TW201544244A - 磨削裝置及矩形基板之磨削方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題為提供一種可抑制磨削輪的大型化之磨削裝置及矩形基板之磨削方法。解決手段是一種磨削矩形基板之正面或背面的磨削裝置，特徵在於其具備工作夾台、磨削手段、磨削進給手段、Y軸移動手段及X軸移動手段。該工作夾台具有吸引保持矩形基板的保持面。該磨削手段將用來磨削被保持於該工作夾台上之矩形基板的磨削輪支撐成可旋轉。該磨削進給手段相對於該工作夾台之保持面將該磨削手段於垂直方向上磨削進給。該Y軸移動手段將該工作夾台與該磨削手段於Y軸方向上在裝卸該矩形基板之裝卸區域與磨削矩形基板之磨削區域之間相對地移動。該X軸移動手段使該工作夾台與該磨削手段在與Y軸方向直交的X軸方向上相對地移動。該磨削輪包含磨削輪基台，以及在該磨削輪基台之下表面外周部配置成環狀的磨削砥石，且將該配置成環狀的磨削砥石之外徑設定成比矩形基板之短邊還要小。
Description
本發明是有關於適用於磨削大型封裝基板等矩形基板的磨削裝置及使用該磨削裝置的矩形基板之磨削方法。
在半導體元件的製程中，形成有LSI等電路的複數個半導體晶片是被安裝在引線框架或印刷電路基板上，而在半導體晶片的電極焊接(bonding)連接到基板的電極之後，利用樹脂密封正面或背面，以形成CSP(Chip Size Package)基板或BGA(Ball Grid Array)基板等封裝基板。
之後，藉由使用切削刀等切割封裝基板而做成單片化，以製造出被樹脂密封的一個個半導體元件(參照例如日本專利特開2009-253058號公報)。如此進行而製造出的半導體元件廣泛地使用於行動電話或個人電腦等各種電子機器上。
隨著近年的電子機器的小型化、薄型化，半導體元件也被期望能小型化、薄型化，在半導體元件的製程中，有欲將半導體晶片被樹脂密封的封裝基板之樹脂密封面磨
削而薄化的要求，或者欲將安裝在印刷電路基板上的半導體晶片之背面磨削而薄化的要求。
在這些磨削中，廣泛地使用了像是例如日本專利特開2008-272866號公報所揭示之被稱為研磨機(grinder)的磨削裝置。磨削裝置具備吸引保持封裝基板等被磨削物的工作夾台，以及具有與以工作夾台所保持之被磨削物相向而被配置的磨削砥石的磨削輪，並可在磨削砥石已抵接於被磨削物的狀態下藉由滑移來執行磨削。
為了使CSP基板等封裝基板也能將被覆於背面的密封樹脂的厚度形成均一，可藉由磨削裝置來磨削密封樹脂(參照例如日本專利特開2011-192781號公報)。
專利文獻1：日本專利特開2009-253058號公報
專利文獻2：日本專利特開2008-272866號公報
專利文獻3：日本專利特開2011-192781號公報
但是，近年來CSP基板等封裝基板大型化成例如500mm×700mm，伴隨著該情形，磨削裝置的磨削輪也被大型化，而有磨削輪的更換變得困難之問題。又，伴隨磨削輪的大型化而有磨削裝置也不得不大型化的問題。
本發明是鑒於這樣的問題點而作成的發明，其目
的在於提供一種可抑制磨削輪的大型化的磨削裝置及矩形基板之磨削方法。
依據第1項記載之發明，是提供一種磨削矩形基板之正面或背面的磨削裝置。該磨削裝置的特徵在於具備：工作夾台，具有吸引保持矩形基板的保持面；磨削手段，將用來磨削被保持於該工作夾台上之矩形基板的磨削輪支撐成可旋轉；磨削進給手段，相對於該工作夾台之保持面將該磨削手段於垂直方向上磨削進給；Y軸移動手段，將該工作夾台與該磨削手段於Y軸方向上在裝卸矩形基板之裝卸區域與磨削矩形基板之磨削區域之間相對地移動；以及X軸移動手段，使該工作夾台與該磨削手段在與Y軸方向直交的X軸方向上相對地移動。
該磨削輪包含磨削輪基台，以及在該磨削輪基台之下表面外周部配置成環狀的磨削砥石，且將該配置成環狀的磨削砥石的外徑設定成比矩形基板的短邊還要小。
較理想的是，在工作夾台上配置有用來夾持被保持於工作夾台上之矩形基板的夾持手段。較理想的是，磨削裝置具備將用以切削被保持於工作夾台上之矩形基板的切削刀裝設成可旋轉的切削手段。
依據第4項記載之發明，是提供一種使用第3項所記載之磨削裝置以磨削矩形基板的矩形基板之磨削方法，
該矩形基板之磨削方法的特徵在於其具備：切削步驟，以該切削手段之該切削刀於被保持於該工作夾台之矩形基板形成深度未達磨削深度的切削溝，以緩和矩形基板的內部應力；以及磨削步驟，在該切削步驟實施後，磨削被保持於該工作夾台之矩形基板。
較理想的是，以該切削手段之該切削刀形成深度未達磨削深度的切削溝之時，是以該夾持手段夾持矩形基板，並在已形成切削溝之後解除該夾持手段。
依據本發明之磨削裝置，由於將配置成環狀的磨削砥石之外徑設定為比矩形基板之短邊還要小，因此可以抑制磨削輪的大型化並且使磨削輪的更換變得容易。又，因為可以將磨削輪做成小型，所以可以抑制磨削裝置的大型化。
此外，由於具備夾持手段，因此就算是已彎曲的矩形基板也能保持於工作夾台上，並且由於具備切削手段，因此可以緩和矩形基板的內部應力而矯正彎曲，就算解除夾持手段也能以工作夾台的吸引力保持矩形基板。
2‧‧‧磨削裝置
4‧‧‧基座
6‧‧‧支柱
8、18‧‧‧導軌
10‧‧‧Z軸移動塊
11‧‧‧矩形封裝基板
11a‧‧‧封裝基板之正面
11b‧‧‧封裝基板之背面
11c‧‧‧磨削區域
12、22‧‧‧滾珠螺桿
13‧‧‧基板
14、24‧‧‧脈衝馬達
15‧‧‧分割預定線
16‧‧‧Z軸移動機構(磨削單元進給機構)
17‧‧‧晶片形成部
19‧‧‧半導體晶片
20‧‧‧支撐塊
21‧‧‧樹脂(密封樹脂)
23‧‧‧切削溝
26‧‧‧X軸移動機構
28‧‧‧磨削單元(磨削手段)
30、50‧‧‧主軸殼體
32、52‧‧‧主軸
34‧‧‧馬達
36‧‧‧輪座
38‧‧‧磨削輪
40‧‧‧輪基台
42‧‧‧磨削磨石
44‧‧‧切削單元(切削手段)
46‧‧‧固定構件
48‧‧‧移動構件
54‧‧‧切削刀
56‧‧‧工作夾台機構
58‧‧‧工作夾台
58a‧‧‧保持面
60‧‧‧防水蓋
62、64‧‧‧伸縮囊
66‧‧‧操作面板
68‧‧‧夾具(夾持手段)
A‧‧‧晶圓裝卸位置
B‧‧‧磨削位置
a、b、Y1、Y2‧‧‧箭頭
X、Y、Z‧‧‧方向
圖1是本發明實施形態之磨削裝置的立體圖。
圖2(A)是封裝基板的表面側立體圖，圖2(B)是封裝基板的背面側立體圖，圖2(C)是封裝基板的局部放大側面圖。
圖3(A)~(C)是顯示切削步驟的示意平面圖。
圖4(A)是磨削方法的示意立體圖，圖4(B)是顯示第1實施形態之磨削方法的示意平面圖。
圖5(A)是顯示第2實施形態之磨削方法的示意平面圖，圖5(B)是顯示第3實施形態之磨削方法的示意平面圖，圖5(C)是顯示第4實施形態之磨削方法的示意平面圖。
以下，參照圖式詳細地說明本發明之實施形態。參照圖1，所示為本發明之實施形態的磨削裝置2的外觀立體圖。4為磨削裝置2的基座，基座4的後方直立設置有支柱6。
在支柱6上固定有於上下方向上延伸的一對導軌8。受到此一對導軌8導引，以透過由滾珠螺桿12與脈衝馬達14所構成的Z軸移動機構16將Z軸移動塊10配置成可在Z軸方向(上下方向)上移動。
Z軸移動塊10上固定有於X軸方向上延伸的一對導軌18。受到此一對導軌18導引，以透過由滾珠螺桿22與脈衝馬達24所構成的X軸移動機構26將支撐塊20配置成可在X軸方向上移動。
支撐塊20上支撐有磨削單元(磨削手段)28。磨削單元28包含主軸殼體30、可旋轉地被收容在主軸殼體30內的主軸32、旋轉驅動主軸32的馬達34、固定於主軸32前端的輪座36，以及可裝卸地裝設於輪座36上的磨削輪38。
如圖4(A)所示，磨削輪38是由環狀的輪基台40，
與於輪基台40之下表面外周部黏貼成環狀的複數個磨削砥石42所構成。配置成環狀的磨削砥石42之外徑是設定成比圖2所示之封裝基板11之短邊還要小。
支撐塊20上搭載有切削單元(切削手段)44。切削單元44之固定構件46被固定於支撐塊20，且透過汽缸等將移動構件48安裝成可相對於此固定構件46在Z軸方向上移動。
移動構件48上固定有主軸殼體50，並將主軸52可旋轉地收容於主軸殼體50內，主軸52是藉由收容於主軸殼體50中的圖未示之馬達而被旋轉驅動。主軸52之前端部裝設有切削刀54。
基座4上配置有工作夾台機構56。工作夾台機構56具有工作夾台58，且工作夾台58可旋轉，並且可藉由未圖示之移動機構而於Y軸方向上在晶圓裝卸位置A與面對磨削單元28的磨削位置B之間移動。
工作夾台58具有由多孔陶瓷等多孔性構件所形成的保持面58a。在工作夾台58的四個角上配置有用來夾持固定已翹曲的(已彎曲的)矩形基板的四個角的夾具(夾持手段)68。
在工作夾台58之周圍配置有防水蓋60，且涵蓋這個防水蓋60與基座4之前端部及後端部之範圍配置有伸縮囊62、64。基座4的前方側上配置有供磨削裝置2之操作人員輸入磨削條件等的操作面板66。
參照圖2(A)，所示為CSP基板等封裝基板11的正
面側立體圖。圖2(B)為封裝基板11的背面側立體圖。在印刷電路板或金屬框架等基板13之正面上形成有被形成為格子狀的複數條分割預定線15，且在以分割預定線15所劃分的各個區域中界定形成有晶片形成部17。
在一個個的晶片形成部17上形成有複數個電極。在晶片形成部17的背面側上以DAF(Die Attach Film)黏貼有半導體晶片19。如圖2(C)所示，搭載於基板13之背面側的半導體晶片19是以樹脂21密封。封裝基板11具有例如500mm×700mm的尺寸。
在本實施形態之磨削裝置2中，是以具有矩形之保持面58a的工作夾台58吸引保持封裝基板11之表面11a側，並使背面的樹脂21露出再以磨削輪38將樹脂21磨削而使薄化至預定之厚度。
本實施形態之磨削裝置2的其中一項特徵為具備將切削刀54裝設成可旋轉的切削單元44。由於具備切削單元44，因此可藉由以切削刀54在封裝基板11之背面11b的密封樹脂21上形成未達磨削深度之深度的切削溝，來緩和封裝基板11的內部應力而矯正翹曲(彎曲)。
本實施形態之磨削裝置的其他特徵是在矩形的工作夾台58之四個角上都設置有夾具68。藉由在工作夾台58上配置有夾具68，可實施將具有翹曲的封裝基板等矩形基板之四個角夾持後再以工作夾台58來吸引保持矩形基板，並在密封樹脂21上形成切削溝以緩和內部應力的切削步驟。
以下，參照圖3乃至圖5，對使用了上述實施形態之磨削裝置2的矩形基板之磨削方法作說明。本實施形態之磨削裝置2尤其是在應用於具有翹曲(彎曲)的矩形基板時，特別能夠發揮其效果。
在封裝基板11具有翹曲的情況中，以磨削單元28磨削封裝基板11之密封樹脂21前，會實施切削封裝基板11之密封樹脂21，以緩和內部應力而矯正翹曲的切削步驟。
在這個切削步驟中，如圖3(A)所示，是將封裝基板11搭載於工作夾台58上，並藉由以夾具68夾持封裝基板11，來矯正封裝基板11的翹曲，並以工作夾台58之保持面58a吸引保持封裝基板11之表面11a側，而使背面11b之封裝樹脂21露出。
然後，使切削單元44之高速旋轉的切削刀54朝封裝基板11之密封樹脂21切入未達磨削深度之深度，並藉由X軸移動機構26將封裝基板11加工進給，以在封裝基板11之密封樹脂21上形成切削溝23。
作動圖未示之工作夾台58之移動機構，一邊將工作夾台58於Y軸方向上以預定間距(pitch)分度進給，一邊在封裝基板11之密封樹脂21上形成複數條切削溝23。
像這樣在封裝基板11之密封樹脂21上形成複數條切削溝23後，就可緩和封裝基板11之密封樹脂21之內部應力，而矯正封裝基板11之翹曲(彎曲)。
以切削單元44之切削刀54所進行的切削溝23之形成，如圖3(B)所示，可以形成於封裝基板11之長邊方向，
或者也可以如圖3(C)所示，做成將切削溝23形成於長邊方向及短邊方向的兩個方向上。
如圖3(C)所示，若是在封裝基板11之密封樹脂21上朝長邊方向及短邊方向的兩個方向都形成複數條切削溝23時，可緩和密封樹脂21之內部應力而對封裝基板11之翹曲的矯正更有效。
由於藉由實施切削步驟，封裝基板11之翹曲就會受到矯正，因此可解除夾具68，並以工作夾台58之吸引保持面58a來吸引保持封裝基板11。
因此，可如圖4(A)所示，實施磨削步驟，其為以圖未示之工作夾台58吸引保持封裝基板11之表面11a側，並將朝箭頭b方向旋轉的磨削單元38推抵於封裝基板11之背面11b的密封樹脂21上，以將密封樹脂21磨削到預定厚度。
關於此磨削步驟，將參照圖4(B)至圖5(C)來進行說明。此外，這些圖中，省略了吸引保持封裝基板11的工作夾台58。
參照圖4(B)，所示為顯示第1實施形態之磨削方法的示意平面圖。在此第1實施形態之磨削方法中，是在使保持封裝基板11的工作夾台58朝箭頭a所示之方向以例如300rpm旋轉時，使磨削輪38朝箭頭b所示之方向以例如6000rpm旋轉，並且驅動磨削單元進給機構16以使磨削輪38之磨削砥石42接觸於封裝基板11之背面11b的密封樹脂21。
接著，一邊藉由工作夾台58之移動機構使封裝基板11在Y軸方向上搖動(來回活動)，一邊磨削封裝基板11之
密封樹脂21。由於是一邊使封裝基板11在Y軸方向上搖動一邊磨削，因此可以使用直徑較小的磨削輪38磨削封裝基板11之背面11b的整個密封樹脂21。
參照圖5(A)，所示為顯示本發明第2實施形態之磨削方法的示意平面圖。在本實施形態之磨削方法中，是將磨削輪38之磨削砥石42定位成通過保持於工作夾台58上之封裝基板11的旋轉中心，而在使工作夾台58以例如300rpm旋轉時使磨削輪38以例如6000rpm旋轉，以磨削封裝基板11之背面11b的中央部。
磨削中央部後，藉由工作夾台58之移動機構一邊使磨削輪38從封裝基板11之旋轉中心離開(亦即一邊使工作夾台58往箭頭Y1方向移動)一邊磨削封裝基板11之整個背面。在圖5(A)中11c表示磨削區域。
參照圖5(B)，所示為顯示本發明第3實施形態之磨削方法的示意平面圖。在本實施形態之磨削方法中，是藉由工作夾台58之移動機構將磨削輪38定位於被保持在工作夾台58上的封裝基板11之最外周，並一邊使得工作夾台58朝箭頭a方向以例如300rpm旋轉一邊使磨削輪38朝箭頭b方向以例如6000rpm旋轉，以磨削封裝基板11之背面11b的最外周。
接著，一邊使工作夾台58往箭頭Y2方向移動(亦即使磨削輪38從封裝基板11的最外周朝向旋轉中心相對地移動)，一邊磨削封裝基板11之背面11b的整個面。圖5(B)中11c表示磨削區域。
參照圖5(C)，所示為顯示本發明第4實施形態之磨削方法的示意平面圖。在本實施形態之磨削方法中，是藉由工作夾台58之移動機構及磨削單元28之X軸移動機構26，將磨削輪38定位於沿著被保持在工作夾台58上之封裝基板11的其中一方之側部的端部上，在不使工作夾台58旋轉的情形下使磨削輪38朝箭頭b方向以例如6000rpm旋轉，並使工作夾台58往箭頭Y2方向移動，以磨削封裝基板11之背面11b的密封樹脂21。接著，藉由X軸移動機構26將磨削單元28於X軸方向上分度(index)進給，以用同樣的方式磨削封裝基板11之背面11b的未磨削區域。
在上述之各實施形態中，雖然已經說明了將本發明之磨削方法對矩形的封裝基板11進行應用之例，但是被磨削物並不受限於此，本發明之磨削方法不僅適用於具有翹曲的大型之封裝基板，在磨削具有翹曲之大型的矩形基板的正面或背面的用途上也可同樣地應用。
2‧‧‧磨削裝置
4‧‧‧基座
6‧‧‧支柱
8、18‧‧‧導軌
10‧‧‧Z軸移動塊
12、22‧‧‧滾珠螺桿
14、24‧‧‧脈衝馬達
16‧‧‧Z軸移動機構(磨削單元進給機構)
20‧‧‧支撐塊
26‧‧‧X軸移動機構
28‧‧‧磨削單元(磨削手段)
30、50‧‧‧主軸殼體
32、52‧‧‧主軸
34‧‧‧馬達
36‧‧‧輪座
38‧‧‧磨削輪
44‧‧‧切削單元(切削手段)
46‧‧‧固定構件
48‧‧‧移動構件
54‧‧‧切削刀
56‧‧‧工作夾台機構
58‧‧‧工作夾台
58a‧‧‧保持面
60‧‧‧防水蓋
62、64‧‧‧伸縮囊
66‧‧‧操作面板
68‧‧‧夾具(夾持手段)
A‧‧‧晶圓裝卸位置
B‧‧‧磨削位置
X、Y、Z‧‧‧方向
Claims (5)
- 一種磨削裝置，是磨削矩形基板之正面或背面之磨削裝置，其特徵在於具備：工作夾台，具有吸引保持矩形基板之保持面；磨削手段，將用以磨削被保持於該工作夾台上之矩形基板的磨削輪支撐成可旋轉；磨削進給手段，相對於該工作夾台之保持面將該磨削手段於垂直方向上磨削進給；Y軸移動手段，將該工作夾台與該磨削手段於Y軸方向上在裝卸矩形基板之裝卸區域與磨削矩形基板之磨削區域之間相對地移動；以及X軸移動手段，使該工作夾台與該磨削手段在與Y軸方向直交的X軸方向上相對地移動，該磨削輪包含磨削輪基台，以及在該磨削輪基台之下表面外周部配置成環狀的磨削砥石，且將該配置成環狀的磨削砥石之外徑設定成比矩形基板的短邊還要小。
- 如請求項1之磨削裝置，其中在該工作夾台上配置有用來夾持被保持於該工作夾台上之矩形基板的夾持手段。
- 如請求項1或2之磨削裝置，其還具備切削手段，該切削手段將用以切削被保持於該工作夾台上之矩形基板的切削刀裝設成可旋轉。
- 一種矩形基板之磨削方法，是使用請求項3之磨削裝置 來磨削矩形基板的矩形基板之磨削方法，其特徵在於具備：切削步驟，以該切削手段之該切削刀於被保持於該工作夾台之矩形基板形成深度未達磨削深度的切削溝，以緩和矩形基板之內部應力；以及磨削步驟，在該切削步驟實施後，磨削被保持於該工作夾台之矩形基板。
- 如請求項4之磨削方法，其中，以該切削手段之該切削刀形成深度未達磨削深度的切削溝之時，是以該夾持手段夾持矩形基板，並在已形成切削溝之後解除該夾持手段。
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