JP7068409B2 - 切断装置及び切断品の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、切断装置及び切断品の製造方法に関する。
特許文献１には、ワークを切断可能に把持するワーク吸引治具が開示されている。このワーク吸着治具は、ワークの真空吸着を行うように構成された治具と、治具の上に載置され、ワークの反り形状に対応した載置形状を形成するための孔を備えたシートと、シートの上に載置された吸着ゴムシートとを有し、治具、シート、及び、吸着ゴムシートのそれぞれに設けられた複数の吸引孔を介してワークの真空吸着を行うことで、シートの孔によりワークの反り形状に対応した載置形状を形成することができる。
特開２０１２－１８７６４５号公報
しかしながら、特許文献１に開示されたワーク吸着治具では、孔を設けたシートの上に変形前の吸着ゴムシートを配置し、その上にワークを配置した状態で真空吸着する。これにより、吸着ゴムシートが孔に嵌まり込むように下向きに吸引され、吸着ゴムシートがワークの反り形状に対応するように変形する。このように、ワークを固定するための吸着ゴムシートが変形することで、ワークと吸着ゴムシートとが接触できない部分が生じ、ワークを適切に保持して切断できない恐れがある。
そこで本発明は、湾曲したパッケージ基板を適切に吸着保持して切断することをその主たる目的とするものである。
上記課題を解決するため、本発明に係る切断装置は、樹脂成形されたパッケージ基板を複数の半導体パッケージに切断する切断装置であって、前記パッケージ基板を吸着保持する保持部材を備えた切断テーブルと、前記保持部材に吸着保持された前記パッケージ基板を切断する切断機構とを備え、前記パッケージ基板は、湾曲しており、前記保持部材は、前記パッケージ基板の湾曲に対応した湾曲形状の吸着ラバーを備えるものである。
また、本発明に係る切断品の製造方法は、前記切断装置の前記切断テーブルに吸着保持された前記湾曲した半導体パッケージを前記切断機構により切断し切断品を製造するものである。
本発明によれば、湾曲したパッケージ基板を適切に吸着保持して切断することができる。
本発明の一実施形態の切断装置の全体的な構成を模式的に示す平面図である。 切断テーブルの要部を模式的に示す断面図であり、（ａ）は湾曲したパッケージ基板Ｐを湾曲形状の吸着ラバーに吸着する前の断面図であり、（ｂ）は湾曲したパッケージ基板Ｐを湾曲形状の吸着ラバーに吸着した後の断面図であり、（ｃ）は湾曲したパッケージ基板Ｐを平坦な吸着ラバーに吸着した場合の断面図である。 切断テーブルの要部を模式的に示す断面図であり、（ａ）は湾曲したパッケージ基板Ｐを湾曲形状の吸着ラバーに吸着する前の断面図であり、（ｂ）は湾曲したパッケージ基板Ｐを湾曲形状の吸着ラバーに吸着した後の断面図であり、（ｃ）は湾曲したパッケージ基板Ｐを平坦な吸着ラバーに吸着した場合の断面図である。 複数のパッケージ領域を含むパッケージ基板Ｐを模式的に示す平面図である。
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
＜切断装置１の全体構成＞
まず、図１を用いて、本実施形態の切断装置１の構成について説明する。この切断装置１は、切断対象物である半導体チップが接続された基板を樹脂成形したパッケージ基板Ｐを切断することによって複数の半導体パッケージＳに個片化する装置である。
パッケージ基板Ｐとしては、例えば、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）パッケージ基板、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）パッケージ基板、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ ｓｉｚｅ ｐａｃｋａｇｅ）パッケージ基板、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）パッケージ基板等が使用される。また、ここで、「基板」にはリードフレームが含まれ、「パッケージ基板Ｐ」には基板としてリードフレームを用いた形態も含まれる。
なお、以下では、パッケージ基板Ｐの両面のうち、樹脂成形される側の面をモールド面、モールド面と反対側の面をボール／リード面と、それぞれ称する。
切断装置１は、各構成要素として、パッケージ基板Ｐを切断する切断モジュールＡと、切断されて個片化された半導体パッケージＳを検査して、収納する検査・収納モジュールＢとを備える。各構成要素は、他の構成要素に対して着脱可能かつ交換可能である。
切断モジュールＡは、主にパッケージ基板Ｐの切断を行う構成要素である。切断モジュールＡは、主として基板供給部３、位置決め部４、切断テーブル５、切断機構６、搬送部７及び制御部８を備える。
基板供給部３は、パッケージ基板Ｐを供給するものである。基板供給部３は、複数のパッケージ基板Ｐが収容されたマガジンＭから、パッケージ基板Ｐを１つずつ押し出して後述する位置決め部４へと供給する。パッケージ基板Ｐは、ボール／リード面を上に向けて配置されている。
位置決め部４は、基板供給部３によって供給されたパッケージ基板Ｐの位置決めを行うものである。位置決め部４は、基板供給部３から押し出されたパッケージ基板Ｐをレール部４ａに配置し、位置決めを行う。その後、位置決めされたパッケージ基板Ｐを、基板搬送部４０（図２参照）により後述する切断テーブル５へと搬送する。
切断テーブル５は、切断されるパッケージ基板Ｐを保持するものである。本実施形態では、２個の切断テーブル５を有するツインカットテーブル構成の切断装置１を例示している。切断テーブル５には、基板搬送部４０（図２参照）によって搬送されたパッケージ基板Ｐを下方から吸着して保持する保持部材５ａが設けられ、保持部材５ａには、後述するパッケージ基板Ｐの湾曲（反り）に対応した湾曲形状の吸着ラバー５０（図２参照）と、吸着ラバー５０を支持するベースプレート５１が備えられている。また、切断テーブル５には、後述する保持部材５ａを支持する支持部材ＳＭ（図２参照）と、保持部材５ａを図のθ方向に回転させることが可能な回転機構５ｂと、保持部材５ａを図のＹ方向に移動させることが可能な移動機構５ｃとが設けられる。
切断機構６（スピンドル部６）は、パッケージ基板Ｐを切断して複数の半導体パッケージＳに個片化するものである。本実施形態では、２個の切断機構６を有するツインスピンドル構成の切断装置１を例示している。切断機構６は、図のＸ方向及びＺ方向に移動することができる。切断機構６には、パッケージ基板Ｐを切断するためのブレード６ａが装着される。このブレード６ａを高速回転させることで、保持部材５ａに吸着保持されたパッケージ基板Ｐを切断し、複数の半導体パッケージＳに個片化する。
切断機構６には、高速回転するブレード６ａに向かって切削水を噴射する切削水用ノズル、冷却水を噴射する冷却水用ノズル（図示なし）、切断屑などを洗浄する洗浄水を噴射する洗浄水用ノズル（図示なし）等が設けられる。
切断テーブル５がパッケージ基板Ｐを吸着した後、第一位置確認カメラ５ｄによって、パッケージ基板Ｐの位置が確認される。その後、切断テーブル５は、図のＹ方向に沿って切断機構６に近づくように移動する。切断テーブル５が切断機構６の下方に移動した後、切断テーブル５と切断機構６とを相対的に移動させることによって、パッケージ基板Ｐが切断される。この後、必要に応じて第二位置確認カメラ６ｂによって、パッケージ基板Ｐの位置等が確認される。
ここで、第一位置確認カメラ５ｄによる確認は、例えば、パッケージ基板Ｐに設けられた切断位置を示すマークの位置を確認することができる。第二位置確認カメラ６ｂによる確認は、例えば、パッケージ基板Ｐの切断された位置、切断された幅等を確認することができる。
なお、上記確認カメラによる確認は、第一位置確認カメラ５ｄを使用せずに、第二位置確認カメラ６ｂのみで確認を行ってもよい。
切断テーブル５は、パッケージ基板Ｐの切断が完了した後、個片化された複数の半導体パッケージＳを吸着したまま図のＹ方向に沿って切断機構６から離れるように移動する。この際、第一クリーナ５ｅによって半導体パッケージＳの上面（ボール／リード面面）の洗浄及び乾燥が行われる。
搬送部７は、半導体パッケージＳを検査モジュールＢの検査テーブル１１へと搬送するものである。搬送部７は、切断テーブル５に保持された半導体パッケージＳを上方から吸着し、検査モジュールＢへと搬送する。この際、第二クリーナ７ａによって半導体パッケージＳの下面（モールド面）の洗浄及び乾燥が行われる。
制御部８は、切断モジュールＡの各部の動作を制御するものである。制御部８によって、基板供給部３、位置決め部４、切断テーブル５、切断機構６及び搬送部７等の動作が制御される。また制御部８を用いて、切断モジュールＡの各部の動作を任意に変更（調整）することができる。
検査モジュールＢは、主に半導体パッケージＳの検査を行う構成要素である。検査モジュールＢは、主として検査テーブル１１、第一光学検査カメラ１２、第二光学検査カメラ１３、配置部１４、抽出部１５及び制御部１６を具備する。
検査テーブル１１は、半導体パッケージＳを光学的に検査するために保持するものである。検査テーブル１１は、図のＸ方向に沿って移動可能である。また検査テーブル１１は、上下反転することができる。検査テーブル１１には、半導体パッケージＳを吸着して保持する保持部材が設けられる。
第一光学検査カメラ１２及び第二光学検査カメラ１３は、半導体パッケージＳの表面（ボール／リード面及びモールド面）を光学的に検査するものである。第一光学検査カメラ１２及び第二光学検査カメラ１３は、検査テーブル１１の近傍に上向きに配置される。第一光学検査カメラ１２及び第二光学検査カメラ１３には、検査の際に光を照射可能な照明装置（図示なし）がそれぞれ設けられる。なお、第一光学検査カメラ１２は、切断モジュールＡ側に設けてもよい。
第一光学検査カメラ１２は、搬送部７によって検査テーブル１１へと搬送される半導体パッケージＳのモールド面を検査する。その後、搬送部７は、検査テーブル１１の保持部材に半導体パッケージＳを載置する。保持部材が半導体パッケージＳを吸着して保持した後、検査テーブル１１は上下反転する。検査テーブル１１は第二光学検査カメラ１３の上方へと移動し、半導体パッケージＳのボール／リード面が第二光学検査カメラ１３によって検査される。例えば、第一光学検査カメラ１２は、半導体パッケージＳの欠けや半導体パッケージＳにマーキングされた文字等を検査することができる。また、例えば、第二光学検査カメラ１３は、半導体パッケージＳのサイズや形状、ボール／リードの位置等を検査することができる。
配置部１４は、検査が完了した半導体パッケージＳを配置するためのものである。配置部１４は、図のＹ方向に沿って移動可能である。検査テーブル１１は、第一光学検査カメラ１２及び第二光学検査カメラ１３による検査が完了した半導体パッケージＳを配置部１４に配置する。
抽出部１５は、配置部１４に配置された半導体パッケージＳをトレイに移送して収納するものである。第一光学検査カメラ１２及び第二光学検査カメラ１３による検査結果に基づいて、良品と不良品とに区別された半導体パッケージＳは、抽出部１５によってトレイに収納される。この際、抽出部１５は、半導体パッケージＳのうち、良品を良品用トレイ１５ａに、不良品を不良品トレイ１５ｂに、それぞれ収納する。トレイが半導体パッケージＳで満たされると、別の空のトレイが適宜供給される。
制御部１６は、検査モジュールＢの各部の動作を制御するものである。制御部１６によって、検査テーブル１１、第一光学検査カメラ１２、第二光学検査カメラ１３、配置部１４及び抽出部１５等の動作が制御される。また制御部１６を用いて、検査モジュールＢの各部の動作を任意に変更（調整）することができる。
以上のように、本実施形態の切断装置１は、パッケージ基板Ｐを切断して、複数の半導体パッケージＳに個片化することができる。
＜切断テーブル５の要部の構成＞
次に、図２、図３を参照して、本実施形態の切断テーブル５の要部の構成について説明する。図２に示すように、この切断テーブル５は、吸着ラバー５０とベースプレート５１１を備えた保持部材５ａと、支持部材ＳＭとを備えている。吸着ラバーは、パッケージ基板Ｐを吸着して保持するための吸着部５０ａを備えている。支持部材ＳＭは、吸着部５０ａに通じる空間ＳＰと、空間ＳＰと真空ポンプ（図示なし）との間に接続される吸引孔ＶＨとを備えている。本実施形態のパッケージ基板Pは湾曲しており、保持部材５ａの吸着ラバー５０はパッケージ基板Ｐの湾曲に対応した湾曲形状となっている。また、吸着ラバー５０を上方から投影した面積と湾曲したパッケージ基板Ｐを上方から投影した面積とが同一である。
図２に示すパッケージ基板Ｐは、パッケージ基板Ｐのモールド面を下に向けた状態で、中央に向かって上方に出っ張るような曲面形状となるように湾曲している。そのため、図２（ａ）に示すように、基板搬送部４０では、パッケージ基板Ｐの両端部分が吸着保持できていない状態である。この湾曲したパッケージ基板Ｐに対応するように、吸着ラバー５０はパッケージ基板Ｐを吸着する面が中央に向かって出っ張った曲面形状である。湾曲したパッケージ基板Ｐに対応した形状とすることで、図２（ｂ）に示すように、パッケージ基板Ｐを確実に吸着保持することができる。比較のため、吸着ラバー５０が湾曲したパッケージ基板Ｐに対応した形状ではなく、平坦な形状の吸着ラバー５０で湾曲したパッケージ基板Ｐを吸着した場合を図２（ｃ）に示す。この場合、湾曲したパッケージ基板Ｐの中央部分が吸着ラバー５０と接触することができず、リークが発生し、パッケージ基板Ｐを適切に保持することができない。これにより、パッケージ基板Ｐを適切に切断することができない。
図３に示すパッケージ基板Ｐは、パッケージ基板Ｐのモールド面を下に向けた状態で、中央に向かって窪んだ曲面形状となるように湾曲している。そのため、図３（ａ）に示すように、基板搬送部４０では、パッケージ基板Ｐの中心部分が吸着保持できていない状態である。この湾曲したパッケージ基板Ｐに対応するように、吸着ラバー５０はパッケージ基板Ｐを吸着する面が中央に向かって窪んだ曲面形状である。湾曲したパッケージ基板Ｐに対応した形状とすることで、図３（ｂ）に示すように、パッケージ基板Ｐを確実に吸着保持することができる。比較のため、吸着ラバー５０が湾曲したパッケージ基板Ｐに対応した形状ではなく、平坦な形状の吸着ラバー５０で湾曲したパッケージ基板Ｐを吸着した場合を図３（ｃ）に示す。この場合、湾曲したパッケージ基板Ｐの両端部分が吸着ラバー５０と接触することができず、リークが発生し、パッケージ基板Ｐを適切に保持することができない。これにより、パッケージ基板Ｐを適切に切断することができない。
また、図２及び図３に示す吸着ラバー５０は、パッケージ基板Ｐを吸着する面がパッケージ基板Ｐの湾曲に対応した湾曲形状であり、パッケージ基板Ｐを吸着する面の反対側の面は平面形状である。これにより、吸着ラバー５０のパッケージ基板Ｐを吸着する面の反対側の面をベースプレート５１に適切に固定することができ、パッケージ基板Ｐをより安定して吸着保持することができる。
また、図４に示すように、湾曲したパッケージ基板Ｐが複数のパッケージ領域を含むパッケージ基板Ｐの場合は、吸着ラバー５０の形状をパッケージ領域毎の湾曲形状に対応した湾曲形状とすることで、対応可能とする。
＜切断品（半導体パッケージＳ）の製造方法＞
次に、図１～３を用いて、切断品（半導体パッケージＳ）の製造方法について説明する。まず、湾曲したパッケージ基板Ｐは、基板供給部３から基板位置決め部４に供給され、位置決めされた後、基板搬送部４０により切断テーブル５０に搬送される。
切断テーブル５０に載置されたパッケージ基板Ｐは、真空ポンプ（図示なし）により吸引孔ＶＨ、空間ＳＰ及び吸着部５０ａを介して真空引きされることで、切断テーブル５の吸着ラバー５０に吸着保持される。このとき、例えば、吸着ラバー５０がパッケージ基板Ｐの湾曲に対応した湾曲形状ではない場合、特にパッケージ基板Ｐのモールド部分が厚いと、基板搬送部４０により吸着ラバー５０に対してパッケージ基板Ｐを押し付けても、パッケージ基板Ｐを平坦にすることができず、適切に吸着保持することができない。また、真空ポンプの容量を大きくして吸引力をあげると、コストアップ及び装置の大型化に繋がってしまう。また、吸着ラバー５０の硬度を低くして、吸着ラバー５０がパッケージ基板Ｐの湾曲に倣うようにすると、吸着ラバー５０の変形により切断精度が低下し、切断品の品質低下してしまう。さらに、吸着が不十分なため、リークが生じて振動が発生することがあり、この振動によりチッピングが発生する恐れがある。
しかしながら、本実施形態における吸着ラバー５０は、パッケージ基板Ｐの湾曲に対応した湾曲形状であるため、このような不具合が発生することなく、湾曲したパッケージ基板Ｐを適切に吸着保持することができ、適切に切断することができる。また、パッケージ基板Ｐの湾曲形状は、使用する樹脂材料や樹脂成形厚み等の条件から大体決まってくる。それに対応させて、吸着ラバー５０の形状を変更するだけなので、コストを抑えることができる。
切断テーブル５の吸着ラバー５０に吸着保持された湾曲した半導体パッケージＰは、切断機構６により切断されることで、複数の半導体パッケージＳとなる。
複数の半導体パッケージＳは、上述した検査モジュールＢに搬送され、検査される。検査が完了した半導体パッケージＳは、抽出部１５によってトレイに収納される。
以上のように、本実施形態の切断装置１は、パッケージ基板Ｐを切断して、複数の半導
体パッケージＳを製造することができる。
以上の通り、本実施形態の切断装置１は、樹脂成形されたパッケージ基板Ｐを複数の半導体パッケージＳに切断する切断装置１であって、前記パッケージ基板Ｐを吸着保持する保持部材５ａを備えた切断テーブル５と、前記保持部材５ａに吸着保持された前記パッケージ基板Ｐを切断する切断機構６とを備え、前記パッケージ基板Ｐは、湾曲しており、前記保持部材５ａは、前記パッケージ基板Ｐの湾曲に対応した湾曲形状の吸着ラバー５０を備える構成である。
このように構成することにより、湾曲したパッケージ基板Ｐ適切に吸着保持して切断することができる。
また、吸着ラバー５０を上方から投影した面積は、湾曲した前記パッケージ基板Ｐを上方から投影した面積と同一である。
このように構成することにより、湾曲したパッケージ基板Ｐの形状に対応した吸着ラバー５０とすることができ、湾曲したパッケージ基板Ｐを適切に吸着保持して切断することができる。
また、吸着ラバー５０は、前記パッケージ基板Ｐを吸着する面が前記パッケージ基板Ｐの湾曲に対応した湾曲形状であり、前記パッケージ基板Ｐを吸着する面の反対側の面が平面形状である。
このように構成することにより、吸着ラバー５０のパッケージ基板Ｐを吸着する面の反対側の面をベースプレート５１に適切に固定することができ、パッケージ基板Ｐをより安定して吸着保持することができる。
また、吸着ラバー５０は、前記パッケージ基板Ｐを吸着する面が中央に向かって出っ張った曲面形状である。
このように構成することにより、パッケージ基板Ｐのモールド面を下に向けた状態で、中央に向かって上方に出っ張るような曲面形状となるように湾曲しているパッケージ基板Ｐを適切に吸着保持して切断することができる。
また、吸着ラバー５０は、前記パッケージ基板Ｐを吸着する面が中央に向かって窪んだ曲面形状である。
このように構成することにより、パッケージ基板Ｐのモールド面を下に向けた状態で、中央に向かって窪んだ曲面形状となるように湾曲しているパッケージ基板Ｐを適切に吸着保持して切断することができる。
また、本実施形態の切断品の製造方法は、切断装置の前記切断テーブル５に吸着保持された前記湾曲した半導体パッケージＰを前記切断機構６により切断し切断品を製造する。
このように構成することにより、湾曲したパッケージ基板Ｐを切断テーブルに吸着保持することができ、湾曲した半導体パッケージＰを切断機構６により切断して、切断品（複数の半導体パッケージＳ）を製造することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想の範囲内で適宜の変更が可能である。
例えば、本実施形態で例示した切断装置１の構成は一例であり、具体的な構成は適宜変更することが可能である。
例えば、本実施形態では、切断モジュールＡ及び検査モジュールＢのそれぞれが制御部（制御部８及び制御部１６）を備えるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、それぞれの制御部を１つの制御部にまとめることや、３つ以上の制御部に分割することも可能である。また、本実施形態の切断装置１は、２個の切断テーブル５を有するツインカットテーブル構成であるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、切断テーブル５を１つだけ有するものであってもよい。また、本実施形態の切断装置１は、２個の切断機構６を有するツインスピンドル構成であるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、切断機構６を１つだけ有するものであってもよい。
また、本実施形態では、切断装置１は、搬送部７に対応する第一光学検査カメラ１２、又は検査テーブル１１に対応する第二光学検査カメラ１３のいずれか一方のみを備えた構成としてもよい。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 切断装置
Ａ 切断モジュール
Ｂ 検査モジュール
５ 切断テーブル
５ａ 保持部材
５０ 吸着ラバー
５１ ベースプレート
５０ａ 吸着部
ＳＭ 支持部材
ＳＰ 空間
ＶＨ 吸引孔
６ 切断機構

Claims (5)

  1. 樹脂成形されたパッケージ基板を複数の半導体パッケージに切断する切断装置であって、
    前記パッケージ基板を吸着保持する保持部材を備えた切断テーブルと、
    前記保持部材に吸着保持された前記パッケージ基板を切断する切断機構とを備え、
    前記パッケージ基板は、湾曲しており、
    前記保持部材は、前記パッケージ基板を吸着していない状態で、前記パッケージ基板を吸着する面が前記パッケージ基板の湾曲に対応した湾曲形状であり、前記パッケージ基板を吸着する面の反対側の面が平面形状である吸着ラバーを備える、切断装置。
  2. 前記吸着ラバーは、硬度を低くすることにより前記パッケージ基板の湾曲に倣わせたものでない、請求項１に記載の切断装置。
  3. 前記吸着ラバーは、前記パッケージ基板を吸着する面が中央に向かって出っ張った曲面形状である、請求項１又は２のいずれか一項に記載の切断装置。
  4. 前記吸着ラバーは、前記パッケージ基板を吸着する面が中央に向かって窪んだ曲面形状である、請求項１又は２のいずれか一項に記載の切断装置。
  5. 請求項１～４に記載の切断装置の前記切断テーブルに吸着保持された前記湾曲した半導体パッケージを前記切断機構により切断し切断品を製造する、切断品の製造方法。
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