JP6579929B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状の被加工物を加工する加工装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップは、樹脂等で被覆されたパッケージデバイス（packaged devices）の態様で電子機器等に組み込まれることが多い。このパッケージデバイスは、例えば、複数の半導体チップを封止したパッケージ基板を所定の分割予定ライン（ストリート）に沿って分割することで製造できる（例えば、特許文献１参照）。

上述のようなパッケージデバイスの製造に係るコストは、例えば、パッケージ基板を大型化すれば下げることができる。そのため、パッケージデバイスの製造時には、分割装置（加工装置）によって分割できる範囲内で最も大きいパッケージ基板を形成するのが一般的である。

特開２００１−２４００３号公報

近年では、パッケージ基板の大型化が比較的容易になっており、分割装置で一度に分割できないような大きさのパッケージ基板が形成されることもある。この場合には、形成された大型のパッケージ基板を事前にカット（プレカット）して、分割装置で分割できる大きさへと加工する必要がある。

しかしながら、上述のような事前のカットは、専用のプレカット装置を用いて行われるので、このプレカット装置がコストダウンを妨げる要因になっていた。本発明はかかる問題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、プレカット装置を用いることなく大型の被加工物を加工できる加工装置を提供することである。

本発明の一側面によれば、板状の第１被加工物が載置される載置部と、第１被加工物を分割して得られる第２被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持した第２被加工物を加工する加工手段と、該載置部に載置された第１被加工物を保持して搬送する搬送手段と、該搬送手段で保持した第１被加工物をカットして該保持面に対応した大きさの複数の第２被加工物に分割するプレカット手段と、を備え、該プレカット手段は、該搬送手段の移動経路内に設置され、該搬送手段を移動しながら、該搬送手段で保持した第１被加工物に該プレカット手段を切り込ませることで、第１被加工物を該チャックテーブルへ搬送する前に複数の第２被加工物に分割し、該搬送手段は、第２被加工物にそれぞれ対応する第１被加工物の複数の領域を保持できるように構成されており、該プレカット手段で第１被加工物を複数の第２被加工物に分割してから、複数の第２被加工物を順に該チャックテーブルへ搬送することを特徴とする加工装置が提供される。

本発明の一側面に係る加工装置では、第１被加工物を保持して搬送する搬送手段の移動経路内にプレカット手段が配置されているので、第１被加工物を保持した搬送手段を移動しながら、この第１被加工物にプレカット手段を切り込ませることで、第１被加工物をチャックテーブルへ搬送する前に複数の第２被加工物に分割できる。

つまり、本発明の一側面に係る加工装置では、搬送手段とプレカット手段とを用いて、大型の第１被加工物を、チャックテーブルの保持面に対応した大きさの複数の第２被加工物に分割するので、専用のプレカット装置を用いることなく大型の被加工物を加工できる。

加工装置の構成例を模式的に示す平面図である。 図２（Ａ）は、第１搬送ユニットの構造等を模式的に示す図であり、図２（Ｂ）は、第１搬送ユニットの下面側を模式的に示す図である。 図３（Ａ）は、被加工物が搬入側テーブルから第１搬送ユニットに受け渡される様子を模式的に示す図であり、図３（Ｂ）は、被加工物がプレカットユニットでプレカットされる様子を模式的に示す図であり、図３（Ｃ）は、分割後の被加工物が第１搬送ユニットからチャックテーブルに受け渡される様子を模式的に示す図である。 図４（Ａ）は、被加工物をチャックテーブルに受け渡した後の第１搬送ユニットの動作を模式的に示す図であり、図４（Ｂ）は、分割後の別の被加工物が第１搬送ユニットからチャックテーブルに受け渡される様子を模式的に示す図である。

添付図面を参照して、本発明の一側面に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る加工装置の構成例を模式的に示す平面図である。なお、本実施形態では、板状の被加工物を切削する加工装置（切削装置）について説明するが、本発明に係る加工装置は、被加工物をレーザー光線で加工するレーザー加工装置等でも良い。

図１に示すように、加工装置（切削装置）２は、各構造を支持する基台４を備えている。基台４の前端部には、矩形の開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、大型の被加工物（第１被加工物）１１を載せる搬入側テーブル（載置部）６が配置されている。被加工物１１としては、例えば、複数の半導体チップを樹脂等で封止した矩形のパッケージ基板が用いられる。ただし、被加工物１１の種類、大きさ、形状等に制限はない。

搬入側テーブル６の上方には、Ｘ軸方向（前後方向、加工送り方向）に移動可能な第１搬送ユニット（搬送手段）８が設けられている。搬入側テーブル６に載せられた大型の被加工物１１は、この第１搬送ユニット８で吸引、保持され、後方に搬送される。第１搬送ユニット８の詳細については後述する。

開口４ａの後方には、Ｘ軸方向に長い矩形の開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、Ｘ軸移動テーブル１０、Ｘ軸移動テーブル１０をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構（不図示）、及びＸ軸移動機構を覆う防塵防滴カバー１２が配置されている。

Ｘ軸移動テーブル１０の上方には、被加工物１１より小型の被加工物（第２被加工物）１３（図３（Ｃ）等参照）を保持するチャックテーブル１４が設けられている。チャックテーブル１４は、上述したＸ軸移動機構によってＸ軸移動テーブル１０と共にＸ軸方向に移動する。また、チャックテーブル１４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。

チャックテーブル１４の上面は、被加工物１３を吸引、保持する保持面１４ａになっている。この保持面１４ａは、チャックテーブル１４の内部に形成された吸引路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されており、被加工物１３を分割して得られる複数のチップ（不図示）を個別に吸引、保持できる。

開口４ｂの上方には、チャックテーブル１４に保持された被加工物１３を切削加工して複数のチップに分割する切削ユニット（加工ユニット、加工手段）１６が配置されている。この切削ユニット１６は、切削ユニット移動機構（不図示）に支持されたスピンドルハウジング１８を含む。スピンドルハウジング１８の内部には、回転軸となるスピンドル（不図示）が収容されており、スピンドルの一端側には、円環状の切削ブレード２０が装着されている。

開口４ｂの後方には、分割後の被加工物１３を載せる搬出側テーブル２２が配置されている。切削ユニット１６で複数のチップに分割された被加工物１３は、搬出側テーブル２２の近傍に配置された第２搬送ユニット２４によって、チャックテーブル１４から搬出側テーブル２２へと搬送される。

開口４ａと開口４ｂとの間の位置には、第１搬送ユニット８に保持された大型の被加工物１１をカット（プレカット）して、チャックテーブル１４の保持面１４ａに対応した大きさの複数の被加工物１３に分割するプレカットユニット（プレカット手段）２６が設けられている。

このプレカットユニット２６は、切削ブレード２０と同様の円環状の切削ブレード２８を備えている。また、プレカットユニット２６は、第１搬送ユニット８の移動経路内に設置されている。そのため、例えば、被加工物１１を保持した第１搬送ユニット８をＸ軸方向に移動しながら、この被加工物１１にプレカットユニット２６（切削ブレード２８）を切り込ませるだけで、大型の被加工物１１を複数の被加工物１３に分割できる。

被加工物１１をプレカットして得られた小型の被加工物１３は、第１搬送ユニット８で順にチャックテーブル１４へと搬送される。なお、本実施形態では、円環状の切削ブレード２８を備えるプレカットユニット２６を例示しているが、プレカットユニット２６の構成に制限はない。例えば、ドリルやルータ等をプレカットユニット２６として用いることもできる。

プレカットユニット２６と開口４ｂとの間の位置には、第１搬送ユニット８に保持された被加工物１１，１３に対してエアー等を吹き付ける洗浄ユニット（ノズル）３０が配置されている。この洗浄ユニット３０を用いて被加工物１１，１３にエアーを吹き付けることで、プレカットの際に発生する加工屑を被加工物１１，１３から除去できる。なお、洗浄ユニット３０の構成に制限はなく、例えば、ブラシやスポンジ等を洗浄ユニット３０として用いることもできる。

図２（Ａ）は、第１搬送ユニット８の構造等を模式的に示す図であり、図２（Ｂ）は、第１搬送ユニット８の下面側を模式的に示す図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、第１搬送ユニット８は、被加工物１１，１３を保持する保持ハンド３２を備えている。

この保持ハンド３２は、搬送ユニット移動機構（不図示）に支持されており、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動する。また、保持ハンド３２の上部には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、保持ハンド３２は、Ｚ軸方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。

保持ハンド３２の下面には、被加工物１１，１３の上面側を吸引、保持する複数（本実施形態では４個）の吸引パッド３４が設けられている。各吸引パッド３４は、被加工物１１を分割（本実施形態では４分割）して得られる被加工物１３に対応した形状に形成されており、吸引路３６、バルブ３８等を介して吸引源４０に接続されている。これにより、各吸引パッド３４で、被加工物１３に対応する被加工物１１の領域を個別に吸引、保持できる。

次に、上述した第１搬送ユニット８及びプレカットユニット２６を用いる被加工物１１，１３の搬送及びプレカットについて説明する。まず、被加工物１１を載せた搬入側テーブル６の上方に第１搬送ユニット８を位置付ける。次に、保持ハンド３２を下降させて、被加工物１１の上面に吸引パッド３４を接触させる。

この状態で、全てのバルブ３８を開いて吸引源４０の負圧を各吸引パッド３４に作用させれば、被加工物１１を保持ハンド３２で吸引、保持できる。図３（Ａ）は、被加工物１１が搬入側テーブル６から第１搬送ユニット８に受け渡される様子を模式的に示す図である。図３（Ａ）に示すように、被加工物１１を保持ハンド３２で吸引、保持した後には、保持ハンド３２を上昇させる。これにより、被加工物１１は第１搬送ユニット８に受け渡される。

第１搬送ユニット８に受け渡された被加工物１１は、プレカットユニット２６でプレカットされる。図３（Ｂ）は、被加工物１１がプレカットユニット２６でプレカットされる様子を模式的に示す図である。まず、保持ハンド３２の高さを調整し、保持ハンド３２で保持した被加工物１１の上面よりも僅かに高い位置に切削ブレード２８の上端を位置付ける。

次に、切削ブレード２８を回転させつつ保持ハンド３２を後方に移動させ、被加工物１１に切削ブレード２８を切り込ませる。これにより、被加工物１１は２分割される。なお、被加工物１１に切削ブレード２８を切り込ませる際には、洗浄ユニット３０から被加工物１１にエアーを吹き付けておく。これにより、被加工物１１への加工屑の付着を抑制できる。

次に、保持ハンド３２を回転軸の周りに９０°回転させて、同様の手順を繰り返す。これにより、被加工物１１を４分割した被加工物１３が得られる。各吸引パッド３４は、被加工物１３に対応する形状を有しているので、切削ブレード２８を各吸引パッド３４に切り込ませることなく被加工物１１を完全に切断できる。

なお、本実施形態では、被加工物１１を４分割しているが、被加工物１１の分割数に制限はない。例えば、第１搬送ユニット８又はプレカットユニット２６をＹ軸方向に移動できるように構成すれば、被加工物１１を任意の数に分割できるようになる。同様に、Ｙ軸方向に複数のプレカットユニット２６を配置することで、被加工物１１の分割数を増加させることができる。

分割後の複数の被加工物１３は、順にチャックテーブル２２へと受け渡される。図３（Ｃ）は、分割後の被加工物１３が第１搬送ユニット８からチャックテーブル１４に受け渡される様子を模式的に示す図である。まず、チャックテーブル１４を前方側の搬入位置に位置付け、また、この搬入位置の上方に第１搬送ユニット８を位置付ける。これにより、受け渡しの対象となる被加工物１３が、チャックテーブル１４の直上に配置される。

次に、保持ハンド３２を下降させて、対象となる被加工物１３の下面をチャックテーブル１４の保持面１４ａに接触させる。この状態で、保持面１４ａに吸引源の負圧を作用させ、また、対象の被加工物１３に対応するバルブ３８を閉じれば、第１搬送ユニット８からチャックテーブル１４に対象の被加工物１３を受け渡して、この被加工物１３をチャックテーブル１４で吸引、保持できる。

図４（Ａ）は、被加工物１３をチャックテーブル１４に受け渡した後の第１搬送ユニット８の動作を模式的に示す図である。なお、図４（Ａ）では、便宜的に２つの被加工物１３のみを示している。図４（Ａ）に示すように、対象の被加工物１３をチャックテーブル１４に受け渡した後には、保持ハンド３２を上昇させる。

その後、チャックテーブル１４で吸引、保持された被加工物１３は、上述した切削ユニット１６を用いて複数のチップへと分割される。被加工物１３を複数のチップへと分割した後には、チャックテーブル１４を後方側の搬出位置に位置付けて、第２搬送ユニット２４で被加工物１３（複数のチップ）を搬出側テーブル２２へと搬送する（図１）。

被加工物１３（複数のチップ）を搬出側テーブル２２へと搬送した後には、別の被加工物１３をチャックテーブル１４に受け渡す。具体的には、例えば、チャックテーブル１４を搬入位置に位置付け、保持ハンド３２を回転軸の周りに回転させることで、受け渡しの対象となる別の被加工物１３をチャックテーブル１４の上方に位置付ける。なお、保持ハンド３２の回転は、事前に実施しておいても良い。

図４（Ｂ）は、別の被加工物１３が第１搬送ユニット８からチャックテーブル１４に受け渡される様子を模式的に示す図である。まず、保持ハンド３２を下降させて、対象となる被加工物１３の下面をチャックテーブル１４の保持面１４ａに接触させる。この状態で、保持面１４ａに吸引源の負圧を作用させ、また、対象の被加工物１３に対応するバルブ３８を閉じれば、第１搬送ユニット８からチャックテーブル１４に対象の被加工物１３を受け渡して、この被加工物１３をチャックテーブル１４で吸引、保持できる。

以上のように、本実施形態に係る加工装置２では、被加工物（第１被加工物）１１を保持して搬送する第１搬送ユニット（搬送手段）８の移動経路内にプレカットユニット（プレカット手段）２６が配置されているので、被加工物１１を保持した第１搬送ユニット８を移動しながら、この被加工物１１にプレカットユニット２６（切削ブレード２８）を切り込ませることで、被加工物１１をチャックテーブル１４へ搬送する前に複数の被加工物（第２被加工物）１３に分割できる。

つまり、本実施形態に係る加工装置２では、第１搬送ユニット８とプレカットユニット２６とを用いて、大型の被加工物１１を、チャックテーブル１４の保持面１４ａに対応した大きさの複数の被加工物１３に分割するので、専用のプレカット装置を用いることなく大型の被加工物１１を加工できる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、プレカットユニット２６と開口４ｂとの間の位置にのみ洗浄ユニット（ノズル）３０を配置しているが、プレカットユニット２６と開口４ａとの間の位置に別の洗浄ユニットを配置しても良い。

この場合には、例えば、プレカットの際に保持ハンド３２を前方に移動させて、被加工物１１に切削ブレード２８を切り込ませても、被加工物１１への加工屑の付着を抑制できる。つまり、被加工物１１を清浄に保ちながら往復動作によるプレカットが可能になるので、加工装置２の生産性は高まる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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できる。

２ 加工装置（切削装置）
４ 基台
４ａ，４ｂ 開口
６ 搬入側テーブル（載置部）
８ 第１搬送ユニット（搬送手段）
１０ Ｘ軸移動テーブル
１２ 防塵防滴カバー
１４ チャックテーブル
１４ａ 保持面
１６ 切削ユニット（加工ユニット、加工手段）
１８ スピンドルハウジング
２０ 切削ブレード
２２ 搬出側テーブル
２４ 第２搬送ユニット
２６ プレカットユニット（プレカット手段）
２８ 切削ブレード
３０ 洗浄ユニット（ノズル）
３２ 保持ハンド
３４ 吸引パッド
３６ 吸引路
３８ バルブ
４０ 吸引源
１１ 被加工物（第１被加工物）
１３ 被加工物（第２被加工物）

Claims (1)

1. 板状の第１被加工物が載置される載置部と、第１被加工物を分割して得られる第２被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持した第２被加工物を加工する加工手段と、該載置部に載置された第１被加工物を保持して搬送する搬送手段と、該搬送手段で保持した第１被加工物をカットして該保持面に対応した大きさの複数の第２被加工物に分割するプレカット手段と、を備え、
   該プレカット手段は、該搬送手段の移動経路内に設置され、
   該搬送手段を移動しながら、該搬送手段で保持した第１被加工物に該プレカット手段を切り込ませることで、第１被加工物を該チャックテーブルへ搬送する前に複数の第２被加工物に分割し、
   該搬送手段は、第２被加工物にそれぞれ対応する第１被加工物の複数の領域を保持できるように構成されており、該プレカット手段で第１被加工物を複数の第２被加工物に分割してから、複数の第２被加工物を順に該チャックテーブルへ搬送することを特徴とする加工装置。