定の厚さを有する長方形で、その周囲の４辺の部分が全て分割面である。スクライブラインは、分割器による分割を容易にするためと、分割面ができるだけ長方形に近いことが望まれることから、表裏両面に形成されることが多い。
【０００３】
表裏両面にスクライブラインをレーザ加工する場合、通常、例えば、表面を加工した後、ワークをハンドによって反転させて裏面の加工を行なう。この加工は高品質とするために表裏のスクライブラインの位置が厳密に一致することが望まれる。つまり、表裏で位置ずれがあると、平面形状が大きくなって、ロボットハンドによりチップを掴むときに掴み難い問題などが生じるからでる。特に、最近チップ抵抗のチップ寸法が、１００５（平面形状で１×０．５ｍｍ）から０６０３（同０．６×０．３ｍｍ）へ、さらには０４０２（０．４×０．２ｍｍ）へと微小化する傾向があるため、スクライブライン位置の高精度化は一層重要となっている。なお、チップの厚みは０．２ｍｍ程度である。
【０００４】
従来の装置において、表裏の位置合わせを高精度で行なう方法として、ワークの表面の少なくとも１箇所に、印刷又はレーザ加工などによって合わせマークを設けておいて、表面を加工する時は表面観測用カメラで合わせマークの位置座標を読み、これを表面加工の位置基準とする。次に裏面を加工する時は、裏表反転したワークの合わせマークの位置座標を、裏面観測カメラで読んで裏面加工の位置基準とするが、この際に表裏観測カメラの視野中心位置の位置ずれに対する校正が必要となる。この表裏カメラの位置ずれの校正は、表又は裏観測用カメラの視野中心に一致した合わせマークの位置座標をパラメータとして変更しながら表裏の加工位置ずれを測定し、位置ずれが許容範囲に入るまでこれを繰り返すという、カットアンドトライ方式で行なわれていた。
【０００５】
また別に、シリコンウエハーに両面加工を施すとき、例えば特許文献１に見られるように、ワークであるシリコンウエハーにレーザ加工により貫通孔を穿設し、この貫通孔を基準として互いに位置あわせをする方法がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１６３１３６号公報（公開特許公報フロントページ）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、表面加工をした後にワークを反転させて裏面加工を行なう方法では、位置合わせよう画像処理の精度の問題、表裏観測用カメラ中心座標の経時変化の問題、あるいはステージの移動方向によるリードスクリューのピッチ誤差の問題などにより、表裏スクライブライン位置のずれを完全に回避することは極めて困難であった。また、表裏の加工及びそれに先立つ表裏位置合わせの工程を時系列的に行なうため、生産能率が上がらないという問題もあった。
このようなことから本発明は、ステージの移動方向によるピッチ誤差などに影響されないで表裏の加工位置関係を一定に維持できるレーザ加工装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の板状体の両面加工装置は、板状のワークを周辺部の適所に当接して両面の被加工部分を観測可能に支持しワークの平面に沿って移動及び回動可能に設けたワーク支持台と、前記ワーク支持台に支持したワークの一方の面を観測するように定位置に設けた表面観測カメラと、前記表面観測カメラが観測する部分に対応する前記ワークの他方の面を観測すように定位置に設けた裏面観測カメラと、前記表面及び裏面観測カメラの夫々の視野内に照射点を位置させた加工用レーザビーム装置と、を備えている。
【０００９】
この板状体の両面加工装置は、ワークをワーク支持台に支持したままの状態で双方の面にレーザビームを照射できる。これによりワーク両面をレーザ加工する際、ワークを機械的に反転させる必要がなく、表面側及び裏面側のレーザビーム照射位置を、所定の位置関係に表裏で厳密に一致するように調整しておくことにより、例えば、表裏で一致する一合わせマークをワーク若しくはワーク支持台に設けておくことにより表裏観測カメラを使用して調整しておくことにより、ワーク支持台の動きに無関係に加工位置を表裏で一致させることができ、表裏で正確に一致したスクライブラインを加工できる。また、レーザ出力に余裕がある場合には、１台のレーザ発振器の出力ビームを半透鏡により二分割することによって表裏の加工を時間的に同時に行なうことも可能であり、生産能率の向上と表裏加工品質の均一化が実現される。
【００１０】
前記ワーク支持台が、ワークをワークの平面が垂直になるように支持する構成とするのがよい。この構成では、ワークが垂直面内で移動する構成であるから、表面及び裏面加工用レーザの照射光学系レンズは、互いに垂直面を挟んで向き合う配置であり、これによりワーク加工の際に発生する加工塵の大部分は加工レンズに到達する前に重力によって落下し、加工塵によるレンズ表面の汚損が軽減される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の両面加工装置の一実施形態を図１、図２を用いて説明する。この実施形態では厚膜チップ抵抗を製造する際の、セラミック基板の両面に、表裏で対応した基板分割用のスクライブラインをレーザー加工により形成する両面加工装置について説明する。この両面加工装置１は、ワーク支持台２、表面観測カメラ３、裏面観測カメラ４、加工用レーザビーム装置５、等で構成されている。なお、表面観測カメラ３及び裏面観測カメラ４は何れも画像処理用のカメラである。
【００１２】
ワーク支持台２は、ステージ１０と、ステージの駆動部１１とで構成されている。ステージ１０は、水平な可動板１２上にワーク１３の幅に対応する間隔で起立した２本の柱状部１４、１５で形成され、双方の柱状部１４、１５に向き合った溝を設け、この溝内に板状ワーク１３の端縁部を挟持し固定できるようになっている。ステージ１０にセットされたワーク１３は両面が垂直である。前記可動板１２が駆動部１１に支持されており、その駆動部１１は、ワーク１３の平面に沿う水平なＸ軸方向に（Ｘ）進退駆動するＸ軸方向駆動部１６と、ワーク１３の平面に沿う鉛直なＺ軸方向に（Ｚ）進退駆動するＺ軸方向駆動部１７と、ワーク１３の平面に直交する適当な所定の軸の回りに（θ°）回転駆動する回転駆動部１８とにより構成され、各駆動部にはパルスモータを使用してあり、ねじ送り等により微小寸法を高精度で移動させることができるようになっている。詳細な構造については説明を省略するが、要は、ワーク１３が、その平面に対応したＸ−Ｚ平面に沿って回動を含めて任意に移動可能に支持されるようになっている。
【００１３】
表面観測カメラ３及び裏面観側カメラ４は、夫々がワーク１３の保持されている縁部を除く片面全域を観側できて両面を観測するように設けてある。図において、観測カメラ３、４はステージにセットされたワーク１３の同じ部分を裏と表から観測できるようになっており、視野中心が一致している。観測カメラ３、４は、後述する加工用レーザビームの加工軸上に装備され、ワーク表面の絵柄に対応した加工が可能になるように設けてある。
【００１４】
加工用レーザビーム装置５は、ワーク支持台２に支持したワーク１３の表裏両面にレーザビームを同時に照射できるようになっている。すなわち、レーザ発振器１９から、レーザ光学系２０を介して発射されるレーザビーム２１は、落射ミラー２２によって下方へ折り返され、光路切換シフター２３に設けられている半透鏡２４を介して２方向に分岐され、一方のレーザビーム２１ａは折り返しミラー（ダイクロイックミラー）２５、折り返しミラー２６、表面加工レンズ２７を介して、ワーク１３表面に到達し、他方のレーザビーム２１ｂは折り返しミラー２８、折り返しミラー（ダイクロイックミラー）２９、折り返しミラー３０、裏面加工レンズ３１を介してワーク裏面に到達する。なお、光路切換シフター２３は、半透鏡２４を使用しない構成として表面照射状態と裏面照射状態とに切換えることができるものであり、切換え使用しても良いが、加工能率は両面同時加工の半分になる。
【００１５】
このように構成された両面加工装置１は、両面の加工に先立って、表面側及び裏面側のレーザ照射位置を表裏で一致するように厳密に調整する。この調整については、例えば、予めワーク１３若しくはワーク支持台２の適所に表裏で一致する校正マークを設けておいて、双方の観察カメラ３、４の視野中心位置の校正を含めて調整すればよい。
【００１６】
ワーク１３には予め合わせマークが設けられており、これを基準に加工しようとするスクライブラインの方向とＸ軸駆動装置１６の駆動方向、又はＺ軸駆動装置１７の方向とを一致させる。つまり、回転駆動部１８により座標軸とスクライブラインの方向とを平行させる。これにより、Ｘ又はＺ軸に沿ったスクライブラインが軸方向駆動部１６、又は１７のみの動作によって直線を加工できるようになる。加工は、表面観測カメラ３又は裏面観測カメラ４によって、レーザビームの照射開始点が指示され、予め登録されている加工パターンに従って両面同時に行う。
【００１７】
この両面加工装置１は、表面及び裏面の両側からレーザビームを照射できるようになっていて、レーザビーム照射位置が表裏で正確に一致させてあるから、表裏同時に正確に一致したスクライブラインを形成でき、ワーク１３を機械的に反転させる必要がない。従って、能率良く、高精度で加工できる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、加工位置を表裏で所定の位置関係に正確に保つことができ、また、生産能率の向上や加工品質の均一化に有利となる効果を奏する。請求項２に記載の発明は、加工塵によるレンズ表面の汚損が軽減される効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略正面図である。
【図２】同実施形態の概略側面図である。
【符号の説明】
１　　　両面加工装置
２　　　ワーク支持台
３　　　表面観測カメラ
４　　　裏面観測カメラ
５　　　レーザビーム装置
１０　　ステージ
１１　　駆動部
１２　　可動板
１３　　ワーク
１４、１５　　柱状部
１６　　Ｘ軸方向駆動部
１７　　Ｚ軸方向駆動部
１８　　回転駆動部
１９　　発振器
２０　　レーザ光学系
２１　　レーザビーム
２２　　落射ミラー
２３　　光路切換シフター
２４　　半透鏡
２５、２６　　折り返しミラー
２７　　表面加工レンズ
２８、２９、３０　　折り返しミラー
３１　　裏面加工レンズ

Claims

板状のワークを周辺部の適所に当接して両面の被加工部分を観測可能に支持しワークの平面に沿って移動及び回動可能に設けたワーク支持台と、前記ワーク支持台に支持したワークの一方の面を観測するように定位置に設けた表面観測カメラと、前記表面観測カメラが観測する部分に対応する前記ワークの他方の面を観測すように定位置に設けた裏面観測カメラと、前記表面及び裏面観測カメラの夫々の視野内に照射点を位置させた加工用レーザビーム装置と、を備えた板状体の両面加工装置。
前記ワーク支持台が、ワークをワークの平面が垂直になるように支持する構成であることを特徴とする板状体の両面加工装置。