TWI824024B - 矩形基板的磨削方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]在磨削矩形基板的情況下，即使不進行工作台的旋轉等的複雜的控制，仍可將磨削後的矩形基板的厚度偏差抑制得較小。 [解決手段]一種矩形基板的磨削方法，具備以下步驟：藉由已裝設在旋轉之主軸的磨石，來磨削工作台之與矩形基板相同形狀的矩形的保持面，並藉由起因於矩形保持面的邊或對角線的長度不同之磨石的磨削面積的變化來使工作台保持面形成為彎曲面；將矩形基板保持在磨削後工作台保持面；及藉由磨石來將保持於工作台保持面的矩形基板的背面以彎曲面的狀態來磨削，又，在保持面磨削步驟中，對具備有與矩形基板相同形狀之矩形保持面的工作台的保持面同樣地形成磨削矩形基板時產生之起因於磨削面積差異之矩形基板背面的彎曲，藉此使磨削後之矩形基板的厚度精度提升。

Description

矩形基板的磨削方法
發明領域
本發明是關於一種矩形基板的磨削方法。
發明背景
在半導體元件的製造過程中，是將形成有LSI等電路的複數個半導體晶片安裝在印刷電路基板等上，而在將半導體晶片的電極焊接(bonding)連接在基板的電極上之後，藉由以樹脂密封正面或背面以形成CSP(晶片尺寸封裝，Chip Size Package)基板等之封裝基板。
隨著近年來的電子機器的小型化、薄型化，半導體元件也被期望能夠小型化、薄型化，並在半導體元件的製造過程中，將半導體晶片已被樹脂密封的封裝基板的樹脂密封面磨削並薄化來製造。這樣的封裝基板也有形成為矩形(正方形及長方形)的情形，且在矩形基板的磨削中，是使旋轉之磨削磨石對已吸引保持於工作夾台之矩形基板的上表面接觸。並且，將磨削磨石所進行之磨削持續進行到矩形基板成為所期望的厚度為止。
在成為磨削對象的矩形基板中，是成為在磨削中接觸之磨削磨石的磨削面積(磨削磨石碰抵於矩形基板的面積)在矩形基板內變廣或變窄而差異很大。藉由所述 之差異，對矩形基板的磨削負荷也會變化，在磨削磨石對矩形基板之磨削面積已變廣的狀態下，是磨削負荷變大而磨削力降低且磨削後之矩形基板的厚度變得比其他地方厚，而在磨削磨石對矩形基板之磨削面積變窄的狀態下，是磨削負荷變小而磨削力上升且磨削後之矩形基板的厚度變得比其他地方薄。
因為像這樣在矩形基板內於磨削力上產生變化，所以有下述問題：磨削後的矩形基板的厚度產生很大的偏差。特別是，因為長方形的基板會因短邊、長邊、對角線的長度差變得較大，而在長方形基板內於磨削力產生更大的變化，所以有下述問題：導致磨削後之長方形基板的厚度偏差產生得更大。
為了對應處理此問題，有以下技術：隨著磨削磨石朝對磨削磨石而磨削面積變大之矩形基板的對角線方向接近，使工作夾台的旋轉速度高速化，且隨著磨削磨石從矩形基板的對角線方向遠離，使工作夾台的旋轉速度低速化，而使每單位時間之磨削面積等同，藉此抑制厚度偏差(參照例如專利文獻1)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利第6292958號公報
發明概要
但是，在專利文獻1所記載的技術中，因為必須使磨削裝置針對工作夾台的旋轉或磨削磨石的旋轉等進行複雜的控制而成為問題。
據此，在磨削矩形基板的情況中，有以下課題：即使磨削裝置未進行針對工作夾台的旋轉等的複雜的控制，仍然可將磨削後的矩形基板的厚度偏差抑制得較小。
用於解決上述課題的本發明是一種矩形基板的磨削方法，其是將矩形基板的背面磨削至所期望之成品厚度，前述矩形基板的磨削方法的特徵在於：具備以下步驟：保持面磨削步驟，藉由磨削單元之以馬達旋轉驅動的主軸上所裝設的磨削磨石，來磨削工作夾台之與該矩形基板相同形狀的矩形的保持面，並藉由起因於該矩形的保持面的邊或對角線的長度不同之該磨削磨石的磨削面積的變化來使該工作夾台的保持面形成為彎曲面；保持步驟，將該矩形基板的正面保持在已在該保持面磨削步驟中被磨削之該工作夾台的保持面上；及矩形基板磨削步驟，藉由已裝設於該磨削單元的磨削磨石來將保持於該工作夾台之保持面的該矩形基板的背面以彎曲面的狀態來磨削，又，在該保持面磨削步驟中，對具備有與該矩形基板相同形狀之矩形的該保持面的工作夾台的該保持面，預先同樣地形成磨削該矩形基板時產生之起因於磨削面積差異 的該背面的彎曲，藉此使磨削後之該矩形基板的厚度精度提升。
前述工作夾台的保持面宜與前述矩形基板為相同材質。
本發明之矩形基板的磨削方法因為具備以下步驟：保持面磨削步驟，藉由磨削單元之以馬達旋轉驅動的主軸上所裝設的磨削磨石，來磨削(自磨，Self grind)工作夾台之與矩形基板相同形狀的矩形的保持面，並藉由起因於矩形的邊或對角線的長度不同之磨削磨石的磨削面積的變化來使工作夾台的保持面形成為彎曲面；保持步驟，將矩形基板的正面保持在已在保持面磨削步驟中被磨削之工作夾台的保持面上；及矩形基板磨削步驟，藉由已裝設於磨削單元的磨削磨石來將保持於工作夾台之保持面的矩形基板的背面以彎曲面的狀態來磨削，所以變得可藉由在保持面磨削步驟中，對具備有與矩形基板相同形狀之矩形的保持面的工作夾台的保持面，預先同樣地形成磨削矩形基板時產生之起因於磨削面積差異的矩形基板的背面之彎曲，而使磨削後之矩形基板的厚度精度提升。
因為藉由將工作夾台的保持面設成與矩形基板相同材質，而可以在矩形基板磨削步驟中，將磨削矩形基板時之磨削加工條件設定成與保持面磨削步驟中的磨削加工條件同樣，所以變得可更順利且容易地實施矩形基板磨削步驟。
2:磨削單元
21:主軸
22:馬達
23:安裝座
24:磨削輪
24a:磨削磨石
24b:輪基台
3:工作夾台
30:基部
31、32:凸部
31a、32a:保持面
311a、322a:保持面
W:矩形基板
Wa:矩形基板的正面
Wb:矩形基板的背面
X、Y、Z、±X、±Y、±Z:方向
圖1(A)是顯示工作夾台之一例的平面圖。圖1(B)是顯示工作夾台之一例的立體圖。
圖2(A)是用於說明保持面磨削步驟之從凸部的短邊方向觀看工作夾台及磨削單元的側面圖。圖2(B)是用於說明保持面磨削步驟之從凸部的長邊方向觀看工作夾台及磨削單元的側面圖。
圖3(A)是保持面磨削步驟實施後之從短邊方向觀看工作夾台的凸部的側面圖。圖3(B)是保持面磨削步驟實施後之從長邊方向觀看工作夾台的凸部的側面圖。
圖4(A)是用於說明矩形基板磨削步驟之從凸部的短邊方向觀看保持有矩形基板之工作夾台及磨削單元的側面圖。圖4(B)是用於說明矩形基板磨削步驟之從凸部的長邊方向觀看保持有矩形基板之工作夾台及磨削單元的側面圖。
圖5是用於說明以往的矩形基板的磨削方法中的問題點的立體圖。
用以實施發明之形態
以下，針對本發明之矩形基板的磨削方法的各步驟進行說明。
(1)保持面磨削步驟
在圖1(A)、(B)中所示之工作夾台3具備有例如其外形為圓形板狀且由樹脂或合金等所構成的基部30，於基部30 的上表面突出設置有平面視角下矩形狀的凸部31及凸部32。再者，矩形是包含正方形及長方形。在本實施形態中，雖然將凸部31及凸部32在基部30之上表面並在凸部31及凸部32的短邊方向(X軸方向)隔著預定間隔而配設有2個，但是亦可為例如將矩形狀的凸部在基部30的上表面於水平面(X軸Y軸平面)方向上等間隔隔開而配設4個或6個、或是1個。
例如，凸部31(32)的短邊方向長度為69mm，長邊方向長度成為232mm。
例如，凸部31(32)是由樹脂或合金等的材料所構成，且在厚度方向上貫通形成有複數個吸引溝或複數個吸引孔，並將該吸引溝或吸引孔透過形成於基部30內之流路而連通到未圖示之吸引源。並且，將因吸引源進行吸引而產生之吸引力傳達到隔著吸引溝或吸引孔之凸部31(32)的上表面即保持面31a(32a)，藉此工作夾台3在保持面31a(32a)上吸引保持矩形基板W。
在圖1(A)、(B)中，工作夾台3的保持面31a及保持面32a是被磨削前的狀態，且是成為大致平坦面。
凸部31(32)之構成並非限定於上述例子之構成。凸部31(32)亦可具備有例如由多孔構件等所構成而吸附保持矩形基板W之矩形板狀的吸附部、及以嵌入有吸附部之狀態圍繞並支撐吸附部的框體。吸附部是透過形成於基部30內之流路而連通到未圖示之吸引源，且將因吸引源進行吸引而產生之吸引力傳達至吸附部之露出面(凸部 31(32)的上表面)即矩形的保持面31a(32a)，藉此工作夾台3在2個保持面31a及保持面32a上分別吸引保持矩形基板W。
圖1(A)、(B)所示之矩形基板W在本實施形態中是由與凸部31(32)之保持面31a(32a)相同材質之樹脂或合金所構成的基板。矩形基板W亦可以是例如藉由樹脂而將形成有IC、LSI等之積體電路的晶片封裝的CSP(晶片尺寸封裝，Chip Size Package)、QFN(方形扁平無引線封裝，Quad Flat NON-Leaded Package)等的矩形基板、或玻璃或藍寶石等之硬質脆性材料的基板。
如圖2(A)、(B)所示，在本發明之矩形基板的磨削方法中，首先，以磨削單元2的磨削磨石24a磨削工作夾台3之平坦的保持面31a及保持面32a。
磨削單元2具備軸方向為Z軸方向的主軸21、使主軸21旋轉驅動之馬達22、連結於主軸21的下端側的安裝座23、及可裝卸地裝設於安裝座23的下表面的磨削輪24。磨削單元2是藉由未圖示之磨削進給機構而成為可在Z軸方向上往返移動。
磨削輪24具備有圓環狀的輪基台24b、及環狀地配設於輪基台24b的下表面的複數個大致長方體形狀的磨削磨石24a。磨削磨石24a是例如以適當的黏結劑來固接鑽石磨粒等而成形。
磨削輪24的直徑是例如設定得比工作夾台3之基部30的半徑更大，且比基部30的直徑更小。
例如，在主軸21的內部，於主軸21的軸方向貫通而形成有連通於磨削水供給源且成為磨削水的通道之未圖示的流路，流路是開口成可以在磨削輪24的底面朝向磨削磨石24a噴出磨削水。
在圖2(A)、(B)中，工作夾台3可對磨削單元2相對地在Y軸方向上往返移動，並且形成為可繞著通過工作夾台3之中心的Z軸方向的軸心而旋轉。
在保持面磨削步驟中，工作夾台3是往Y軸方向移動到磨削單元2的下方為止，並完成磨削單元2所具備之磨削輪24與凸部31之保持面31a及凸部32之保持面32a的對位。對位是以例如以下的方式進行：如圖2(A)、(B)所示，使磨削輪24的旋轉中心相對於工作夾台3的旋轉中心在水平方向上偏離相當於預定的距離，而使磨削磨石24a的旋轉軌道通過工作夾台3的旋轉中心。
在此，在圖1(A)、(B)中，是在如上述地完成了磨削單元2所具備之磨削輪24與凸部31之保持面31a及凸部32之保持面32a的對位的情況下，以顏色的濃淡來表示如下之程度：藉由起因於保持面31a及保持面32a的4邊或2條對角線的長度不同之旋轉的磨削磨石24a的磨削面積(磨削磨石24a碰抵於保持面31a(32a)的面積)的變化，工作夾台3之被磨削前的大致平坦的保持面31a及保持面32a有多容易被磨削磨石24a磨削之程度。
在圖1(A)、(B)中，凸部31(32)之保持面31a(32a)中顏色相對較濃之處是表示：由於在磨削中磨削 磨石24a對保持面31a(32a)的磨削面積變廣且磨削負荷增加而使磨削磨石24a的磨削力降低，因而難以被磨削之處。
在圖1(A)、(B)中，凸部31(32)之保持面31a(32a)中顏色相對較淡之處是表示：由於在磨削中磨削磨石24a對保持面31a(32a)的磨削面積變窄且磨削負荷減少而使磨削磨石24a的磨削力變高，因而容易被磨削之處。
如圖2(A)、(B)所示，伴隨於藉由馬達22來旋轉驅動主軸21，使磨削輪24繞著Z軸方向的軸心旋轉。又，藉由磨削單元2逐漸往-Z方向下降而使磨削磨石24a抵接於凸部31(32)的保持面31a(32a)之作法來進行磨削加工。在磨削中，因為工作夾台3也是繞著Z軸方向的軸心而旋轉，所以磨削磨石24a進行凸部31(32)的保持面31a(32a)的整面的磨削加工。
在例如磨削加工中，是讓磨削水通過主軸21中的流路來對磨削磨石24a與凸部31(32)的保持面31a(32a)之接觸部位供給，而冷卻、洗淨接觸部位。
藉由將上述磨削加工實施預定時間，如圖3(A)、(B)所示，並藉由起因於工作夾台3的保持面31a及保持面32a的4邊或2條對角線的長度不同之旋轉的磨削磨石24a的磨削面積的變化，而將保持面31a及保持面32a磨削成彎曲面。以後，將已成為彎曲面的保持面31a設為保持面311a，將已成為彎曲面的保持面32a設為保持面322a。
然後，磨削單元2上升，磨削磨石24a從保持面311a及保持面322a離開，而結束保持面磨削步驟。
圖3(A)、(B)所示之彎曲面即保持面311a及保持面322a的彎曲方式，是藉由圖1(A)、(B)所示之保持面31a及保持面32a之受到磨削磨石24a的磨削的容易程度(困難程度)而決定。
(2)保持步驟
接著，將2片矩形基板W的正面Wa各自保持在已在保持面磨削步驟中被磨削之工作夾台3的保持面311a及保持面322a上。也就是說，如圖4(A)、(B)所示，於短邊方向及長邊方向上對齊，並且設成讓矩形基板W的中心與凸部31(32)的保持面311a(322a)的中心大致一致，來將矩形基板W載置於保持面311a(322a)。然後，將藉由未圖示之吸引源所產生之吸引力傳達至保持面311a(322a)，藉此讓工作夾台3以保持面311a(322a)吸引保持矩形基板W。
已被吸引保持之矩形基板W是整體地順應於已成為彎曲面的保持面311a(322a)而使其背面Wb成為彎曲面。
(3)矩形基板磨削步驟
接著，藉由裝設於磨削單元2的磨削磨石24a將保持於工作夾台3之保持面311a(322a)的2片矩形基板W的背面Wb以彎曲面的狀態來磨削。
在矩形基板磨削步驟中，工作夾台3是往Y軸方向移動到磨削單元2的下方為止，並完成磨削單元2所具備之磨削輪24與2片矩形基板W的對位。對位是以例如以下的方式進行：如圖4(A)、(B)所示，使磨削輪24的旋轉中心相對於工作夾台3的旋轉中心在水平方向上偏離相當於預定的 距離，而使磨削磨石24a的旋轉軌道通過工作夾台3的旋轉中心。
然後，如圖4(A)、(B)所示，伴隨於藉由馬達22來旋轉驅動主軸21，使磨削輪24繞著Z軸方向的軸心旋轉。又，藉由磨削單元2逐漸往-Z方向下降而使磨削磨石24a抵接於各個矩形基板W的背面Wb之作法來進行磨削加工。在磨削中，因為工作夾台3也是繞著Z軸方向的軸心而旋轉，所以磨削磨石24a進行各個矩形基板W的已彎曲之狀態的背面Wb的整面的磨削加工。
在例如磨削加工中，是讓磨削水通過主軸21中的流路來對磨削磨石24a與各個矩形基板W之已彎曲的狀態的背面Wb之接觸部位供給，而冷卻、洗淨接觸部位。
在本實施形態中，因為矩形基板W為由和凸部31(32)的保持面311a(322a)相同材質的樹脂或合金所構成的基板，所以在矩形基板磨削步驟中，可以直接照樣適用先實施之保持面磨削步驟中的磨削加工條件(磨削單元2之往-Z方向的磨削進給速度、磨削輪24的旋轉速度、及工作夾台3的旋轉速度等)。
另一方面，在矩形基板W為由和凸部31(32)的保持面311a(322a)不同的材質所構成的基板的情況下，在矩形基板磨削步驟中，是適當變更先實施之保持面磨削步驟中的磨削加工條件(磨削單元2之往-Z方向的磨削進給速度、磨削輪24的旋轉速度、及工作夾台3的旋轉速度等)。
在此，針對例如，如以往之矩形基板的磨削 方法，在圖5所示之未磨削之工作夾台3的保持面31a(32a)吸引保持矩形基板W並進行矩形基板W的背面Wb的磨削之情況下的問題點來說明。
在圖5中，是以如下的方式進行對位：使磨削輪24的旋轉中心相對於保持有2片矩形基板W的工作夾台3的旋轉中心在水平方向上偏離相當於預定的距離，而使磨削磨石24a的旋轉軌道通過工作夾台3的旋轉中心。在此狀態下，藉由磨削單元2逐漸往-Z方向下降而使旋轉之磨削磨石24a抵接於各個矩形基板W的背面Wb之作法來進行磨削加工。在磨削中，因為工作夾台3也是繞著Z軸方向的軸心而旋轉，所以磨削磨石24a進行各個矩形基板W的背面Wb的整面的磨削加工。
在圖5中，是以顏色的濃淡來表示如下之程度：藉由起因於矩形基板W的4邊或2條對角線的長度不同之旋轉的磨削磨石24a的磨削面積(磨削磨石24a碰抵於矩形基板W的面積)的變化，矩形基板有多容易被磨削磨石24a磨削之程度。
在圖5中，在以平坦之保持面31a(32a)所保持的矩形基板W的背面Wb中顏色相對較濃之處是表示：由於磨削磨石24a的磨削面積變廣且磨削負荷增加而使磨削磨石24a的磨削力降低，因而難以被磨削之處。
在圖5中，在以平坦之保持面31a(32a)所保持的矩形基板W的背面Wb中顏色相對較淡之處是表示：由於磨削磨石24a對矩形基板W的背面Wb的磨削面積變窄且磨削負 荷減少而使磨削磨石24a的磨削力變高，因而容易被磨削之處。
從而，在以往的矩形基板的磨削方法中，磨削後之矩形基板W是背面Wb的顏色較濃之處會變厚、背面Wb的顏色較淡之處會變薄而使磨削厚度的均一性低落，也就是說，可能產生以下問題：在磨削後之矩形基板W中存在有起因於磨削磨石24a的磨削面積差異的背面Wb之彎曲。
另一方面，在本發明之矩形基板的磨削方法中，具備：保持面磨削步驟，藉由磨削單元2之以馬達22旋轉驅動的主軸21上所裝設的磨削磨石24a，來磨削工作夾台3之與矩形基板W相同形狀的矩形的保持面31a(32a)，並藉由起因於矩形的保持面31a(32a)的邊或對角線的長度不同之磨削磨石24a的磨削面積的變化來使工作夾台3的保持面31a(32a)形成為已彎曲之保持面311a(322a)；保持步驟，將矩形基板W的正面Wa保持在已在保持面磨削步驟中被磨削之工作夾台3的保持面311a(322a)上；及矩形基板磨削步驟，藉由已裝設於磨削單元2的磨削磨石24a來將保持於工作夾台3之保持面311a(322a)的矩形基板W的背面Wb以彎曲面的狀態來磨削，又，在保持面磨削步驟中，對具備有與矩形基板W相同形狀之矩形的保持面31a(32a)的工作夾台3的保持面31a(32a)，預先同樣地形成磨削矩形基板W時產生之起因於磨削面積差異的背面Wb的彎曲，藉此變得可使磨削後之矩形基板W的厚度精度提升。
也就是說，在矩形基板磨削步驟中，可以利用如下的狀態來進行磨削：將以往為較難以被磨削之矩形基板W的背面Wb中的某個區域，對磨削磨石24a的磨削面相對地提高到比其他區域更上方的狀態，並且將以往為較容易被磨削之矩形基板W的背面Wb中的某個區域，對磨削磨石24a的磨削面相對地下降到比其他區域更下方的狀態。從而，比起如以往地以工作夾台3之平坦的保持面31a(32a)來吸引保持矩形基板W而進行磨削的情況，本發明之磨削方法中的情況變得較容易以磨削磨石24a局部地磨削矩形基板W的背面Wb中的較難以被磨削之區域。又，比起如以往地以工作夾台3之平坦的保持面31a(32a)來吸引保持矩形基板W並進行磨削的情況，本發明之磨削方法中的情況變得較難以以磨削磨石24a局部地磨削矩形基板W的背面Wb中的較容易被磨削之區域。其結果，可在圖4(A)、(B)所示之矩形基板W的背面Wb整面上施行均一的磨削加工。
在將矩形基板W的背面Wb磨削至矩形基板W成為所期望之成品厚度為止後，使磨削單元2上升，讓磨削磨石24a從2片矩形基板W離開，而結束矩形基板磨削步驟。此外，藉由解除由工作夾台3所進行之矩形基板W的吸引保持，被保持成順應於已彎曲之保持面311a(322a)的矩形基板W，讓背面Wb在保持面311a(322a)上成為大致平坦的狀態。
再者，本發明之矩形基板的磨削方法並非限 定於上述實施形態之方法，又，關於附加圖式所圖示之磨削單元2及工作夾台3的構成等，亦非限定於此，且可在能夠發揮本發明的效果的範圍內適當變更。
2:磨削單元
21:主軸
22:馬達
23:安裝座
24:磨削輪
24a:磨削磨石
24b:輪基台
3:工作夾台
30:基部
31、32:凸部
311a、322a:已彎曲之保持面(彎曲面)
W:矩形基板
Wa:矩形基板的正面
Wb:矩形基板的背面
X、Y、±X、±Y、±Z:方向

Claims (2)

  1. 一種矩形基板的磨削方法，是將矩形基板的背面磨削至所期望之成品厚度，前述矩形基板的磨削方法的特徵在於：具備以下步驟：保持面磨削步驟，藉由磨削單元之以馬達旋轉驅動的主軸上所裝設的磨削磨石，來磨削工作夾台之與該矩形基板相同形狀的矩形的保持面，並藉由起因於該矩形的保持面的邊或對角線的長度不同之該磨削磨石的磨削面積的變化來使該工作夾台的保持面形成為彎曲面；保持步驟，將該矩形基板的正面保持在已在該保持面磨削步驟中被磨削之該工作夾台的保持面上；及矩形基板磨削步驟，藉由已裝設於該磨削單元的磨削磨石來將保持於該工作夾台之保持面的該矩形基板的背面以彎曲面的狀態來磨削，在該保持面磨削步驟中，對具備有與該矩形基板相同形狀之矩形的該保持面的工作夾台的該保持面，預先同樣地形成磨削該矩形基板時產生之起因於磨削面積差異的該背面的彎曲，藉此使磨削後之該矩形基板的厚度精度提升。
  2. 如請求項1之矩形基板的磨削方法，其中前述工作夾台的保持面是與前述矩形基板為相同材質。
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