JP2020088262A - パッケージ基板の分割方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】パッケージ基板を複数のデバイスパッケージへと分割する場合に、短絡、実装不良の発生、及び異形状のチップを形成するおそれを低減する。【解決手段】表面に交差する複数の分割予定ラインSを横断する電極S1が形成されたベース基板W1と、分割予定ラインSで区画された各領域に配設されたデバイスDと、デバイス封止層W2と、ベース基板W1の表面からなる基板面Waと、基板面Waと反対の面の封止面Wbと、を有したパッケージ基板Wを複数のデバイスパッケージCへと分割する方法であって、分割予定ラインSに沿って基板面Wa側からデバイスパッケージCの仕上げ厚みL1に至る溝Mを形成するステップと、溝形成ステップで生成された電極のバリBを除去するステップと、バリ除去ステップを実施後、封止層W2側を研削することで仕上げ厚みL1へと薄化してパッケージ基板Wを複数のデバイスパッケージCへと分割する研削ステップと、を備えた分割方法。【選択図】図5

Description

本発明は、パッケージ基板を複数のデバイスパッケージへと分割する方法に関する。
例えばQFN(Quad Flat Non−leaded package)やCSP(Chip Size Package)のパッケージ基板等、又は分割予定ライン上に金属(延性材)を有した板状の被加工物を切削すると、金属のバリが発生する。バリが発生すると配線の短絡が発生したり、次工程のハンドリング時にバリが落下したりして、プリント基板実装時等に不良が発生してしまう。
そこで、これらの問題を解決すべく、パッケージ基板等を完全切断しないハーフカットを行った後に、ハーフカット溝に沿って高圧水を噴射してバリを除去する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2016−181569号公報
しかし、上記方法では、バリ除去後に行うフルカット時にハーフカットで露出した電極側面に切削ブレードの側面が接触してひきずり、更なるバリを発生させてしまうおそれもある。
一方、バリ除去後にパッケージ基板の裏面側からフルカットする方法も考えられるが、封止樹脂で封止されたパターン等のない裏面側から表面側に形成されたハーフカット溝と完全に同じ位置にブレードを位置付けてフルカットすることは難しい。そして完全に同一の位置を切削できないと、形成されるチップの側面に段差が生じて異形状のチップ(デバイスパッケージ)が形成されてしまう。また、表裏面側において完全に同じ位置を切削した場合でも、ブレードが摩耗して先端にR形状が形成されている場合、表面側と裏面側とからそれぞれ充分な深さまでパッケージ基板に切り込まないとR形状に対応する突起が分割されたチップの側面に残り、異形状のチップが形成されてしまう。
よって、パッケージ基板を複数のデバイスパッケージへと分割する場合には、短絡、実装不良の発生、及び異形状のチップを形成するおそれを低減するという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、表面に交差する複数の分割予定ラインが設定され、該分割予定ラインを横断する電極が形成されたベース基板と、該分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれ配設されたデバイスと、該デバイスを封止する封止層と、該ベース基板の表面からなる基板面と、該基板面と反対の面の封止面と、を有したパッケージ基板を複数のデバイスパッケージへと分割する分割方法であって、該分割予定ラインに沿って該基板面側から該デバイスパッケージの仕上げ厚みに至る溝を形成する溝形成ステップと、該溝形成ステップで生成された該電極のバリを除去するバリ除去ステップと、該バリ除去ステップを実施した後、該封止層側を研削することで該仕上げ厚みへと薄化してパッケージ基板を複数のデバイスパッケージへと分割する研削ステップと、を備えた分割方法である。
前記バリ除去ステップは、前記基板面側から液体を噴射することで前記バリを除去すると好ましい。
本発明に係る分割方法は、基板面側からパッケージ基板に仕上げ厚みに至る溝を形成した(ハーフカットした)後、発生したバリを除去し、次いで封止層側を研削して複数のパッケージ基板をデバイスパッケージへと分割するため、短絡、実装不良の発生、及び異形状のデバイスパッケージを形成するおそれを低減することが可能となる。
バリ除去ステップは、基板面側から液体を噴射することでバリを除去するものとすることで、効率よくかつパッケージ基板に悪影響を与えずにバリを除去することが可能となる。
図1(A)は、分割されるパッケージ基板の一例を示す平面図である。図1(B)は、分割されるパッケージ基板の一例を示す下面図である。図1(C)は、分割されるパッケージ基板の一例を示す側面図である。 ダイシングテープを介して環状フレームによってハンドリング可能となった2枚のパッケージ基板を示す平面図である。 分割予定ラインに沿って基板面側からデバイスパッケージの仕上げ厚みに至る溝をパッケージ基板に形成している状態を説明する側面図である。 溝形成ステップで生成された電極のバリを基板面側から液体を噴射することでパッケージ基板から除去している状態を説明する側面図である。 封止層側を研削することでパッケージ基板を仕上げ厚みへと薄化して複数のデバイスパッケージへと分割している状態を説明する側面図である。
図1(A)、(B)、及び(C)に示すパッケージ基板Wは、例えば、QFN基板等である。パッケージ基板Wは、例えば、42アロイ(鉄とニッケルとの合金)や銅等の金属で構成され外形が矩形状であるベース基板W1を有している。
図1(A)に示すベース基板W1の表面からなる基板面Waには、分割予定ラインSに沿って分割されることでデバイスDを備える個々のデバイスパッケージCとなるデバイス領域Wa1が複数(図示の例においては、3つ)形成されている。各デバイスパッケージCの裏面側、即ち、基板面Waと反対の面の封止面Wb側に配置されているデバイスDは、ICやLED等である。各デバイス領域Wa1は、小片化され廃棄される余剰領域Wa2によってその周囲を囲まれている。デバイス領域Wa1は、互いに直交する複数の分割予定ラインSで区画されており、分割予定ラインS上には、各デバイスDにつながる複数の電極S1が配設されており、各電極S1は分割予定ラインSを幅方向に横断している。
例えば、ベース基板W1の余剰領域Wa2には、分割予定ラインSの位置を示すためのマーカーS2が形成されている。
各電極S1同士はベース基板W1にモールドされた樹脂により絶縁されている。図1(B)に示すように、パッケージ基板Wの封止面Wb側の各デバイス領域Wa1に対応する領域には、デバイスDを覆って封止する樹脂からなる封止層W2が形成されている。そして、パッケージ基板Wは、分割予定ラインSに沿って複数の電極S1が中央で切断されることで、デバイスDを封止した封止層W2と、複数の切断された電極S1とを備えたデバイスパッケージCに分割される。
以下に、本発明に係る分割方法を実施して、図1に示すパッケージ基板Wを複数のデバイスパッケージCへと分割する場合の各ステップについて説明する。
(1)溝形成ステップ
まず、分割予定ラインSに沿って基板面Wa側からデバイスパッケージCの仕上げ厚みに至る溝を形成する。具体的には、例えば、まず図1(B)に示すパッケージ基板Wの封止面Wb側に図2に示す円形のダイシングテープTが貼着される。本実施形態において、ダイシングテープTの粘着層上には2枚のパッケージ基板Wが貼着されるが、3枚以上のパッケージ基板Wが貼着されてもよいし、1枚のパッケージ基板Wが貼着されてもよい。また、パッケージ基板Wと同形状同サイズのダイシングテープが封止面Wb側に貼着されてもよい。
例えば、図示しない貼り付けテーブル上に載置された2枚のパッケージ基板Wが環状フレームFの開口の中心に対して所定距離だけ離間して略対称になるように、2枚のパッケージ基板Wに対して環状フレームFが位置付けられる。そして、貼り付けテーブル上でプレスローラー等によりパッケージ基板Wの封止面Wb側、即ち、封止層W2の下面にダイシングテープTの粘着層が押し付けられて貼着される。同時に、ダイシングテープTの粘着層の外周部を環状フレームFにも貼着することで、2枚のパッケージ基板Wは、ダイシングテープTを介して環状フレームFに支持され、環状フレームFによるハンドリングが可能な状態になる。なお、テープロールから引き出された長尺状のシートが環状フレームFと2枚のパッケージ基板Wとに貼着された後、カッターでシートが円形に切断されるものとしてもよい。
パッケージ基板WにダイシングテープTを貼着する理由の1つは、図3に示す切削装置6のチャックテーブル60でパッケージ基板Wをバキュームリーク無く吸引保持するためである。したがって、切削装置6がダイシングテープTを貼着していないパッケージ基板Wを単体で直に吸引保持できる所謂治具チャックを備えている場合には、パッケージ基板WにダイシングテープTを貼着しなくてもよい。治具ベース上に固定される治具チャックは、パッケージ基板Wの分割予定ラインSに対応するように形成された複数の切削ブレード用逃げ溝と、吸引源に連通し切断により作製されたデバイスパッケージCを個々に吸引保持するための複数の吸引孔とを備えるものである。
ダイシングテープTによりハンドリング可能となった2枚のパッケージ基板Wは、例えば、図3に示す切削装置6に搬送される。切削装置6は、パッケージ基板Wを吸引保持するチャックテーブル60と、チャックテーブル60に保持されたパッケージ基板Wを切削する切削手段61と、を少なくとも備えている。
図3に示すように、切削手段61はY軸方向の軸心を備えるスピンドル610を備えており、スピンドル610の先端部にはリング形状の切削ブレード611が固定されている。このように構成される切削手段61は、Y軸方向にインデックス送り可能となっており、また、Z軸方向に切り込み送り可能となっている。
例えば、外形が円形のチャックテーブル60は、ポーラス部材等からなりパッケージ基板Wを吸引保持する平坦な保持面600を備えている。保持面600には真空発生装置等の図示しない吸引源が連通し、吸引源が作動し生み出された吸引力が、パッケージ基板Wが載置された保持面600に伝達されることで、チャックテーブル60は保持面600上でパッケージ基板Wを吸引保持できる。そして、チャックテーブル60は、Z軸方向の軸心周りに回転可能となっていると共に、X軸方向に切削送り可能となっている。
チャックテーブル60の周囲には、環状フレームFを挟持固定するクランプ602が周方向に均等間隔を空けて複数配設されている。
例えば、切削手段61の近傍には、チャックテーブル60上に保持されたパッケージ基板Wの切削すべき分割予定ラインSを検出するアライメント手段62が配設されている。アライメント手段62は、カメラ620により取得した撮像画像に基づいてパターンマッチング等の画像処理を行い、分割予定ラインSの座標位置を検出できる。アライメント手段62と切削手段61とは一体となって構成されており、両者は連動してY軸方向及びZ軸方向へと移動する。
2枚のパッケージ基板Wが、基板面Waが上側になるようにチャックテーブル60の保持面600上に載置される。そして、図示しない吸引源により生み出される吸引力が保持面600に伝達されることにより、チャックテーブル60が保持面600上でパッケージ基板WをダイシングテープTを介して吸引保持する。また、クランプ602により環状フレームFが挟持固定される。
チャックテーブル60によりパッケージ基板Wが保持された後、チャックテーブル60に保持されたパッケージ基板Wが−X方向に送られ、2枚のパッケージ基板Wそれぞれについて、切削ブレード611を切り込ませるべき分割予定ラインSの座標位置がアライメント手段62により検出される。分割予定ラインSの座標位置が検出されるのに伴って、切削手段61がY軸方向に移動され、1枚のパッケージ基板Wの切削すべき分割予定ラインSと切削ブレード611とのY軸方向における位置合わせが行われる。
パッケージ基板Wを切削ブレード611がハーフカットする所定の高さ位置、即ち、例えば切削ブレード611の最下端が封止層W2に所定量切り込む高さ位置まで切削手段61が降下する。また、図示しないモータがスピンドル610を高速回転させ、スピンドル610に固定された切削ブレード611がこれに伴い高速回転する。そして、チャックテーブル60が所定の切削送り速度で−X方向にさらに送り出されることで、切削ブレード611がパッケージ基板Wに基板面Wa側から切り込み、分割予定ラインSに沿って電極S1、ベース基板W1、及び封止層W2を切削し、デバイスパッケージCの仕上げ厚みL1に至る溝M(図4参照)を形成していく。切削加工中においては、切削ブレード611とパッケージ基板Wとの接触箇所に対して図示しないノズルから切削水が供給され、接触箇所の冷却及び切削屑の洗浄除去が行われる。
切削ブレード611が分割予定ラインSを切削し終えるX軸方向の所定の位置までパッケージ基板Wが−X方向に進行すると、−X方向へのパッケージ基板Wの切削送りを一度停止させ、切削ブレード611をパッケージ基板Wから離間させ、チャックテーブル60を+X方向へ送り出して元の位置に戻す。そして、隣り合う分割予定ラインSの間隔ずつ切削ブレード611をY軸方向にインデックス送りしながら順次同様の切削を行うことにより、同方向の全ての分割予定ラインSを切削する。さらに、チャックテーブル60を90度回転させてから同様の切削を行うと、全ての分割予定ラインSが縦横に全て切削され、デバイスパッケージCの仕上げ厚みL1に至る複数の溝M(図4参照)が一枚のパッケージ基板Wに形成される。
さらに、上記と同様の切削がもう一枚のパッケージ基板Wにも施されることで、2枚のパッケージ基板Wの全ての分割予定ラインSに沿ってデバイスパッケージCの仕上げ厚みL1に至る溝Mが形成される。
(2)バリ除去ステップ
溝Mが形成されたパッケージ基板Wは、例えば、図4に示すバリ除去装置5の保持テーブル50に搬送される。パッケージ基板Wがベース基板W1を上側に向けた状態で、保持テーブル50の円形状の保持面50aに載置され、保持テーブル50が保持面50a上でパッケージ基板Wを吸引保持する。なお、保持面50aでパッケージ基板Wを吸引保持しなくてもよい。例えば、保持テーブル50の周囲には、環状フレームFを固定する固定クランプ500が周方向に均等間隔を空けて配設されており、環状フレームFが固定クランプ500によって挟持固定される。
保持テーブル50の上方には、高圧水噴射ノズル51が配設されており、高圧水噴射ノズル51と保持テーブル50とは相対的にY軸方向及びX軸方向へ移動可能となっている。高圧水噴射ノズル51は、高圧水を供給する高圧水供給源52に連通しており、保持テーブル50の保持面50aに向く噴射口51aをその下端に有している。
例えば、バリ除去ステップにおいては、高圧水を溝Mの縁や側壁に生成された電極S1のバリBに噴射するための基準となる溝Mの位置が、図示しないアライメント手段によって検出される。図示しないアライメント手段は、パッケージ基板Wの溝Mが写った撮像画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理を行い、パッケージ基板Wの溝Mの座標位置を検出する。
溝Mが検出されるのに伴って、高圧水噴射ノズル51と保持テーブル50とが相対的にY軸方向に移動し、パッケージ基板Wの溝Mと高圧水噴射ノズル51との位置合わせがなされる。パッケージ基板Wを保持する保持テーブル50が、往方向である−X方向側(図4における紙面奥側)に所定の送り速度で送り出されるとともに、高圧水供給源52が高圧水を高圧水噴射ノズル51に供給する。基板面Wa側から高圧水噴射ノズル51によって下方に噴射された高圧水(液体)のスポット径は、例えば溝Mの幅に比べて若干大きく設定されており、溝Mの縁や側壁に生成された電極S1のバリBに高圧水が衝突して、バリBが除去される。
溝Mに沿って高圧水を噴射し終える所定の位置までパッケージ基板Wが−X方向に進行すると、保持テーブル50が+Y方向に例えばインデックスサイズ分だけ移動され、−X方向での加工送りにおいて高圧水が噴射された溝Mの隣に位置する溝Mと高圧水噴射ノズル51との位置合わせが行われる。パッケージ基板Wが復方向である+X方向(紙面手前側)へ加工送りされ、往方向での高圧水の噴射と同様に、溝Mの縁や側壁に生成された電極S1のバリBに高圧水が衝突してバリBが除去される
なお、2ライン以上の溝Mに同時に高圧水を噴射していってもよい。
順次同様の高圧水の噴射をX軸方向に延びる全ての溝Mに沿って行った後、さらに、保持テーブル50を90度回転させてから同様の高圧水の噴射を行って、一枚のパッケージ基板Wに対する高圧水の噴射を終わらせる。その後、同様にもう一枚のパッケージ基板WのバリBを高圧水噴射によって除去する。
なお、高圧水の噴射は、上記の形態に限定されない。例えば、高圧水の噴射軌跡がパッケージ基板Wの溝Mと水平面において略45度、又は略60度等で交差するように行われてもよい。またアライメント手段による溝Mの位置の検出を行うことなく、即ち噴射方向を特に定めず高圧水噴射ノズル51をパッケージ基板W上で所定の角度で往復するように旋回移動させつつ、高圧水の噴射を行ってもよい。
(3)研削ステップ
バリBが除去された2枚のパッケージ基板Wは、封止層W2側に貼着されているダイシングテープTが剥離された後、図示しないテープマウンタにおいて基板面Wa側に図5に示す保護テープT1が貼着され、さらに保護テープT1を介して環状フレームFによって支持された状態になる。なお、2枚のパッケージ基板Wは環状フレームFの開口の中心に対して所定距離だけ離間して略対称の状態になる。
環状フレームFを使用せず、パッケージ基板Wと同形状同サイズの保護テープが基板面Waに貼着されてもよいし、1つの環状フレームFが1枚のパッケージ基板Wを保護テープT1を介して支持するものとしてもよい。
その後、パッケージ基板Wは、例えば、図5に示す研削装置3のチャックテーブル30に搬送される。チャックテーブル30は、鉛直方向(Z軸方向)の軸心周りに回転可能であると共に、Y軸方向に往復移動可能となっている。
パッケージ基板Wが封止層W2を上側に向けた状態で、チャックテーブル30の円形状の保持面30aに載置される。図示しない吸引源が駆動して生み出される吸引力が保持面30aに伝達され、チャックテーブル30が保持面30a上でパッケージ基板Wを吸引保持する。例えば、チャックテーブル30の保持面30aの中心と環状フレームFの開口の中心とは略合致した状態になっている。
例えば、チャックテーブル30の周囲には、環状フレームFを固定する固定クランプ300が周方向に均等間隔を空けて配設されており、環状フレームFを固定クランプ300が挟持固定した後、固定クランプ300が保持面30aより下まで引き下げられる。
図5に示す研削装置3の研削手段31は、軸方向がZ軸方向である回転軸310と、回転軸310の下端に接続された円板状のマウント313と、マウント313の下面に着脱可能に接続された研削ホイール314とを備える。研削ホイール314は、ホイール基台314aと、ホイール基台314aの底面に環状に配設された略直方体形状の複数の研削砥石314bとを備える。
パッケージ基板Wを保持したチャックテーブル30が、研削手段31の下まで+Y方向へ移動して、研削ホイール314と2枚のパッケージ基板Wとの位置合わせがなされる。即ち、研削砥石314bの回転中心がチャックテーブル30の回転中心に対して所定距離だけ水平方向にずれ、研削砥石314bの回転軌跡がチャックテーブル30の回転中心を通るように、チャックテーブル30が位置付けられる。
次いで、回転軸310が+Z方向側からみて反時計回り方向に回転駆動されるのに伴って、研削ホイール314が同方向に回転する。また、研削手段31が図示しない研削送り手段により−Z方向へと送られ、回転する研削砥石314bがパッケージ基板Wの封止層W2に当接することで研削加工が行われる。研削中は、チャックテーブル30が+Z方向側から見て例えば反時計回り方向に回転するのに伴って保持面30a上に保持されたパッケージ基板Wも回転するので、研削砥石314bが2枚のパッケージ基板Wの封止層W2の全面の研削加工を行う。また、研削砥石314bと封止層W2との接触箇所に対して研削水が供給され、研削水による接触箇所の冷却及び研削屑の洗浄除去が行われる。
研削ホイール314を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、パッケージ基板Wを仕上げ厚みL1まで薄化する。その結果、溝Mの底が封止層W2上に露出して、パッケージ基板Wは複数のデバイスパッケージCに分割される。その後、研削手段31を+Z方向へと移動させてパッケージ基板Wから離間させる。
本発明に係る分割方法は、基板面Wa側からパッケージ基板Wに仕上げ厚みL1に至る溝Mを形成した(ハーフカットした)後、発生したバリBを除去し、次いで封止層W2側を研削して複数のパッケージ基板WをデバイスパッケージCへと分割するため、短絡、実装不良の発生、及び異形状のデバイスパッケージを形成するおそれを低減することが可能となる。
バリ除去ステップは、基板面Wa側から液体(高圧水)を噴射することでバリBを除去するものとすることで、効率よくかつパッケージ基板Wに悪影響を与えずにバリBを除去することが可能となる。
本発明に係るパッケージ基板の分割方法は本実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。また、添付図面に図示されている切削装置6、バリ除去装置5、及び研削装置3の各構成についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。
W:パッケージ基板 W1:ベース基板 Wa:基板面 D:デバイス C:デバイスパッケージ S:分割予定ライン S1:電極 W2:封止層 Wb:封止面 T:ダイシングテープ F:環状フレーム
6:切削装置 60:チャックテーブル 61:切削手段 611:切削ブレード
62:アライメント手段 M:溝 B:バリ
5:バリ除去装置 50:保持テーブル 51:高圧水噴射ノズル
3:研削装置 30:チャックテーブル 31:研削手段 314:研削ホイール

Claims (2)

  1. 表面に交差する複数の分割予定ラインが設定され、該分割予定ラインを横断する電極が形成されたベース基板と、該分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれ配設されたデバイスと、該デバイスを封止する封止層と、該ベース基板の表面からなる基板面と、該基板面と反対の面の封止面と、を有したパッケージ基板を複数のデバイスパッケージへと分割する分割方法であって、
    該分割予定ラインに沿って該基板面側から該デバイスパッケージの仕上げ厚みに至る溝を形成する溝形成ステップと、
    該溝形成ステップで生成された該電極のバリを除去するバリ除去ステップと、
    該バリ除去ステップを実施した後、該封止層側を研削することで該仕上げ厚みへと薄化してパッケージ基板を複数のデバイスパッケージへと分割する研削ステップと、を備えた分割方法。
  2. 前記バリ除去ステップは、前記基板面側から液体を噴射することで前記バリを除去する、請求項1に記載の分割方法。
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