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公開番号2019181655
公報種別公開特許公報(A)
公開日20191024
出願番号2018079166
出願日20180417
発明の名称切削装置
出願人株式会社ディスコ
代理人個人,個人
主分類B24B 27/06 20060101AFI20190927BHJP(研削;研磨)
要約【課題】切削ブレードの先端状態の異常をリアルタイムで検出すること。
【解決手段】切削装置が、切削ブレード(51)の外周部(53)に向けてレーザー検出光を照射するレーザー検出光照射部(61)と、レーザー検出光が切削ブレードの外周部で反射した反射光を検出する反射光検出部(65)と、反射光検出部で検出された反射光の強度が閾値を超えると切削ブレードの先端状態が異常であると判断する判断部(66)とを備える構成にした。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための回転軸に装着された円環状の切れ刃部を有する切削ブレードを備える切削手段と、該切削ブレードの該切れ刃部の状態を検出するブレード検出手段と、を備える切削装置であって、
該ブレード検出手段は、
該切れ刃部の外周端を含む外周部に向けて該回転軸に対して直交する方向からレーザー検出光を照射するレーザー検出光照射部と、該レーザー検出光照射部から照射されたレーザー検出光が該切削ブレードの該外周部で反射する反射光を検出する反射光検出部と、該反射光検出部で検出された反射光の強度が閾値を超えると該切削ブレードの先端状態が異常であると判断する判断部と、を備える切削装置。
続きを表示(約 75 文字)【請求項2】
該レーザー検出光と同軸で圧縮エアーを該切削ブレードの先端に噴射させる圧縮エアー噴射手段を備える請求項1記載の切削装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、被加工物を切削する切削装置に関する。
続きを表示(約 10,000 文字)【背景技術】
【0002】
QFN(Quad Flat Non-leaded Package)等の半導体パッケージは、金属枠体に配置されたデバイスチップを樹脂等で封止したパッケージ基板を、切削ブレードでデバイスチップ毎に分割することで形成される(例えば、特許文献1参照)。この場合、切削ブレードでCu配線等の金属を切削する必要があるため、パッケージ基板の切削を繰り返していくと切削ブレードの先端に金属が付着して目詰まりを起こしてしまう。このため、定期的に切削ブレードに対してドレス作業を実施することで、切削ブレードの目詰まりを解消しながら切削することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2006−261525号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の切削装置では、切削ブレードに実際に目詰まりが起きているかが不明であるため、目詰まりが起きたまま半導体パッケージ等の被加工物を加工し続けて加工品質を悪化させるおそれがあった。目詰まりを起こすタイミングは、ある程度は実験的に求めることができるが、加工条件等によってバラツキがあり、切削ブレードに対して正確なタイミングでドレス作業を実施することが困難になっていた。このように、チッピング等で加工品質が悪化する前に、切削ブレードの先端状態の異常を確実に検出したいという要望があった。
【0005】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、切削ブレードの先端状態の異常をリアルタイムで検出することができる切削装置を提供することを目的の1つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様の切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための回転軸に装着された円環状の切れ刃部を有する切削ブレードを備える切削手段と、該切削ブレードの該切れ刃部の状態を検出するブレード検出手段と、を備える切削装置であって、該ブレード検出手段は、該切れ刃部の外周端を含む外周部に向けて該回転軸に対して直交する方向からレーザー検出光を照射するレーザー検出光照射部と、該レーザー検出光照射部から照射されたレーザー検出光が該切削ブレードの該外周部で反射する反射光を検出する反射光検出部と、該反射光検出部で検出された反射光の強度が閾値を超えると該切削ブレードの先端状態が異常であると判断する判断部と、を備える。
【0007】
この構成によれば、切削ブレードの外周部に向けてレーザー検出光が照射され、切削ブレードの外周部からの反射光が検出されて、反射光の強度から切削ブレードの先端形状の悪化が検出される。切削ブレードによって被加工物を切削している最中に、リアルタイムで切削ブレードの先端状態の異常を検出することができ、チッピング等で被加工物の加工品質が悪化する前に切削ブレードに対してドレス作業を実施することができる。よって、切削ブレードの先端状態の異常を解消しながら被加工物を良好に切削することができる。
【0008】
本発明の一態様の切削装置において、該レーザー検出光と同軸で圧縮エアーを該切削ブレードの先端に噴射させる圧縮エアー噴射手段を備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、切削ブレードの外周部に向けてレーザー検出光を照射して、反射光の強度からリアルタイムで切削ブレードの先端状態の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本実施の形態の切削装置の斜視図である。
本実施の形態の切削手段の斜視図である。
本実施の形態のブレード検出手段の模式図である。
本実施の形態の目詰まりの判断処理の一例を示す図である。
本実施の形態のブレード検出手段の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態の切削装置について説明する。図1は、本実施の形態の切削装置の斜視図である。なお、図1は、切削装置の一例を示すものであり、適宜変更が可能である。
【0012】
図1に示すように、切削装置1は、チャックテーブル21に保持された被加工物Wを切削するものであり、切削ブレード51の先端をドレッサボードDで目立てドレスするように構成されている。被加工物Wは、例えば、デバイスチップをパッケージングした上面視長方形状のパッケージ基板であり、配線基板上に実装したデバイスチップをモールド樹脂で封止して形成されている。被加工物Wの表面は分割予定ライン(不図示)によって区画されており、被加工物Wが分割予定ラインに沿って切削されることで個々のパッケージに分割される。
【0013】
切削装置1の基台11上には、チャックテーブル21をX軸方向に切削送りする切削送り手段15が設けられている。切削送り手段15は、基台11上に配置されたX軸方向に平行な一対のガイドレール16と、一対のガイドレール16にスライド可能に設置されたモータ駆動のX軸テーブル17とを有している。X軸テーブル17の背面側には、不図示のナット部が形成され、このナット部にボールネジ18が螺合されている。ボールネジ18の一端部に連結された駆動モータ19が回転駆動されることで、チャックテーブル21が一対のガイドレール16に沿ってX軸方向に切削送りされる。
【0014】
X軸テーブル17上には、被加工物Wを保持するチャックテーブル21がZ軸回りに回転可能に設けられている。チャックテーブル21には吸引源(不図示)に接続された保持治具22が設けられており、保持治具22に生じる負圧によって被加工物Wが吸引保持される。また、X軸テーブル17上には、ドレッサボードDを保持するサブチャックテーブル23が設けられている。切削ブレード51によってドレッサボードDが切り込まれることで、目立てドレス、整形ドレス等が実施されて、切削ブレード51の先端の目詰まりが解消されると共に形状修正される。
【0015】
基台11上には門型の立壁部12が立設されており、立壁部12には一対の切削手段41をY軸方向にインデックス送りするインデックス送り手段31と、一対の切削手段41をZ軸方向に切込み送りする切り込み送り手段36とが設けられている。インデックス送り手段31は、立壁部12の前面に配置されたY軸方向に平行な一対のガイドレール32と、一対のガイドレール32にスライド可能に設置されたY軸テーブル33とを有している。切り込み送り手段36は、Y軸テーブル33上に配置されたZ軸方向に平行な一対のガイドレール37と、一対のガイドレール37にスライド可能に設置されたZ軸テーブル38とを有している。
【0016】
Z軸テーブル38の下部には、切削ブレード51で被加工物Wを切り込む切削手段41が設けられている。Y軸テーブル33及びZ軸テーブル38の背面側には、それぞれナット部が形成され、これらナット部にボールネジ34、39が螺合されている。Y軸テーブル33用のボールネジ34、Z軸テーブル38用のボールネジ39の一端部には、それぞれ駆動モータ35、40が連結されている。駆動モータ35、40により、それぞれのボールネジ34、39が回転駆動されることで、切削手段41がガイドレール32に沿ってY軸方向に移動されると共に、ガイドレール37に沿ってZ軸方向に移動される。
【0017】
一対の切削手段41は、ハウジング42から突出した回転軸(不図示)の先端に切削ブレード51を回転可能に装着して構成される。切削ブレード51には、ダイヤモンド等の砥粒をボンド剤で結合した円環状の切れ刃部52(図2参照)が設けられている。このように構成された切削装置1では、被加工物Wの分割予定ラインに切削ブレード51が位置合わせされ、被加工物Wの外側で切削ブレード51が降ろされて高さ位置が調整される。そして、切削ブレード51が回転された状態で、切削ブレード51に対して被加工物Wが相対的に切削送りされることで分割予定ラインに沿って被加工物Wが切削される。
【0018】
ところで、金属配線、樹脂、粘着剤等を切削ブレード51で切削すると、切削を繰り返すうちに切削ブレード51が目詰まりしてしまう。この場合、切削ブレード51に対してドレッサボードDで目立てドレスを実施することで、切削ブレード51の目詰まりを解消して切削性能を回復することができる。しかしながら、被加工物Wのチッピングの発生や異常時のSEM観察の実施のように、被加工物Wの加工品質が悪化した後でなければ、切削ブレード51の目詰まり等を把握することができない。このため、切削ブレード51の先端状態のリアルタイムのモニタリングが求められている。
【0019】
そこで、本実施の形態では、目詰まりによって切削ブレード51の先端面で反射率が変わることに着目して、切削ブレード51の先端面にレーザー検出光を照射して、反射光の強度から切削ブレード51の先端状態をモニタリングしている。これにより、反射光の強度の変化から切削ブレード51の目詰まり等の異常を切削加工中に検出することができる。チッピング等で被加工物Wの加工品質が悪化する前に、切削ブレード51に対してドレス作業を実施して、切削ブレード51の目詰まりを防いで良好な切削性能を維持し続けることが可能になっている。
【0020】
以下、図2及び図3を参照して、切削ブレードの表面状態の検出構成について説明する。図2は、本実施の形態の切削手段の斜視図である。図3は、本実施の形態のブレード検出手段の模式図である。なお、図2及び図3は、切削手段及びブレード検出手段の一例を示すものであり、適宜変更が可能である。
【0021】
図2に示すように、切削手段41のハウジング42の前端部にはブレードカバー43が固定されている。ブレードカバー43は、切削ブレード51の略下半部を除いて、切削ブレード51の周囲をカバーしている。ブレードカバー43には、シャワーノズル44及びフロントノズル45が設けられている。シャワーノズル44によって切削ブレード51に前方から切削水が供給され、切削ブレード51の回転に巻き込まれた切削水によって前方から加工点が冷却及び洗浄される。フロントノズル45によって被加工物Wの表面に切削水が供給され、洗浄水によって被加工物Wに付着した切削屑が洗い流される。
【0022】
ブレードカバー43には、切削ブレード51を挟んで左右両側にL字状で一対のサイドノズル46が配設されている。一対のサイドノズル46の対向面には縦長のスリット47が形成されており、各スリット47によって左右両側から切削ブレード51に切削水が供給され、切削ブレード51の側面に当たった切削水によって側方から加工点が冷却及び洗浄される。また、ブレードカバー43の上部には、ブレード検出手段60からのレーザー検出光及び圧縮エアー噴射手段55からの圧縮エアーを、ブレードカバー43の内側の切削ブレード51の切れ刃部52に導くガイド孔48が形成されている。
【0023】
ブレード検出手段60によってガイド孔48を通じてレーザー検出光が切削ブレード51の切れ刃部52に照射され、切れ刃部52で反射した反射光の強度から切削ブレード51の切れ刃部52の状態を検出している。圧縮エアー噴射手段55によってレーザー検出光と同軸で圧縮エアーが切削ブレード51の先端に噴射される。上記したように、切削加工中は切削ブレード51の回転に切削水が巻き込まれるが、圧縮エアーによってレーザー検出光の照射位置の切削水が吹き飛ばされるため、切削水の供給時であってもレーザー検出光の照射が阻害されることがない。
【0024】
より詳細には、ガイド孔48から切削ブレード51に圧縮エアーが噴き付けられると、圧縮エアーによって切削水が押し退けられて、ガイド孔48から切削ブレード51の外周部53に向かうレーザー検出光の通り路が形成される。圧縮エアーの気流内をレーザー検出光が通過するため、切削水の水滴や切り屑がレーザー検出光に向けて飛散しても、圧縮エアーによって水滴や切り屑が外側に弾かれてレーザー検出光が遮られることがない。よって、切削水や切り屑の影響を受けることなく、切削ブレード51の外周部53で反射した反射光の強度を安定的に検出することができる。
【0025】
図3に示すように、ブレード検出手段60には、レーザー検出光照射部61、ハーフミラー62、レンズ63、64、反射光検出部65が設けられており、これらの部材によってレーザー検出光の光路が形成されている。レーザー検出光照射部61は切れ刃部52の外周端を含む外周部53の真上に位置付けられ、切削ブレード51の回転軸に対して直交する方向から切削ブレード51の外周部53に向けてレーザー検出光が照射される。すなわち、切削ブレード51の接線に直交し且つ切削ブレード51の回転中心に向かう方向からレーザー検出光が照射される。レーザー検出光は、ハーフミラー62、レンズ63を透過して切削ブレード51の外周部53に照射され、切削ブレード51の外周部53で表面状態に応じた反射率で反射される。
【0026】
レーザー検出光の反射光は、レンズ63を透過してハーフミラー62で反射光検出部65に向けて反射され、反射光検出部65によってレンズ64を透過した反射光が検出される。このとき、レーザー検出光と同軸で圧縮エアーが切削ブレード51の外周部53に向けて噴射されているため、切削水によってレーザー検出光の光路が遮られることがなく、レーザー検出光の反射光が精度よく検出されている。切削ブレード51の外周部53に切削屑が付着して目詰まりが生じると、切削屑の付着量に応じて外周部53での反射率が変化して、反射光検出部65で検出される反射光の強度が変化する。
【0027】
また、ブレード検出手段60には、反射光検出部65で検出された反射光の強度に応じて、切削ブレード51の先端状態の異常を判断する判断部66が設けられている。判断部66では、反射光の強度が閾値以下の場合には切削ブレード51の先端状態が正常と判断され、反射光の強度が閾値を超えると切削ブレード51の先端状態が異常と判断される。この場合、判断部66では、切削ブレード51に目詰まりした材質の反射率に応じて、反射率が高い材質の目詰まりを判断するための上限閾値と、反射率が低い材質の目詰まりを判断するための下限閾値とが使い分けられている。
【0028】
例えば、切削ブレード51(外周部53)の材質よりも反射率が高い金属等で切削ブレード51が目詰まりすると、金属の付着量に応じて反射光の強度が高くなるため、判断部66の判断基準として上限閾値が使用される。一方で、切削ブレード51(外周部53)の材質よりも反射率が低い樹脂や粘着剤等で切削ブレード51が目詰まりすると、樹脂の付着量に応じて反射光の強度が低くなるため、判断部66の判断基準として下限閾値が使用される。したがって、反射光の強度が閾値を超えるとは、反射光の強度が上限閾値を上回る場合だけでなく、反射光の強度が下限閾値を下回る場合を含んでいる。
【0029】
なお、判断部66は、反射光の強度を示す検出電圧と閾値を示す基準電圧をコンパレータで比較する判断回路で構成されていてもよいし、装置各部の各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されていてもよい。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。メモリには、例えば、判断処理を実行するプログラムや閾値等の各種パラメータが記憶されていてもよい。また、反射光検出部65及び判断部66がオシロスコープで構成されていてもよい。
【0030】
続いて、図4を参照して、目詰まりの判断処理について説明する。図4は、本実施の形態の目詰まりの判断処理の一例を示す図である。なお、図4Aは切削ブレードよりも反射率が高い材質が目詰まりした一例を示し、図4Bは切削ブレードよりも反射率が低い材質が目詰まりした一例を示している。
【0031】
図4Aに示すように、切削ブレード51(図3参照)の材質よりも反射率が高いCu配線等の金属の切削時には、切削ブレード51の目詰まりの判断基準として上限閾値Th1が使用される。切削が開始されると、切削ブレード51の外周部53に向けてレーザー検出光が照射され、外周部53の表面状態に応じた反射率で反射されて、反射光の強度がリアルタイムで検出される。切削時間の経過と共に切削ブレード51の外周部53に反射率が高い金属の付着量が増加するため、外周部53で反射した反射光の強度が経時的に上昇する。反射光の強度が上限閾値Th1を上回るとエラーが出力されて、切削ブレード51に対してドレス作業が実施される。
【0032】
図4Bに示すように、切削ブレード51の材質よりも反射率が低い樹脂や粘着剤等の切削時には、切削ブレード51の目詰まりの判断基準として下限閾値Th2が使用される。切削が開始されると、上記したように切削ブレード51の外周部53で反射された反射光の強度がリアルタイムで検出される。切削時間の経過と共に切削ブレード51の外周部53に反射率が低い樹脂等の付着量が増加するため、外周部53で反射した反射光の強度が経時的に減少する。反射光の強度が下限閾値Th2を下回るとエラーが出力されて、切削ブレード51に対してドレス作業が実施される。
【0033】
特に、パッケージ基板は、配線基板上にモールド樹脂が積層されているため、配線基板の切削時とモールド樹脂の切削時とで閾値が使い分けられてもよい。上層のモールド樹脂は帯電防止や変色防止のためにカーボンの混入によって黒色に着色されているため、レーザー検出光がモールド樹脂に吸収され易く、下限閾値Th2を用いて目詰まりが判断される。下層の配線基板には銅配線が配設されているため、レーザー検出光が銅配線で反射され易く、上限閾値Th1を用いて目詰まりが判断される。なお、配線基板及びモールド樹脂を同時に切削する際には、切削ブレード51への付着量が多い材質に合わせて適切な閾値が設定される。
【0034】
以上のように、本実施の形態の切削装置1によれば、切削ブレード51の外周部53に向けてレーザー検出光が照射され、切削ブレード51の外周部53からの反射光が検出されて、反射光の強度から切削ブレード51の先端形状の悪化が検出される。切削ブレード51によって被加工物Wを切削している最中に、リアルタイムで切削ブレード51の先端状態の異常を検出することができ、チッピング等で被加工物Wの加工品質が悪化する前に切削ブレード51に対してドレス作業を実施することができる。よって、切削ブレード51の先端状態の異常を解消しながら被加工物Wを良好に切削することができる。
【0035】
なお、本実施の形態では、ブレード検出手段が切削ブレードの外周部に対して垂直な方向(法線方向)からレーザー検出光を照射する構成について説明したが、この構成に限定されない。ブレード検出手段は、切削ブレードの回転軸に直交する方向から切削ブレードの外周部に向けてレーザー検出光を照射する構成であればよい。例えば、図5に示すように、ブレード検出手段70は切削ブレード51の外周部53に対して斜め方向からレーザー検出光を照射する構成にしてもよい。
【0036】
また、本実施の形態では、判断部が閾値として上限閾値又は下限閾値を使用して、切削ブレードの目詰まりを判断する構成にしたが、この構成に限定されない。判断部は閾値として上限閾値及び下限閾値を同時に使用して、切削ブレードの目詰まりを判断してもよい。
【0037】
また、本実施の形態では、保持手段は吸引チャック式のテーブルに限らず、静電チャック式のテーブルでもよい。
【0038】
また、本実施の形態では、切削ブレードは、ハブ基台に切削砥石を固定したハブブレードでもよいし、ハブレスタイプのワッシャーブレードでもよい。
【0039】
また、本実施の形態では、切削ブレードで分割予定ラインに沿って被加工物を切削する切削装置を例示して説明したが、この構成に限定されない。本発明は、切削ブレードを備えた他の加工装置に適用可能であり、例えば、エッジトリミング装置、複数の加工装置を組み合わせたクラスター装置に適用されてもよい。
【0040】
また、被加工物として、半導体基板、無機材料基板、パッケージ基板等の各種ワークが用いられてもよい。半導体基板としては、シリコン、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、シリコンカーバイド等の各種基板が用いられてもよい。無機材料基板としては、サファイア、セラミックス、ガラス等の各種基板が用いられてもよい。半導体基板及び無機材料基板はデバイスが形成されていてもよいし、デバイスが形成されていなくてもよい。パッケージ基板としては、CSP(Chip Size Package)、WLCSP(Wafer Level Chip Size Package)、SIP(System In Package)、FOWLP(Fan Out Wafer Level Package)用の各種基板が用いられてもよい。パッケージ基板にはEMI(Electro Magnetic Interference)対策のシールドが形成されていてもよい。また、被加工物として、デバイス形成後又はデバイス形成前のリチウムタンタレート、リチウムナイオベート、さらに生セラミックス、圧電素材が用いられてもよい。
【0041】
また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。
【0042】
また、本発明の実施の形態及び変形例は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。
【産業上の利用可能性】
【0043】
以上説明したように、本発明は、切削ブレードの異常をリアルタイムで検出することができるという効果を有し、特に、切削ブレードでパッケージ基板を切削する切削装置に有効である。
【符号の説明】
【0044】
1 :切削装置
3 :外周部
21 :チャックテーブル
41 :切削手段
51 :切削ブレード
52 :切れ刃部
53 :外周部
55 :圧縮エアー噴射手段
60 :ブレード検出手段
61 :レーザー検出光照射部
65 :反射光検出部
66 :判断部
Th1:上限閾値(閾値)
Th2:下限閾値(閾値)
W :被加工物

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