JP6101557B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状の加工物を分割する切削装置に関し、特にパッケージ基板を分割する切削装置に関する。

携帯電話やパソコン等の電子機器はより軽量化、小型化が求められており、半導体チップのパッケージについても、ＣＳＰ（Chip Size Package）やＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package）と呼ばれるパッケージ技術が開発されている。このようなパッケージ基板は、保持テーブルの保持面に載置された状態で、切削ブレードによって分割予定ラインに沿って加工されることで個々のパッケージデバイスに分割される。この場合、保持テーブルの保持面には、分割予定ラインに対応した位置に切削ブレードの切れ刃を逃がす逃げ溝が形成され、逃げ溝で区画される各領域に個々のパッケージデバイスを保持する吸引口が形成されている。

従来、このような切削装置として、パッケージ基板を切削する機構の他に、切削ブレードによって分割された個々のパッケージデバイスをトレーに並べて収容する収容機構を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の収容機構は、個々に分割されたパッケージデバイスがピックアップテーブルに載置されると、移し替え手段によってパッケージデバイスを１個ずつピックアップし、トレー置き場のトレーに並べて収容している。また、個々のパッケージデバイスが収容されたトレーは搬送テーブルによって切削装置の収容ラックに向けて搬送される。

特開２００１−０２３９３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の切削装置は、切削時に使用される保持テーブルの他に、収容機構のピックアップテーブルを設けなければならない。加えて、ピックアップテーブルからトレーにパッケージデバイスを移し替える移し替え手段、トレー置き場からトレーを搬送テーブルに乗せ替える乗せ替え手段が必要となり、装置構成が複雑で大型化し、設備費が高騰するという問題がある。また、上記した切削装置では、パッケージデバイスを１個ずつピックアップしてトレーに収容するため、パッケージデバイスの移載時の作業時間が増大していた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡易かつ安価な構成により、分割後の個々のデバイスを短時間で収容することができる切削装置を提供することを目的とする。

本発明の切削装置は、表面に分割予定ラインによって複数のデバイスが区画された被加工物の裏面側を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を該分割予定ラインに沿って分割する切削手段とを備える切削装置であって、該切削手段で切削されて個片化された複数のデバイスを該保持テーブル上から吸引する吸引回収手段を備え、該吸引回収手段は、エア供給口及びエア排出口及び真空吸引口を有し且つ該エア排出口と該真空吸引口が直線上に配設されたエジェクタと、可撓性を有する材質で管状に形成され一端が該エジェクタの該真空吸引口に接続され他端が下方に開口した開口部を有する可撓性管状部材と、該エジェクタの該エア排出口から排出された該複数のデバイスを収容するための収容ボックスと、該可撓性管状部材の該開口部を該保持テーブルの上面に吸引保持された被加工物の上方に近接させ且つ被加工物全面に渡って移動させる移動部と、を備える。

この構成によれば、保持テーブル上で切削手段によって被加工物が個々のデバイスに分割され、保持テーブル上で個片化された複数のデバイスが可撓性管状部材の開口部に吸引されて収容ボックスに収容される。このように、吸引力によって保持テーブル上の個々のデバイスが収容ボックスに送り出されるので、ピックアップ動作によって個々のデバイスを回収する構成と比較して回収時間を短縮できる。また、保持テーブル上から直に個々のデバイスが収容ボックスに回収されるため、ピックアップ用のテーブル等を備えた収容機構が不要となり、装置構成を簡略化してコストを低減すると共に装置の省スペース化を図ることができる。

また本発明の上記切削装置において、該保持テーブルは、表面に分割予定ラインによって複数のデバイスが区画された被加工物の裏面に環状フレームに装着された保持テープが貼着された状態で被加工物の裏面側を吸引保持し、該切削加工後において、該可撓性管状部材の該開口部を、該保持テープ上の切削後の複数のデバイスの上方に近接させるとともに該保持テープが該デバイスを粘着する力に打ち勝つ吸引力により該デバイスを吸引することにより、該保持テープから該デバイスを剥離し該収容ボックスに該デバイスを収容する。

また本発明の上記切削装置において、該保持テーブルは、表面に分割予定ラインによって複数のデバイスが区画された被加工物の該複数のデバイスの裏面をそれぞれ吸引保持する複数の吸引孔と、該複数の分割予定ラインに沿って形成された複数の逃げ溝と、該吸引孔に電磁弁を介して連通した吸引源とを備え、該切削加工後において、該開口部を該保持テーブルに吸引保持された複数のデバイスの上方に近接させると共に該デバイス裏面の吸引を解除し、該開口部に該デバイスが吸引され該収容ボックスに該デバイスを収容する。

本発明によれば、吸引力によって分割された個々のデバイスを保持テーブル上から直に回収することで、簡易かつ安価な構成により、分割後の個々のデバイスを短時間で収容することができる。

本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。 本実施形態に係る吸引回収手段の断面模式図である。 本実施の形態に係る吸引回収手段の吸引状態を示す斜視図である。 本実施の形態に係る切削装置による加工動作の説明図である。 変形例に係る保持テーブルを用いた吸引状態を示す斜視図である。

以下、添付の図面を参照して、本実施の形態に係る切削装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。図２は、本実施形態に係る吸引回収手段の断面模式図である。図３は、本実施の形態に係る吸引回収手段の吸引状態を示す斜視図である。ここでは、一対の切削ブレードを備えた切削装置を例示するが、この構成に限定されない。本発明は、被加工物を個々のデバイスに分割可能な切削装置であれば、どのような切削装置にも適用可能である。

図１に示すように、切削装置１は、保持テーブル３上の被加工物Ｗを一対の切削手段５によって個々のデバイスＤに分割した後、吸引回収手段６によって個々のデバイスＤを保持テーブル３から回収するように構成されている。図３に示すように、被加工物Ｗは、略長方形の板状に形成されたパッケージ基板であり、表面に配列された分割予定ライン８１によって格子状に区画されている。被加工物Ｗには長手方向にデバイスＤ用の複数（本実施の形態では３つ）のデバイス形成領域８２が設けられ、各デバイス形成領域８２の周囲には端材となる周辺領域８３が設けられている。

デバイス形成領域８２には、複数のデバイスＤが形成されており、各デバイスＤは背面側からモールド樹脂によって封止されている。被加工物Ｗの裏面８４（図４参照）には保持テープ８５が貼着されており、この保持テープ８５の外周には環状フレーム８６が貼着されている。被加工物Ｗは、保持テープ８５を介して環状フレーム８６に支持された状態で切削装置１に搬入される。なお、被加工物Ｗは、ＣＳＰ（Chip Size Package）基板、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）基板等のパッケージ基板に限らず、分割後のデバイスの強度が吸引回収時に破損しない程度に高められたものであればよい。

図１に戻り、基台２の上面中央は、Ｘ軸方向に延在するように矩形状に開口されており、この開口を覆うように移動板３１及び防水カバー３２が設けられている。移動板３１上には、保持テーブル３がＺ軸回りに回転可能に設けられている。防水カバー３２及び移動板３１の下方には、保持テーブル３をＸ軸方向に移動させるボールねじ式の移動機構（不図示）が設けられている。保持テーブル３の表面には、ポーラスセラミック材により被加工物Ｗの裏面を吸引保持する保持面３３が形成されている。保持面３３は、保持テーブル３内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されており、保持面３３上に生じる負圧によって被加工物Ｗが吸着保持される。

保持テーブル３の周囲には、被加工物Ｗの周囲の環状フレーム８６を挟持固定する４つのクランプ部３４が設けられている。また、基台２上には、Ｘ軸方向に延在する開口を跨ぐように立設した門型の柱部２１が設けられている。門型の柱部２１には、保持テーブル３の上方において一対の切削手段５をＹ軸方向に割出送りすると共にＺ軸方向に昇降させる移動部４が設けられている。なお詳細は後述するが、移動部４は、一対の切削手段５を移動させる機構としてだけではなく、吸引回収手段６の吸い込み口となる開口部６１１を移動させる機構として使用される。

移動部４は、柱部２１の前面に対してＹ軸方向に平行な一対のガイドレール４１と、一対のガイドレール４１にスライド可能に設置されたモータ駆動の一対のＹ軸テーブル４２を有している。また、移動部４は、各Ｙ軸テーブル４２の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール４３と、このガイドレール４３にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル４４とを有している。各Ｚ軸テーブル４４の下部には、それぞれ被加工物Ｗに切削ブレード５１を切り込ませて分割予定ライン８１に沿って分割する切削手段５が設けられている。

各Ｙ軸テーブル４２の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ４５が螺合されている。また、各Ｚ軸テーブル４４の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ（不図示）が螺合されている。Ｙ軸テーブル４２用のボールネジ４５、Ｚ軸テーブル４４用のボールネジの一端部には、それぞれ駆動モータ４７、４８が連結されている。これら駆動モータ４７、４８によりボールネジ４５（Ｚ軸用のボールネジは不図示）が回転駆動されることで、一対の切削手段５がガイドレール４１、４３に沿ってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。

切削手段５の切削ブレード５１は、スピンドル５２の先端に設けられている。切削ブレード５１はブレードカバー５３によって周囲が覆われており、ブレードカバー５３には切削部分に向けて切削水を噴射する噴射ノズルが設けられている。切削手段５は、切削ブレード５１を高速回転させ、複数の噴射ノズルから切削部分に切削水を噴射しつつ被加工物Ｗを分割予定ライン８１に沿って切削加工する。また、一方のブレードカバー５３には、保持テーブル３上から個片化されたデバイスＤを回収する吸引回収手段６の開口部６１１が取り付けられている。開口部６１１は、ホース状の可撓性管状部材６１を介して基台２側に連結されており、切削手段５の動きに追従可能になっている。

図２に示すように、吸引回収手段６は、吸い込み口となる開口部６１１を保持テーブル３上に位置付けて、エジェクタ６２で生じる吸引力によって分割後のデバイスＤを収容ボックス６３に送り出すように構成されている。エジェクタ６２は、入口側の一端が真空吸引口６２１となり、出口側の他端がエア排出口６２２となる筒状に形成されている。真空吸引口６２１及びエア排出口６２２は直線上に配設されており、エジェクタ６２の周壁には、この直線に交差する方向から圧縮エアを供給するエア供給口６２３が形成されている。供給源６６からエア供給口６２３を介してエア排出口６２２に向けて圧縮エアが供給されることで、真空吸引口６２１からエア排出口６２２に向かう気流が発生される。

エジェクタ６２の真空吸引口６２１には、吸引路を確保しつつ屈曲可能な可撓性を有する可撓性管状部材６１の一端が接続されている。可撓性管状部材６１の他端には、切削ブレード５１のブレードカバー５３に固定された開口部６１１が設けられ、開口部６１１を介して可撓性管状部材６１の他端が下方に開口されている。可撓性管状部材６１は、管状部材の外面に螺旋状の線材を巻き付けて形成されており、屈曲時に管状部材が押し潰されることなく管形状が維持される。これにより、吸引路が閉鎖されることなく開口部６１１とエジェクタ６２が連通され、個片化されたデバイスＤを吸引するのに必要な吸引力が常に確保される。

エジェクタ６２のエア排出口６２２には、一部がメッシュで形成された管状部材６４の一端が接続されている。管状部材６４の他端には、エジェクタ６２からの気流を渦流に変えるサイクロン容器６５が接続されている。サイクロン容器６５は、下端を開放した筒状に形成されており、収容ボックス６３の上方に配置されている。また、サイクロン容器６５の内周面には、管状部材６４の他端に対向する箇所に緩衝部材６５１が設けられている。サイクロン容器６５は、管状部材６４から排出されたデバイスＤを緩衝部材６５１で受け止めて、渦流によって内壁面に沿って螺旋状に落下させる。

これにより、サイクロン容器６５において、デバイスＤの排出時の勢いが減衰されて、デバイスＤがサイクロン容器６５の下端から落ちて収容ボックス６３に収容される。この場合、デバイスＤは、パッケージングによって強度が高められているので、落下時の衝撃によって破損し難くなっている。

以上のように構成された切削装置１では、図１に示すように、保持テーブル３上に保持テープ８５を介して被加工物Ｗが保持され、Ｙ軸テーブル４２のＹ軸方向の移動によって切削ブレード５１が被加工物Ｗの分割予定ライン８１に位置合わせされる。次に、Ｚ軸テーブル４４のＺ軸方向の移動によって回転された切削ブレード５１の被加工物Ｗに対する切り込み深さが調整される。そして、高速回転された切削ブレード５１に対して保持テーブル３が相対移動されることで、被加工物Ｗが分割予定ライン８１に沿って切削されて個々のデバイスＤに分割される。

その後、図３に示すように、吸引回収手段６の開口部６１１が複数のデバイスＤの上方に近接され、開口部６１１に吸引力が生じさせられる。この場合、開口部６１１には、保持テープ８５がデバイスＤを粘着する力に打ち勝つ吸引力が発生され、保持テープ８５からデバイスＤが剥離されて開口部６１１に吸引される。そして、移動部４（図１参照）によって開口部６１１が被加工物Ｗ全面にわたって移動され、保持テープ８５上に端材となる被加工物Ｗの周辺領域８３を残して全てのデバイスＤが回収される。

図４を参照して、切削装置による加工動作について説明する。図４は、本実施の形態に係る切削装置による加工動作の説明図である。なお、以下の加工動作は一例に過ぎず、適宜変更することが可能である。図４においては、説明の便宜上、吸引回収手段を断面図で示している。

図４Ａに示すように、環状フレーム８６に張られた保持テープ８５に被加工物Ｗの裏面８４が貼着されており、保持テープ８５を介して保持テーブル３に被加工物Ｗの裏面８４側が吸着保持されている。移動部４（図１参照）によって切削ブレード５１が被加工物Ｗの分割予定ライン８１に位置合わせされ、切削ブレード５１によって被加工物Ｗが切り込まれる。切削ブレード５１の切れ刃が保持テープ８５に達するまで切り込まれ、切削ブレード５１に対して保持テーブル３が切削送りされる。

この場合、移動部４によって切削ブレード５１と共に吸引回収手段６の開口部６１１も移動されるが、吸引回収手段６の開口部６１１の高さは、切削ブレード５１に被加工物Ｗを切り込ませた状態で被加工物Ｗに干渉しない高さに調整されている。このため、切削加工時に開口部６１１によって被加工物Ｗが傷付けられることがない。このようにして、被加工物Ｗは、全ての分割予定ライン８１に沿って切削加工されることで個々のデバイスＤに分割される。

図４Ｂに示すように、被加工物Ｗが切削加工によってデバイスＤに個片化されると、吸引回収手段６の開口部６１１が移動部４（図１参照）によってデバイスＤの上方に位置付けられる。そして、開口部６１１は、切削ブレード５１の切れ刃がデバイスＤに接触しない程度に距離を空けてデバイスＤの上方に近接される。このため、デバイス回収時に切削ブレード５１によって個片化されたデバイスＤが傷付けられることがない。このように、開口部６１１と切削ブレード５１は、切削ブレード５１による切削加工時に開口部６１１が被加工物Ｗに干渉せず、開口部６１１によるデバイス回収時に切削ブレード５１が被加工物Ｗに接触しない位置関係に調整されている。

開口部６１１がデバイスＤに近接されると、エジェクタ６２のエア供給口６２３に圧縮エアが供給され、開口部６１１から収容ボックス６３に向かう気流が発生する。この気流によって、開口部６１１には、デバイスＤに対する保持テープ８５の粘着力よりも強い吸引力が生じる。この開口部６１１からの吸引力により保持テープ８５からデバイスＤが引き剥がされ、デバイスＤが気流に乗って収容ボックス６３に向けて送り出される。このように、吸引力によって保持テーブル３上から直にデバイスＤが回収されるため、ピックアップ動作で回収する構成と比較して回収時間を短縮できる。

図４Ｃに示すように、開口部６１１からデバイスＤが吸引されると、可撓性管状部材６１、エジェクタ６２、管状部材６４を通じてサイクロン容器６５にデバイスＤが送り込まれる。サイクロン容器６５では、管状部材６４から排出されたデバイスＤが緩衝部材６５１で受け止められる。サイクロン容器６５では渦流が生じているため、緩衝部材６５１で受け止められたデバイスＤがサイクロン容器６５の内壁面に沿って旋回移動する。そして、サイクロン容器６５の内壁面に沿って螺旋状に落下しながら、デバイスＤの速度が十分に低下した状態で収容ボックス６３に収容される。これにより、収容ボックス６３への落下時の衝撃によるデバイスＤの破損が防止されている。

以上のように、本実施の形態に係る切削装置１によれば、保持テーブル３上で切削手段５によって被加工物Ｗが個々のデバイスＤに分割され、個片化された複数のデバイスＤが吸引回収手段６の開口部６１１に吸引されて収容ボックス６３に収容される。このように、吸引力によって保持テーブル３上の個々のデバイスＤが収容ボックス６３に送り出されるので、ピックアップ動作によって個々のデバイスＤを回収する構成と比較して回収時間を短縮できる。また、保持テーブル３上から直に個々のデバイスＤが収容ボックスに回収されるため、ピックアップ用のテーブル等を備えた収容機構が不要となり、装置構成を簡略化してコストを低減すると共に装置の省スペース化を図ることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態において、保持テーブル３は、ポーラスセラミック材により保持面３３を形成して、保持テープ８５を介して被加工物Ｗを保持する構成としたが、この構成に限定されない。保持テーブルは、被加工物Ｗを保持可能な構成であれば、どのような構成でもよい。例えば、図５Ａに示すように、保持テーブル７１は、分割予定ライン８１に沿って切削ブレード５１の切れ刃を逃がす逃げ溝７３が保持面７２に形成され、逃げ溝７３で区画される各領域に個片化されたデバイスＤを保持する吸引孔７４が形成される構成でもよい。各吸引孔７４は電磁弁（不図示）を介して吸引源（不図示）に連通されている。

図５Ｂに示すように、切削加工が実施されると、加工中に被加工物Ｗから周辺領域８３（端材）が飛ばされて、保持テーブル７１上には個片化されたデバイスＤだけが残される。その後、吸引回収手段６の開口部６１１がデバイスＤの上方に近接され、各吸引孔７４による各デバイスＤの裏面に対する吸引が解除される。そして、開口部６１１に吸引力を生じさせながら、移動部４（図１参照）によって開口部６１１が被加工物Ｗ全面にわたって移動され、全てのデバイスＤが回収される。なお、各吸引孔７４の吸引を個々に解除してもよいし、全ての吸引孔７４の吸引を同時に解除してもよい。

また、上記した実施の形態において、被加工物Ｗが複数のデバイスＤに個片化された後に、吸引回収手段６によって回収される構成としたが、この構成に限定されない。被加工物Ｗを分割しながら、吸引回収手段６によって個片化されたデバイスＤを回収する構成にしてもよい。

また、上記した実施の形態において、切削手段５で用いられる移動部４によって吸引回収手段６の開口部６１１が移動される構成としたが、この構成に限定されない。吸引回収手段６の開口部６１１は、専用の移動部によって移動される構成としてもよい。

また、上記した実施の形態において、一対の切削手段５の片側に吸引回収手段６の開口部６１１が取り付けられる構成としたが、この構成に限定されない。一対の切削手段５の両側に吸引回収手段６の開口部６１１が取り付けられる構成にしてもよい。

以上説明したように、本発明は、簡易かつ安価な構成により、分割後の個々のデバイスを短時間で収容することができるという効果を有し、特に、ＣＳＰ基板やＱＦＮ基板等のパッケージ基板を分割する切削装置に有用である。

１ 切削装置
３ 保持テーブル
４ 移動部
５ 切削手段
６ 吸引回収手段
５１ 切削ブレード
６１ 可撓性管状部材
６１１ 開口部
６２ エジェクタ
６２１ 真空吸引口
６２２ エア排出口
６２３ エア供給口
６３ 収容ボックス
７１ 保持テーブル
７２ 保持面
７３ 逃げ溝
７４ 吸引孔
８１ 分割予定ライン
８４ 裏面
８５ 保持テープ
８６ 環状フレーム

Claims (3)

1. 表面に分割予定ラインによって複数のデバイスが区画された被加工物の裏面側を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を該分割予定ラインに沿って分割する切削手段とを備える切削装置であって、
   該切削手段で切削されて個片化された複数のデバイスを該保持テーブル上から吸引する吸引回収手段を備え、
   該吸引回収手段は、エア供給口及びエア排出口及び真空吸引口を有し且つ該エア排出口と該真空吸引口が直線上に配設されたエジェクタと、可撓性を有する材質で管状に形成され一端が該エジェクタの該真空吸引口に接続され他端が下方に開口した開口部を有する可撓性管状部材と、該エジェクタの該エア排出口から排出された該複数のデバイスを収容するための収容ボックスと、該可撓性管状部材の該開口部を該保持テーブルの上面に吸引保持された被加工物の上方に近接させ且つ被加工物全面に渡って移動させる移動部と、を備える切削装置。
2. 該保持テーブルは、表面に分割予定ラインによって複数のデバイスが区画された被加工物の裏面に環状フレームに装着された保持テープが貼着された状態で被加工物の裏面側を吸引保持し、
   該切削加工後において、該可撓性管状部材の該開口部を、該保持テープ上の切削後の複数のデバイスの上方に近接させるとともに該保持テープが該デバイスを粘着する力に打ち勝つ吸引力により該デバイスを吸引することにより、該保持テープから該デバイスを剥離し該収容ボックスに該デバイスを収容すること、を特徴とする請求項１記載の切削装置。
3. 該保持テーブルは、表面に分割予定ラインによって複数のデバイスが区画された被加工物の該複数のデバイスの裏面をそれぞれ吸引保持する複数の吸引孔と、該複数の分割予定ラインに沿って形成された複数の逃げ溝と、該吸引孔に電磁弁を介して連通した吸引源とを備え、
   該切削加工後において、該開口部を該保持テーブルに吸引保持された複数のデバイスの上方に近接させると共に該デバイス裏面の吸引を解除し、該開口部に該デバイスが吸引され該収容ボックスに該デバイスを収容すること、を特徴とする請求項１記載の切削装置。

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