JP5261098B2

JP5261098B2 - ウォータージェット加工装置

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Publication number: JP5261098B2
Application number: JP2008239239A
Authority: JP
Inventors: 聡花島; 龍小峯; 政幸松原
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: JP2010069566A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を高圧の加工水を噴射して切断するウォータージェット加工装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域を所定のストリートと呼ばれる切断予定ラインに沿ってダイシングすることにより個々の半導体チップを製造している。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて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。

携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、半導体チップのパッケージもチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と称する小型化できるパッケージ技術が開発されている。ＣＳＰ技術の一つとして、ＱｕａｄＦｌａｔＮｏｎ−ｌｅａｄＰａｃｋａｇｅ（ＱＦＮ）と称するパッケージ技術が実用化されている。このＱＦＮと称するパッケージ技術は、半導体チップの接続端子に対応した接続端子が複数形成されているとともに半導体チップ毎に区画する分割予定ラインが格子状に形成された銅板等の金属板に複数個の半導体チップをマトリックス状に配設し、半導体チップの裏面側から樹脂をモールディングした樹脂部によって金属板と半導体チップを一体化することによりＣＳＰ基板を形成する。このＣＳＰ基板を分割予定ラインに沿って切断することにより、個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。

上記ＣＳＰ基板の切断は、一般に精密切削装置によって施される。この切削装置は、環状の砥粒層を備えた切削ブレードを具備し、この切削ブレードを回転させつつＣＳＰ基板の分割予定ラインに沿って相対移動することにより、ＣＳＰ基板を分割予定ラインに沿って切断し、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。しかるに、ＣＳＰ基板を切削ブレードによって切断すると、接続端子にバリが生じ、隣接する接続端子同士が短絡してチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の品質および信頼性を低下させるという問題がある。

また、ＣＳＰ基板に限らず、半導体ウエーハ等の被加工物を切削ブレードによって切断すると、被加工物の表面に微細な切削屑が付着して汚染するという問題もある。
このような切削ブレードによる切断における問題を解消する切断技術として、被加工物保持手段によって保持された被加工物にシリカ、ガーネット等の砥粒を混入した高圧の加工水をノズルから噴射して被加工物を切断するウォータージェット切断加工が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００５−２３１０００号公報

而して、加工水に混入されている砥粒の濃度が適正範囲に維持されているか否かを確認することができず、加工精度が安定しないという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、加工水に混入されている砥粒の濃度を検出する機能を備えたウォータージェット加工装置を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物に砥粒が混入された加工水を噴射する加工水噴射手段とを具備し、該加工水噴射手段が砥粒が混入された加工水を送出する加工水送出手段と該加工水送出手段から送出された加工水を噴射するノズルとを具備しているウォータージェット加工装置において、
該加工水送出手段と該ノズルとを接続する加工水送出管内の加工水に混入されている砥粒の濃度を検出する砥粒濃度検出手段を具備している、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置が提供される。

上記砥粒濃度検出手段は、上記加工水送出管内に検出光を発光する発光手段と、該発光手段と対向して配設された受光手段と、該受光手段によって受光された受光量に基づいて加工水に混入されている砥粒の濃度を求める制御手段とからなっている。
上記制御手段は、砥粒の濃度が許容範囲でない場合にはエラーメッセージを表示手段に出力する。
また、上記加工水送出管には対向して設けられた一対の開口窓が形成され、該一対の開口窓にそれぞれサファイヤが装着されており、一対の開口窓部の一方に発光手段が配設され、一対の開口窓の他方に受光手段が配設される。

本発明によるウォータージェット加工装置は上記のように構成され、加工水送出手段とノズルとを接続する加工水送出管内の加工水に混入されている砥粒の濃度を検出する砥粒濃度検出手段を具備しているので、ノズルから噴射される加工水に混入されている砥粒の濃度が適正範囲に維持されているか否かを確認することができる。従って、オペレータが砥粒濃度検出手段によって検出された加工水に混入されている砥粒の濃度を確認して、加工水に混入されている砥粒の濃度が適正範囲の下限値より低い場合には砥粒を補給し、砥粒の濃度が適正範囲の上限値より高い場合には水を補給することにより加工水に混入されている砥粒の濃度を適正範囲に維持することができる。

以下、本発明によるウォータージェット加工装置の好適な実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の要部斜視図が示されている。図１に示されたウォータージェット加工装置は、静止基台２と、第１の可動基台３と、第２の可動基台４と、第３の可動基台５を具備している。この静止基台２の手前側の側面には、矢印Ｘで示す方向に沿って平行に延びる一対の案内レール２１、２１が設けられている。

上記静止基台２には、第１の可動基台３が上記一対の案内レール２１、２１に沿って摺動可能に装着されている。即ち、図１に示すように第１の可動基台３における第１の可動基台３と対向する一方の面には静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に嵌合する一対の被案内溝３１、３１が設けられており、この一対の被案内溝３１、３１を上記一対の案内レール２１、２１に嵌合することにより、第１の可動基台３は静止基台２に一対の案内レール２１、２１に沿って矢印Ｘで示す方向に摺動可能に装着される。また、第１の可動基台３の他方の面には、矢印Ｚで示す方向に平行に延びる一対の案内レール３２、３２が設けられている。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第１の可動基台３を上記静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための第１の移動手段３０を具備している。第１の移動手段３０は、一対の案内レール２１と２１との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド３０１と、該雄ネジロッド３０１を回転駆動するためのパルスモータ３０２とを含んでいる。雄ネジロッド３０１は、上記第１の可動基台３に設けられた雌ネジ３３と螺合し、その一端が静止基台２に配設された軸受部材３０３に回転可能に支持されている。パルスモータ３０２は、その駆動軸が雄ネジロッド３０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ３０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド３０１を正転または逆転駆動することにより、第１の可動基台３を静止基台２に設けられた一対の案内レール２１、２１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめる。

上記第１の可動基台３には、第２の可動基台４が上記一対の案内レール３２、３２に沿って摺動可能に装着されている。即ち、第２の可動基台４における第１の可動基台３と対向する一方の側面には第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝４１、４１が設けられており、この一対の被案内溝４１、４１を上記一対の案内レール３２、３２に嵌合することにより、第２の可動基台４は第１の可動基台３に一対の案内レール３２、３２に沿って矢印Ｚで示す方向に摺動可能に装着される。また、第２の可動基台４は、上記一方の側面に対して垂直な側面に設けられ矢印Ｙで示す方向に平行に延びる一対の案内レール４２、４２を備えている。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第２の可動基台４を上記第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための第２の移動手段４０を具備している。第２の移動手段４０は、一対の案内レール３２と３２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド４０１と、該雄ネジロッド４０１を回転駆動するためのパルスモータ４０２とを含んでいる。雄ネジロッド４０１は、上記第２の可動基台４に設けられた雌ネジ４３と螺合し、その一端が第１の可動基台３に配設された軸受部材４０３に回転可能に支持されている。パルスモータ４０２は、その駆動軸が雄ネジロッド４０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ４０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド４０１を正転または逆転駆動することにより、第２の可動基台４を第１の可動基台３に設けられた一対の案内レール３２、３２に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。

上記第２の可動基台４には、第３の可動基台５が上記一対の案内レール４２、４２に沿って摺動可能に装着されている。即ち、第３の可動基台５における第２の可動基台４と対向する一方の側面には上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１、５１（図１においては上側の一方だけが示されている）が設けられており、この一対の被案内溝５１、５１を上記一対の案内レール４２、４２に嵌合することにより、第３の可動基台５は第２の可動基台４に一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に摺動可能に装着される。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、第３の可動基台５を上記第２の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための第３の移動手段５０を具備している。第３の移動手段５０は、一対の案内レール４２と４２との間に該案内レールと平行に配設された雄ネジロッド５０１と、該雄ネジロッド５０１を回転駆動するためのパルスモータ５０２とを含んでいる。雄ネジロッド５０１は、上記第３の可動基台５に設けられた雌ネジ（図示せず）と螺合し、その一端が第２の可動基台４に配設された軸受部材５０３に回転可能に支持されている。パルスモータ５０２は、その駆動軸が雄ネジロッド５０１の他端に連結されている。従って、パルスモータ５０２を正転または逆転駆動して雄ネジロッド５０１を正転または逆転駆動することにより、第３の可動基台５を第３の可動基台４に設けられた一対の案内レール４２、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動せしめる。

上記第３の可動基台５の他方の面には、矢印Ｘで示す方向に延びる被加工物保持手段としての被加工物保持テーブル６が装着されている。この被加工物保持テーブル６には、矩形状の開口６１が形成されているとともに、該開口６１の周囲上面に４本の位置決めピン６２が突出して配設されている。図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、被加工物保持テーブル６の下側に配設され、後述する使用済みの加工水を緩衝する水を収容するキャッチタンク６０を備えている。

図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上述した被加工物保持手段としての被加工物保持テーブル６に保持された被加工物に砥粒が混入された加工水を噴射する加工水噴射手段７を具備している。この加工水噴射手段７について、図２を参照して説明する。図２に示す加工水噴射手段７は、砥粒が混入された加工水を収容するとともに送出する加工水送出手段としての第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bと、該第１の高圧タンク７１aおよび該第２の高圧タンク７１bに接続されたノズル７２と、第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bに高圧水を供給する高圧水供給手段７３と、第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bにシリカやガーネット等の砥粒が混入された加工水を補充する加工水補充手段７４を具備している。

上記第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bには、それぞれ第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bに高圧水を供給する第１の高圧水供給管７１１aおよび第２の高圧水供給管７１１bと、第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１b内の加工水を吐出する第１の加工水吐出管７１２aおよび第２の加工水吐出管７１２bと、第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１b内の加工水を吸引する第１の加工水吸引管７１３aおよび第２の加工水吸引管７１３bと、第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bに加工水を補充する第１の加工水補充管７１４aおよび第２の加工水補充管７１４bが配設されている。以上のように構成された第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bには砥粒が混入された加工水７００が収容されるが、砥粒は水よりも比重が大きいので第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bの下方に沈殿し、水が第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bの上方に位置することになる。

上記第１の高圧水供給管７１１aおよび第２の高圧水供給管７１１bは、それぞれ第１の主高圧水導管７５１aおよび第２の主高圧水導管７５１bと第１の高圧水開閉弁７９aおよび第２の高圧水開閉弁７９bを介して主高圧水供給手段７３に接続されている。また、上記第１の加工水吐出管７１２aおよび第２の加工水吐出管７１２bは、それぞれ第１の加工水送出管７６aおよび第２の加工水送出管７６bと共通の加工水送出管７６cを介して上記ノズル７２に接続されている。第１の加工水送出管７６aおよび第２の加工水送出管７６bには、それぞれ第１の加工水開閉弁７７aおよび第２の加工水開閉弁７７bが配設されているとともに、第１の加工水開閉弁７７aおよび第２の加工水開閉弁７７bとノズル７２との間に第１の加工水合流手段７８aおよび第２の加工水合流手段７８bが配設されている。第１の加工水開閉弁７７aおよび第２の加工水開閉弁７７bは、除勢(OFF)している状態では閉路しており、附勢(ON)されると開路するように構成されている。

第１の加工水合流手段７８aおよび第２の加工水合流手段７８bは、それぞれ加工水流入通路７８１aおよび７８１bと高圧水流入通路７８２aおよび７８２bと加工水流出通路７８３aおよび７８３bを備えている。高圧水流入通路７８２aおよび７８２bと加工水流出通路７８３aおよび７８３bは直線状に形成されており、加工水流入通路７８１aおよび７８１bは高圧水流入通路７８２aおよび７８２bと加工水流出通路７８３aおよび７８３bの間の合流部７８４aおよび７８４bに連通されている。このように構成された第１の加工水合流手段７８aおよび第２の加工水合流手段７８bは、加工水流入通路７８１aおよび７８１bがそれぞれ第１の加工水送出管７６aおよび第２の加工水送出管７６bの第１の加工水吐出管７１２aおよび第２の加工水吐出管７１２b側に接続され、高圧水流入通路７８２aおよび７８２bがそれぞれ第１の副高圧水導管７５２aおよび第２の副高圧水導管７５２bを介して上記主高圧水供給手段７３に接続され、加工水流出通路７８３aおよび７８３bがそれぞれ第１の加工水送出管７６aおよび第２の加工水送出管７６bのノズル７２接続されている。

上記第１の主高圧水導管７５１aおよび第１の副高圧水導管７５２aには第１の高圧水開閉弁７９aが配設され、上記第２の主高圧水導管７５１bおよび第２の副高圧水導管７５２bには第２の高圧水開閉弁７９bが配設されている。上記第１の高圧水開閉弁７９aおよび第２の高圧水開閉弁７９bは、それぞれ４ポート電磁切り替え弁からなっており、除勢(OFF)している状態で閉路しており、附勢(ON)される開路するように構成されている。なお、上記高圧水供給手段７３は、水タンク７３１と、該水タンク７３１に収容された水を高圧にして送給する高圧水送給ポンプ７３２とからなっている。

上記加工水補充手段７４は、吸引ポンプ７４１と砥粒フィルター７４２を具備しており、吸引ポンプ７４１が上記第１の加工水吸引管７１３aおよび第２の加工水吸引管７１３bに配管７４３a、７４３bを介して接続され、砥粒フィルター７４２が上記第１の加工水補充管７１４aおよび第２の加工水補充管７１４bに配管７４４a、７４４bを介して接続されている。なお、上記配管７４３a、７４３bにはそれぞれ電磁開閉弁７４５a、７４５bが配設されており、配管７４４a、７４４bにはそれぞれ電磁開閉弁７４６a、７４６bが配設されている。また、砥粒フィルター７４２は、配管７４７を介して上記キャッチタンク６０に接続されている。

図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上記共通の加工水送出管７６cに配設され共通の加工水送出管７６c内の加工水に混入されている砥粒の濃度を検出する砥粒濃度検出手段８０を具備している。この砥粒濃度検出手段８０について図３を参照して説明する。
図３に示す砥粒濃度検出手段８０は、共通の加工水送出管７６c内に検出光を発光する発光手段８０１と、該発光手段８０１と対向して配設された受光手段８０２を具備している。即ち、共通の加工水送出管７６cには、対向して設けられた一対の開口窓７６１、６７２が形成されている。この一対の開口窓７６１、７６２にそれぞれサファイヤ８０３、８０４が装着されている。そして、一方の開口窓７６１側に上記発光手段８０１が配設され、他方の開口窓７６２側に発光手段８０１によって発光された検出光を受光する受光手段８０２が配設されている。このように構成された砥粒濃度検出手段８０の発光手段８０１は後述する制御手段によって制御され、受光手段８０２は受光した光量に対応する電圧信号を後述する制御手段に送る。なお、一対の開口窓７６１、７６２にそれぞれサファイヤ８０３、８０４を装着したのは、加工水に混入されているシリカやガーネット等の砥粒の硬度より高い硬度の材料を用いることにより、砥粒による磨耗を防止するためである。

図示の実施形態における加工水噴射手段７は、上記第１の高圧タンク７１aおよび第２の高圧タンク７１bに収容された加工水に混入された砥粒の量をそれぞれ検出する第１の砥粒量検出手段８１aおよび第２の砥粒量検出手段８１bを備えている。なお、第１の砥粒量検出手段８１aおよび第２の砥粒量検出手段８１bは、図示の実施形態においては重量計からなっている。また、図示の実施形態における加工水噴射手段７は、上記砥粒濃度検出手段８０の受光手段８０２、該第１の砥粒量検出手段８１aおよび第２の砥粒量検出手段８１b等からの検出信号に基づいて上記高圧水供給手段７３の高圧水送給ポンプ７３２、第１の高圧水開閉弁７９aおよび第２の高圧水開閉弁７９b、加工水補充手段７４の吸引ポンプ７４１や電磁開閉弁７４５a、７４５bおよび電磁開閉弁７４６a、７４６b、および表示手段９０を制御する制御手段９を具備している。この制御手段９は、上記第１の移動手段３０のパルスモータ３０２、上記第２の移動手段４０のパルスモータ４０２、上記第３の移動手段５０のパルスモータ５０２にも制御信号を出力する。

図２に示す実施形態における加工水噴射手段７は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
制御手段９は、加工水噴射手段７の高圧水供給手段７３を構成する高圧水送給ポンプ７３２を作動するとともに第１の高圧水開閉弁７９aを附勢(ON)するとともに、第１の加工水開閉弁７７aを附勢(ON)して開路する。第１の高圧水開閉弁７９aを附勢(ON)して開路すると、高圧水送給ポンプ７３２と第１の高圧水導管７５１aが連通し、高圧水が第１の高圧水導管７５１aを介して第１の高圧タンク７１aに供給される。この結果、第１の高圧タンク７１a内は高圧（例えば６９Mpa）となり、第１の高圧タンク７１aに収容され砥粒が混入された加工水７００が第１の加工水吐出管７１２aを通して押し出される。また、第１の高圧水開閉弁７９aを附勢(ON)して開路すると、高圧水送給ポンプ７３２と第１の副高圧水導管７３５aが連通し、高圧水が第１の副高圧水導管７５２aを介して第１の加工水合流手段７８aの高圧水流入通路７８２aに供給される。この結果、第１の加工水吐出管７１２aから押し出された加工水と加工水流入通路７８１aから供給された高圧水が合流部７８４aで合流し、該合流部７８４aで合流した加工水は第１の加工水送出管７６aを介してノズル７２から噴射せしめられる（第１の噴射工程）。この結果、被加工物保持テーブル６に保持された被加工物Wがウォータージェット加工される。なお、ウォータージェット加工を実施した使用済みの加工水は、キャッチタンク６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられ、収容される。

上述したように第１の高圧タンク７１aに収容され砥粒が混入された加工水７００をノズル７２から噴射してウォータージェット加工を実施すると、第１の高圧タンク７１aに収容され加工水に混入された砥粒の量が減少する。加工水に混入された砥粒の量が第１の所定値以下になると加工効率が低下する。そこで、図示の実施形態においては砥粒量検出手段８１aによって第１の高圧タンク７１aに収容された加工水の重量が計測されており、その検出信号が制御手段９に送られている。即ち、砥粒は水よりも比重が大きいため、砥粒が少なくなると水の量が同じでも第１の高圧タンク７１aに収容されている加工水の重量は軽くなる。そして、制御手段９は、砥粒量検出手段８１aからの検出信号に基づいて第１の高圧タンク７１aに収容された加工水の重量が第１の所定値以下になったならば、第１の高圧水開閉弁７９aおよび第１の加工水開閉弁７７aを除勢(OFF)するとともに第２の高圧水開閉弁７９bおよび第１の加工水開閉弁７７bを附勢(ON)する。

このように第１の高圧水開閉弁７９aを除勢(OFF)するとともに第２の高圧水開閉弁７９bを附勢(ON)すると、高圧水送給ポンプ７３２と第２の高圧水導管７５１bが連通し、高圧水が第２の高圧水導管７５１bを介して第２の高圧タンク７１bに供給される。この結果、第２の高圧タンク７１b内は高圧（例えば６９Mpa）となり、第２の高圧タンク７１bに収容され砥粒が混入された加工水７００が第２の加工水吐出管７１２bを通して押し出される。一方、第２の高圧水開閉弁７９bを附勢(ON)して開路すると、高圧水送給ポンプ７３２と第２の副高圧水導管７５２bが連通し、高圧水が第２の副高圧水導管７５２bを介して第２の加工水合流手段７８bの高圧水流入通路７８２bに供給される。この結果、第２の加工水吐出管７１２bから押し出された加工水と加工水流入通路７８１bから供給された高圧水が合流部７８４bで合流し、該合流部７８４bで合流した加工水は第２の加工水送出管７６bを介してノズル７２から噴射せしめられる（第２の噴射工程）。この結果、被加工物保持テーブル６に保持された被加工物Wがウォータージェット加工される。なお、ウォータージェット加工を実施した使用済みの加工水は、キャッチタンク６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられ、収容される。

なお、上記第２の噴射工程を実施している際に制御手段９は、加工水補充手段７４の吸引ポンプ７４１を作動するとともに電磁開閉弁７４５aおよび電磁開閉弁７４６aを附勢(ON)して開路せしめる。この結果、加工水吸引管７１３aを通して第１の高圧タンク７１aの上部の水が吸引され。従って、第１の高圧タンク７１a内が負圧になるため、キャッチタンク６０に収容され砥粒が混入された加工水が配管７４７、砥粒フィルター７４２、配管７４４aおよび加工水供給管７１４aを介して第１の高圧タンク７１aに補充される（第１の加工水補充工程）。この第１の加工水補充工程においては、キャッチタンク６０に収容されている砥粒が混入された加工水に上記ウォータージェット加工によって生成された端材等が混入している場合には、砥粒フィルター７４３によって捕集され、砥粒が混入された加工水のみが補充される。また、第１の加工水補充工程においては、砥粒量検出手段８１aによって第１の高圧タンク７１aに収容された加工水の重量が計測されており、その検出信号が制御手段９に送られている。そして、制御手段９は、砥粒量検出手段８１aからの検出信号に基づいて第１の高圧タンク７１aに収容された加工水の重量が上記第１の所定値より所定量高い第２の所定値以上になったならば、第１の高圧タンク７１aに収容された加工水に砥粒が必要量混入されたと判断し、吸引ポンプ７４１の作動を停止するとともに電磁開閉弁７４５aおよび電磁開閉弁７４６aを除勢(OFF)して閉路する。即ち、第１の高圧タンク７１aは常に水と砥粒で飽和状態になっているが、水よりも比重の大きい砥粒が供給されることで重量が重くなる。

なお、上述した第２の噴射工程を実施し、第２の高圧タンク７１bに収容された加工水に混入されている砥粒の量が第１の所定値以下に減少したならば、砥粒量検出手段８１bからの検出信号に基づいて制御手段９は、第２の高圧水開閉弁７９bおよび第２の加工水開閉弁７７bを除勢(OFF)するとともに第１の高圧水開閉弁７９aおよび第１の加工水開閉弁７７aを附勢(ON)することにより、上記第１の噴射工程を実施する。
また、第１の噴射工程を実施している際に、制御手段９は加工水補充手段７４の吸引ポンプ７４１を作動するとともに電磁開閉弁７４５bおよび電磁開閉弁７４６bを附勢(ON)して開路せしめる。この結果、加工水吸引管７１３bを通して第２の高圧タンク７１bの上部の水が吸引される。従って、第２の高圧タンク７１b内が負圧になるため、キャッチタンク６０に収容され砥粒が混入された加工水が配管７４７、砥粒フィルター７４２、配管７４４bおよび加工水供給管７１４bを介して第２の高圧タンク７１bに補充される（第２の加工水補充工程）。この第２の加工水補充工程においては、キャッチタンク６０に収容されている砥粒が混入された加工水に上記ウォータージェット加工によって生成された端材等が混入している場合には、砥粒フィルター７４３によって捕集され、砥粒が混入された加工水のみが補充される。また、第２の加工水補充工程においては、砥粒量検出手段８１bによって第２の高圧タンク７１bに収容された加工水の重量が計測されており、その検出信号が制御手段９に送られている。そして、制御手段９は、砥粒量検出手段８１bからの検出信号に基づいて第２の高圧タンク７１bに収容された加工水の重量が上記第１の所定値より所定量高い第２の所定値以上になったならば、第２の高圧タンク７１bに収容された加工水に砥粒が必要量混入されたと判断し、吸引ポンプ７４１の作動を停止するとともに電磁開閉弁７４５bおよび電磁開閉弁７４６bを除勢(OFF)して閉路する。即ち、第２の高圧タンク７１bは常に水と砥粒で飽和状態になっているが、水よりも比重の大きい砥粒が供給されることで重量が重くなる。
以上のようにして、第１の噴射工程、第１の加工水補充工程、第２の噴射工程、第２の加工水補充工程を交互に継続して実施する。

上述した第１の噴射工程、第１の加工水補充工程、第２の噴射工程、第２の加工水補充工程を繰り返し実施しているうちに、ノズル７２から噴射される加工水に混入されている砥粒の濃度が変化していく。加工水に混入されている砥粒の濃度が変化し、濃度が適正範囲から外れると、加工精度が安定しないという問題がある。そこで、図示の実施形態における加工水噴射手段７は、上記砥粒濃度検出手段８０を作動して、ノズル７２に接続された共通の加工水送出管７６cを流れる加工水に混入されている砥粒の濃度を検出している。即ち、制御手段９は、発光手段８０１を作動して検出光を発光せしめるとともに、共通の加工水送出管７６c内の加工水を通過した検出光を受光した受光手段８０２からの検出信号を入力している。共通の加工水送出管７６c内の加工水は、混入されている砥粒の濃度が低いときには検出光の透過量が多いので受光手段８０２によって受光される光量は多くなり、混入されている砥粒の濃度が高いときには検出光の透過量が少ないので受光手段８０２によって受光される光量は少なくなる。従って、受光手段８０２は、加工水に混入されている砥粒の濃度が低いときには受光される光量が多くなるので高い電圧信号(V)を出力し、加工水に混入されている砥粒の濃度が高いときには受光される光量が少なくなるので低い電圧信号(V)を出力する。この受光手段８０２から出力される電圧信号(V)に基づいて、制御手段９は加工水に混入されている砥粒の濃度が適正範囲であるか否かを判定する。この制御手段９の判定手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。

制御手段９は、ステップS1において受光手段８０２から受光される光量に対応した電圧信号(V)を入力する。そして、制御手段９はステップS2に進んで、入力した電圧信号(V)が適正範囲の下限値(V1：例えば３ボルト)以上であるか否かをチェックする。ステップS2において電圧信号(V)が適正範囲の下限値(V1)以上である場合には、制御手段９はステップS3に進み、電圧信号(V)が適正範囲の上限値(V2：例えば４ボルト)以下であるか否かをチェックする。ステップS４において電圧信号(V)が適正範囲の上限値(V2)以下である場合には、制御手段９は加工水に混入されている砥粒の濃度が適正範囲であると判断して、上記ステップS1に戻る。一方、上記ステップS２において電圧信号(V)が適正範囲の下限値(V1)より低い場合には、制御手段９は加工水に混入されている砥粒の濃度が高すぎると判断し、ステップS4に進んで上記表示手段９０に受光手段８０２が受光した光量に対応した電圧信号(V)とともに加工水に混入されている砥粒の濃度が高すぎる旨のエラーメッセージを表示する。また、上記ステップS3において電圧信号(V)が適正範囲の上限値(V2)より高い場合には、制御手段９は加工水に混入されている砥粒の濃度が低すぎると判断し、ステップS4に進んで上記表示手段９０に受光手段８０２が受光した光量に対応した電圧信号(V)とともに加工水に混入されている砥粒の濃度が低すぎる旨のエラーメッセージを表示する。このようにして、表示手段９０にエラーメッセージが表示されることにより、オペレータは加工水に混入されている砥粒の濃度が適正範囲から外れたことを確認することができる。即ち、表示手段９０に表示されたエラーメッセージが加工水に混入されている砥粒の濃度が低すぎる旨の表示である場合には、オペレータは砥粒を例えばキャッチタンク６０に補充する。また、表示手段９０に表示されたエラーメッセージが加工水に混入されている砥粒の濃度が高すぎる旨の表示である場合には、オペレータは水を例えばキャッチタンク６０に補充する。従って、加工水に混入されている砥粒の濃度を適正範囲に維持することができる。

次に、上述したウォータージェット加工装置によって被加工物としてのＣＳＰ基板を切断するウォータージェット加工について説明する。
先ず、被加工物としてのＣＳＰ基板について、図５および図６を参照して説明する。
図５および図６に示すＣＳＰ基板１０は、金属板１００に３個のブロック１０a、１０b、１０cが連続して形成されている。ＣＳＰ基板１０を構成する３個のブロック１０a、１０b、１０cの表面1００aには、それぞれ所定の方向に延びる複数の第１の分割予定ライン１０１と、該第１の分割予定ライン１０１と直交する方向に延びる第２の分割予定ライン１０２が格子状に形成されている。第１の分割予定ライン１０１と第２の分割予定ライン１０２によって区画された複数の領域にそれぞれチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）１０３が配置されており、このチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）１０３は各ブロック１０a、１０b、１０c毎に金属板１００の裏面側から合成樹脂部１１０a、１１０b、１１０cによってモールディングされている。なお、ＣＳＰ基板１０を構成する金属板１００の外周部は３個のブロック１０a、１０b、１０cより外側に突出して形成されており、この長手方向両側の突出部に位置決め用の複数の穴１０４（図示の実施形態においては、それぞれ４個）が設けられている。このように形成されたＣＳＰ基板１０は、第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って切断され個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）１０３に分割される。

上述したＣＳＰ基板１０は、図７に示す第１の被加工物保持治具１２aおよび図８に示す第２の被加工物保持治具１２bによって保持され、ウォータージェット加工装置の上記被加工物保持テーブル６上に保持される。なお、図７に示す第１の被加工物保持治具１２aおよび図８に示す第２の被加工物保持治具１２bは、後述する第１の貫通溝および第２の貫通溝以外は同一の構成であるため、同一部材には同一符号を付して説明する。図７に示す第１の被加工物保持治具１２aおよび図８に示す第２の被加工物保持治具１２bは、それぞれ下挟持板１３と上挟持板１４とからなっており、片側辺が２個のヒンジ１５、１５によって互いにヒンジ結合されている。

第１の被加工物保持治具１２aおよび第２の被加工物保持治具１２bを構成する下挟持板１３は、金属または合成樹脂によって矩形状に形成された板材からなっており、その上面には上記ＣＳＰ基板１０が嵌合する矩形状の凹部１３０が形成されている。この矩形状の凹部１３０の長手方向両側には上記ＣＳＰ基板１０の電極板１００に形成された複数の位置決め用の穴１０４が嵌合する複数の位置決めピン１３１が配設されている。また、下挟持板１３の４隅部には、上記第１の被加工物保持テーブル６aおよび第２の被加工物保持テーブル６bに配設された４本の位置決めピン６２と嵌合する位置決め用の４個の穴１３２が設けられている。そして、図７に示す第１の被加工物保持治具１２aを構成する下挟持板１３の矩形状の凹部１３０には、上記ＣＳＰ基板１０の第１の分割予定ライン１０１と対応する第１の貫通溝１３３aと、該第１の貫通溝１３３aの一端および他端において隣接する第１の貫通溝１３３aを交互に連通する第２の貫通溝１３４aが形成されている。また、図８に示す第２の被加工物保持治具１２bを構成する下挟持板１３の矩形状の凹部１３０には、上記ＣＳＰ基板１０の第2の分割予定ライン１０2と対応する第１の貫通溝１３３bと、該第１の貫通溝１３３bの一端および他端において隣接する第１の貫通溝１３３bを交互に連通する第２の貫通溝１３４bが形成されている。

第１の被加工物保持治具１２aおよび第２の被加工物保持治具１２bを構成する上挟持板１４には、それぞれ開口１４１が設けられている。この開口１４１は、上記ＣＳＰ基板１０と相似形でＣＳＰ基板１０より僅かに小さい寸法形状に形成されている。

上記ＣＳＰ基板１０を第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って切断するには、先ず第１の被加工物保持治具１１aの下挟持板１３にＣＳＰ基板１０を載置する。このとき、ＣＳＰ基板１０を矩形状の凹部１３０に嵌合するとともに、電極板１００に形成された複数の位置決め用の穴１０４を下挟持板１３に設けられた複数の位置決めピン１３１に嵌合する。そして、上挟持板１４を重合して係合片１６を係合凹部１３３に係合する。このようにしてＣＳＰ基板１０を第１の被加工物保持治具１２aにセットしたならば、ＣＳＰ基板１０がセットされた第１の被加工物保持治具１２aを被加工物搬入・搬出開口１dを通して被加工物保持テーブル６上に載置する。このとき、第１の被加工物保持治具１２aの下挟持板１３に設けられた４個のピン穴１３２を被加工物保持テーブル６に配設された４本の位置決めピン６２と嵌合することにより、ＣＳＰ基板１０がセットされた第１の被加工物保持治具１２aは被加工物保持テーブル６の所定位置に保持される。

ＣＳＰ基板１０がセットされた第１の被加工物保持治具１２aがウォータージェット加工装置における被加工物保持テーブル６の所定位置に保持されたならば、制御手段９は第１の移動手段３０および第３の移動手段５０を作動し第１の可動基台３および第３の可動基台５を矢印Ｘおよび矢印Ｙで示す方向に移動させて、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板１０をノズル７２の下方である加工領域に移動し、所定の加工開始位置をノズル７２の直下に位置付ける。そして、制御手段９は第２の移動手段４０を作動して第２の可動基台４を矢印Ｚで示す方向に移動しノズル７２をＣＳＰ基板１０の表面から上方に所定の間隔（例えば、５０μｍ）を置いた所定位置に位置付ける。

次に、加工水噴射手段７の高圧水供給手段７３を構成する高圧水送給ポンプ７３２を作動するとともに第１の高圧水開閉弁７９aを附勢(ON)し、上記第１の第１の噴射工程を実施してノズル７２から砥粒が混入された加工水を噴射するとともに、第３の移動手段５０および第１の移動手段３０を作動して第３の可動基台５および第１の可動基台３を矢印Ｙおよび矢印Ｘで示す方向に順次移動させることにより、被加工物保持テーブル６即ちＣＳＰ基板１０をノズル７２に対して第１の被加工物保持治具１２aの下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３aおよび第２の貫通溝１３４aに沿って移動せしめる。この結果、ＣＳＰ基板１０は、第１の分割予定ライン１０１の全てと第２の分割予定ライン１０２の一部に沿って（第１の被加工物保持治具１２aの下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３aおよび第２の貫通溝１３４aに沿って）切断される（第１の切断工程）。なお、切断時においては、高圧の加工水はＣＳＰ基板１０を貫通するが、切断後の高圧の加工水は下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３aおよび第２の貫通溝１３４aを通り、キャッチタンク６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられる。

なお、上記第１の切断工程を実施している際に、制御手段９は上記砥粒量検出手段８１aおよび８１bからの検出信号に基づいて上記第１の噴射工程、第１の加工水補充工程、第２の噴射工程、第２の加工水補充工程を交互に実施する。

上述した第１の切断工程を実施したならば、第１の切断工程が実施されたＣＳＰ基板１０を挟持している第１の被加工物保持治具１２aを被加工物保持テーブル６から取り外す。そして、第１の被加工物保持治具１２aに挟持されているＣＳＰ基板１０を第２の被加工物保持治具１２bにセットする。このＣＳＰ基板１０のセットは、上記第１の被加工物保持治具１２aへのセットと同様に実施する。

ＣＳＰ基板１０を第２の被加工物保持治具１２bにセットしたならば、ＣＳＰ基板１０がセットされた第２の被加工物保持治具１２bを被加工物保持テーブル６上に載置し、上記第１の被加工物保持治具１２aと同様に被加工物保持テーブル６の所定位置に保持する。次に、第１の移動手段３０および第３の移動手段５０を作動して第１の可動基台３および第３の可動基台５を矢印Ｘおよび矢印Ｙで示す方向に移動させて、被加工物保持テーブル６に保持されたＣＳＰ基板１０をノズル７２の下方である加工領域に移動し、所定の加工開始位置を例えばノズル７２の直下に位置付ける。そして、第２の移動手段４０を作動して第２の可動基台４を矢印Ｚで示す方向に移動しノズル７２をＣＳＰ基板１０の表面から上方に所定の間隔（例えば、５０μｍ）を置いた所定位置に位置付ける。

次に、上記第１の噴射工程を実施してノズル７２から砥粒が混入された加工水を噴射するとともに、第３の移動手段５０および第１の移動手段３０を作動して第３の可動基台５および第１の可動基台３を矢印Ｙおよび矢印Ｘで示す方向に順次移動させることにより、被加工物保持テーブル６即ちＣＳＰ基板１０をノズル７２に対して第２の被加工物保持治具１２bの下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３bおよび第２の貫通溝１３４bに沿って移動せしめる。この結果、ＣＳＰ基板１０は、第２の分割予定ライン１０２の全てと第１の分割予定ライン１０１の一部に沿って（第２の被加工物保持治具１２bの下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３bおよび第２の貫通溝１３４bに沿って）切断される（第２の切断工程）。なお、切断時においては、高圧の加工水はＣＳＰ基板１０を貫通するが、切断後の高圧の加工水は下挟持板１３に形成された第１の貫通溝１３３bおよび第２の貫通溝１３４bを通り、キャッチタンク６０に収容された緩衝用の水によってその勢いが和らげられる。

なお、上記第２の切断工程を実施している際にも、制御手段９は上記砥粒量検出手段８１aおよび８１bからの検出信号に基づいて上記第１の噴射工程、第１の加工水補充工程、第２の噴射工程、第２の加工水補充工程を交互に実施する。

上述した第２の切断工程を実施したならば、第２の切断工程が実施されたＣＳＰ基板１０を挟持している第２の被加工物保持治具１２bを被加工物保持テーブル６から取り外す。以上のようにして第１の切断工程および第２の切断工程を実施することによりＣＳＰ基板１０は、第１の分割予定ライン１０１のおよび第２の分割予定ライン１０２に沿って切断され、個々のチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割される。

上記第１の切断工程および第２の切断工程を実施しているうちに、ノズル７２から噴射される加工水に混入されている砥粒の濃度が変化していく。加工水に混入されている砥粒の濃度が変化し、濃度が適正範囲から外れると、上述したように加工精度が安定しないという問題がある。そこで、図示の実施形態におけるレーザー加工装置の加工水噴射手段７は、上述したように上記砥粒濃度検出手段８０を作動して、ノズル７２に接続された共通の加工水送出管７６cを流れる加工水に混入されている砥粒の濃度を検出している。そして、オペレータが砥粒濃度検出手段８０によって検出された加工水に混入されている砥粒の濃度を確認して、加工水に混入されている砥粒の濃度が適正範囲の下限値より低い場合には砥粒を補給し、砥粒の濃度が適正範囲の上限値より高い場合には水を補給することにより加工水に混入されている砥粒の濃度を適正範囲に維持することができる。

本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の斜視図。図１に示すウォータージェット加工装置を構成する加工水噴射手段の構成ブロック図。図２に示す加工水噴射手段を構成する砥粒濃度検出手段の要部を破断して示す説明図。図３に示す砥粒濃度検出手段を構成する制御手段の砥粒濃度手順を示すフローチャート。被加工物としてのＣＳＰ基板の斜視図。図３に示すＣＳＰ基板の断面図。被加工物としてのＣＳＰ基板を保持しウォータージェット加工装置の被加工物保持テーブル上に載置するための第１の被加工物保持治具の斜視図。被加工物としてのＣＳＰ基板を保持しウォータージェット加工装置の被加工物保持テーブル上に載置するための第２の被加工物保持治具の斜視図。

符号の説明

２：静止基台
３：第１の可動基台
３０：第１の移動手段
４：第２の可能基台
４０：第２の移動手段
５：第３の可動基台
５０：第３の移動手段
６：被加工物保持テーブル
６０：キャッチタンク
７：加工水噴射手段
７１a：第１の高圧タンク
７１b：第２の高圧タンク
７１１a、７１１b：加工水送出管
７１２a、７１２b：高圧水供給管
７１３a、７１３b：加工水吐出管
７１４a、７１４b：加工水吸引管
７１５a、７１５b：加工水供給管
７２：ノズル
７３：高圧水供給手段
７４：加工水補充手段
７４１：吸引ポンプ
７４３：砥粒フィルター
７４５a、７４５b：電磁開閉弁
７４６a、７４６b：電磁開閉弁
７７a：第１の加工水開閉弁
７７b：第２の加工水開閉弁
７８a：第１の加工水合流手段
７８b：第２の加工水合流手段
７９a：第1の高圧水開閉弁
７９b：第２の高圧水開閉弁
８０：砥粒濃度検出手段
８０１：発光手段
８０２：受光手段
８１a：第１の砥粒量検出手段
８１b：第２の砥粒量検出手段
９：制御手段
１０：ＣＳＰ基板（被加工物）
１２a：第１の被加工物保持治具
１２b：第２の被加工物保持治具

Claims

被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物に砥粒が混入された加工水を噴射する加工水噴射手段とを具備し、該加工水噴射手段が砥粒が混入された加工水を送出する加工水送出手段と該加工水送出手段から送出された加工水を噴射するノズルとを具備しているウォータージェット加工装置において、
該加工水送出手段と該ノズルとを接続する加工水送出管内の加工水に混入されている砥粒の濃度を検出する砥粒濃度検出手段を具備している、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置。
該砥粒濃度検出手段は、該加工水送出管内に検出光を発光する発光手段と、該発光手段と対向して配設された受光手段と、該受光手段によって受光された受光量に基づいて加工水に混入されている砥粒の濃度を求める制御手段とからなっている、請求項１記載のウォータージェット加工装置。
該制御手段は、砥粒の濃度が許容範囲でない場合にはエラーメッセージを表示手段に出力する、請求項２記載のウォータージェット加工装置。
該加工水送出管には対向して設けられた一対の開口窓が形成され、該一対の開口窓にそれぞれサファイヤが装着されており、該一対の開口窓部の一方に該発光手段が配設され、該一対の開口窓の他方に該受光手段が配設される、請求項１から３のいずれかに記載のウォータージェット加工装置。