JP2015223667A - 研削装置及び矩形基板の研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研削ホイールの大型化を抑制可能な研削装置及び矩形基板の研削方法を提供する。
【解決手段】矩形基板の表面又は裏面を研削する研削装置２は、矩形基板を吸引保持する保持面５８ａを有するチャックテーブル５８と、該チャックテーブルに保持された矩形基板を研削する研削ホイール３８を回転可能に支持する研削手段２８と、該研削手段を該チャックテーブルの保持面に対して垂直方向に研削送りする研削ユニット送り機構１６と、Ｙ軸移動手段と、Ｘ軸移動手段と、を備え、該研削ホイールは、ホイール基台と、該ホイール基台の下面外周部に環状に配設された研削砥石とを含み、該環状に配設された研削砥石の外径は矩形基板の短辺より小さく設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、大型のパッケージ基板等の矩形基板を研削するのに適した研削装置及び該研削装置を使用した矩形基板の研削方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、ＬＳＩ等の回路が形成された複数の半導体チップがリードフレームやプリント基板にマウントされて、半導体チップの電極が基板の電極にボンディング接続された後、樹脂によって表面又は裏面が封止されることでＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）基板やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）基板等のパッケージ基板が形成される。

その後、パッケージ基板を切削ブレード等でダイシングして個片化することで樹脂封止された個々の半導体デバイスが製造される（例えば、特開２００９−２５３０５８号公報参照）。このようにして製造された半導体デバイスは、携帯電話やパソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

近年の電子機器の小型化・薄型化に伴って、半導体デバイスも小型化・薄型化が切望されており、半導体デバイスの製造プロセスにおいて、半導体チップが樹脂封止されたパッケージ基板の樹脂封止面を研削して薄化したいとの要望や、プリント基板上にマウントされた半導体チップの裏面を研削して薄化したいという要望がある。

これらの研削には、例えば特開２００８−２７２８６６号公報に開示されるようなグラインダと呼ばれる研削装置が広く使用される。研削装置は、パッケージ基板等の被研削物を吸引保持するチャックテーブルと、チャックテーブルで保持された被研削物に対向して配設された研削砥石を有する研削ホイールとを備え、研削砥石が被研削物に当接した状態で摺動することにより研削が遂行される。

ＣＳＰ基板等のパッケージ基板も裏面に被覆された封止樹脂の厚みを均一にするために、研削装置によって封止樹脂が研削される（例えば、特開２０１１−１９２７８１号公報参照）。

特開２００９−２５３０５８号公報 特開２００８−２７２８６６号公報 特開２０１１−１９２７８１号公報

しかし、近年ＣＳＰ基板等のパッケージ基板は、例えば５００ｍｍ×７００ｍｍと大型化し、それに伴い研削装置の研削ホイールも大型化され、研削ホイールの交換が困難になるという問題がある。また、研削ホイールの大型化に伴って研削装置も大型にならざるを得ないという問題がある。

本発明はこのような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、研削ホイールの大型化を抑制可能な研削装置及び矩形基板の研削方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、矩形基板の表面又は裏面を研削する研削装置であって、矩形基板を吸引保持する保持面を有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矩形基板を研削する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルの保持面に対して垂直方向に研削送りする研削送り手段と、該チャックテーブルと該研削手段と矩形基板を着脱する着脱領域と矩形基板を研削する研削領域との間でＹ軸方向に相対的に移動するＹ軸移動手段と、該チャックテーブルと該研削手段とをＹ軸方向に直交するＸ軸方向に相対的に移動するＸ軸移動手段と、を備え、該研削ホイールは、ホイール基台と、該ホイール基台の下面外周部に環状に配設された研削砥石とを含み、該環状に配設された研削砥石の外径は矩形基板の短辺より小さく設定されていることを特徴とする研削装置が提供される。

好ましくは、チャックテーブルには、チャックテーブルに保持された矩形基板をクランプするクランプ手段が配設されている。好ましくは、研削装置は、チャックテーブルに保持された矩形基板を切削する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段を備えている。

請求項４記載の発明によると、請求項３記載の研削装置を使用して矩形基板を研削する矩形基板の研削方法であって、該チャックテーブルに保持された矩形基板を該切削手段の該切削ブレードによって研削深さには至らない深さの切削溝を形成して、矩形基板の内部応力を緩和する切削工程と、該切削工程実施後、該チャックテーブルに保持された矩形基板を研削する研削工程と、を備えたことを特徴とする矩形基板の研削方法が提供される。

好ましくは、該切削手段の該切削ブレードによって研削深さには至らない深さの切削溝を形成する際は、該クランプ手段によって矩形基板をクランプし、切削溝を形成した後は該クランプ手段を解除する。

本発明の研削装置によると、環状に配設された研削砥石の外径が矩形基板の短辺より小さく設定されているので、研削ホイールの大型化が抑制できると共に研削ホイールの交換が容易になる。また、研削ホイールを小型にできることから、研削装置の大型化を抑制できる。

更に、クランプ手段を備えているので、湾曲した矩形基板でもチャックテーブルに保持することが可能となり、切削手段を備えているので矩形基板の内部応力を緩和して湾曲を矯正し、クランプ手段を解除してもチャックテーブルの吸引力で矩形基板を保持することができる。

本発明実施形態に係る研削装置の斜視図である。 図２（Ａ）はパッケージ基板の表面側斜視図、図２（Ｂ）はパッケージ基板の裏面側斜視図、図２（Ｃ）はパッケージ基板の一部拡大側面図である。 切削ステップを示す模式的平面図である。 図４（Ａ）は研削方法の模式的斜視図、図４（Ｂ）は第１実施形態の研削方法を示す模式的平面図である。 図５（Ａ）は第２実施形態の研削方法を示す模式的平面図、図５（Ｂ）は第３実施形態の研削方法を示す模式的平面図、図５（Ｃ）は第４実施形態の研削方法を示す模式的平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の実施形態に係る研削装置２の外観斜視図が示されている。４は研削装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。

コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。この一対のガイドレール８に案内されて、ボールねじ１２とパルスモータ１４とから構成されるＺ軸移動機構１６により、Ｚ軸移動ブロック１０がＺ軸方向（上下方向）に移動可能に配設されている。

Ｚ軸移動ブロック１０には、Ｘ軸方向に伸長する一対のガイドレール１８が固定されている。この一対のガイドレール１８に案内されて、ボールねじ２２とパルスモータ２４とから構成されるＸ軸移動機構２６により、支持ブロック２０がＸ軸方向に移動可能に配設されている。

支持ブロック２０には、研削ユニット（研削手段）２８が支持されている。研削ユニット２８は、スピンドルハウジング３０と、スピンドルハウジング３０内に回転可能に収容されたスピンドル３２と、スピンドル３２を回転駆動するモータ３４と、スピンドル３２の先端に固定されたホイールマウント３６と、ホイールマウント３６に着脱可能に装着された研削ホイール３８とを含んでいる。

図４（Ａ）に示すように、研削ホイール３８は、環状のホイール基台４０と、ホイール基台４０の下面外周部に環状に貼着された複数の研削砥石４２とから構成される。環状に配設された研削砥石４２の外径は図２に示すパッケージ基板１１の短辺より小さく設定されている。

支持ブロック２０には、切削ユニット（切削手段）４４が搭載されている。切削ユニット４４の固定部材４６が支持ブロック２０に固定されており、この固定部材４６に対して移動部材４８がエアシリンダー等によりＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。

移動部材４８にはスピンドルハウジング５０が固定されており、スピンドルハウジング５０内にはスピンドル５２が回転可能に収容されており、スピンドル５２はスピンドルハウジング５０中に収容された図示しないモータにより回転駆動される。スピンドル５２の先端部には切削ブレード５４が装着されている。

ベース４にはチャックテーブル機構５６が配設されている。チャックテーブル機構５６はチャックテーブル５８を有し、チャックテーブル５８は回転可能であるとともに、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット２８に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。

チャックテーブル５８は、ポーラスセラミックス等の多孔性部材から形成された保持面５８ａを有している。チャックテーブル５８の四角には反った（湾曲した）矩形基板の四角をクランプして固定するクランプ（クランプ手段）６８が配設されている。

チャックテーブル５８の周囲にはウォーターカバー６０が配設されており、このウォーターカバー６０とベース４の前端部及び後端部にわたり蛇腹６２，６４が配設されている。ベース４の前方側には、研削装置２のオペレーターが研削条件等を入力する操作パネル６６が配設されている。

図２（Ａ）を参照すると、ＣＳＰ基板等のパッケージ基板１１の表面側斜視図が示されている。図２（Ｂ）はパッケージ基板１１の裏面側斜視図である。プリント基板又は金属フレーム等の基板１３の表面には格子状に形成された複数の分割予定ライン１５が形成されており、分割予定ライン１５で区画された各領域にチップ形成部１７が画成されている。

個々のチップ形成部１７には複数の電極が形成されている。チップ形成部１７の裏面側には半導体チップ１９がＤＡＦ（Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ Ｆｉｌｍ）で貼着されている。図２（Ｃ）に示すように、基板１３の裏面側に搭載された半導体チップ１９は樹脂２１で封止されている。パッケージ基板１１は、例えば５００ｍｍ×７００ｍｍのサイズを有している。

本実施形態の研削装置２では、矩形状の保持面５８ａを有するチャックテーブル５８でパッケージ基板１１の表面１１ａ側を吸引保持し、裏面の樹脂２１を露出させて研削ホイール３８で樹脂２１を研削して所定の厚みに薄化する。

本実施形態の研削装置２は、切削ブレード５４が回転可能に装着された切削ユニット４４を備えていることが一つの特徴である。切削ユニット４４を備えているので、切削ブレード５４によって研削深さには至らない深さの切削溝をパッケージ基板１１の裏面１１ｂの封止樹脂２１に形成することにより、パッケージ基板１１の内部応力を緩和して反り（湾曲）を矯正することができる。

本実施形態の研削装置の他の特徴は、矩形状のチャックテーブル５８の四角にクランプ６８を設けたことである。チャックテーブル５８にクランプ６８が配設されていることにより、反りを有するパッケージ基板等の矩形基板の四角をクランプしてチャックテーブル５８で矩形基板を吸引保持し、封止樹脂２１に切削溝を形成して内部応力を緩和する切削工程を実施することができる。

以下、図３乃至図５を参照して、上述した実施形態の研削装置２を使用した矩形基板の研削方法について説明する。本実施形態の研削装置２は、特に反り（湾曲）を有する矩形基板に適用すると、その効果を特に発揮することができる。

パッケージ基板１１が反りを有している場合には、研削ユニット２８によりパッケージ基板１１の封止樹脂２１を研削する前に、パッケージ基板１１の封止樹脂２１を切削して、内部応力を緩和して反りを矯正する切削工程を実施する。

この切削工程では、図３（Ａ）に示すように、チャックテーブル５８上にパッケージ基板１１を搭載し、クランプ６８でパッケージ基板１１をクランプすることによりパッケージ基板１１の反りを矯正し、チャックテーブル５８の保持面５８ａでパッケージ基板１１の表面１１ａ側を吸引保持し、裏面１１ｂの封止樹脂２１を露出させる。

そして、切削ユニット４４の高速回転する切削ブレード５４をパッケージ基板１１の封止樹脂２１に研削深さには至らない深さ切り込ませ、Ｘ軸移動機構２６によりパッケージ基板１１を加工送りして、パッケージ基板１１の封止樹脂２１に切削溝２３を形成する。

図示しないチャックテーブル５８の移動機構を作動して、チャックテーブル５８をＹ軸方向に所定ピッチで割り出し送りしながら、パッケージ基板１１の封止樹脂２１に複数の切削溝２３を形成する。

このようにパッケージ基板１１の封止樹脂２１に複数の切削溝２３を形成すると、パッケージ基板１１の封止樹脂２１の内部応力が緩和されて、パッケージ基板１１の反り（湾曲）が矯正される。

切削ユニット４４の切削ブレード５４による切削溝２３の形成は、図３（Ｂ）に示すように、パッケージ基板１１の長手方向に形成しても良いし、或いは図３（Ｃ）に示すように、長手方向及び短手方向の両方向に切削溝２３を形成するようにしても良い。

図３（Ｃ）に示すように、パッケージ基板１１の封止樹脂２１に長手方向及び短手方向の両方向に複数の切削溝２３を形成すると、封止樹脂２１の内部応力が緩和されてパッケージ基板１１の反りの矯正により有効である。

切削工程を実施することにより、パッケージ基板１１の反りが矯正されるため、クランプ６８を解除して、パッケージ基板１１をチャックテーブル５８の吸引保持面５８ａで吸引保持することができる。

従って、図４（Ａ）に示すように、図示しないチャックテーブル５８でパッケージ基板１１の表面１１ａ側を吸引保持し、矢印ｂ方向に回転する研削ユニット３８をパッケージ基板１１の裏面１１ｂの封止樹脂２１に押し当て、封止樹脂２１を所定の厚みに研削する研削工程を実施することができる。

この研削工程について、図４（Ｂ）〜図５（Ｃ）を参照して説明する。尚、これらの図においてパッケージ基板１１を吸引保持するチャックテーブル５８は省略されている。

図４（Ｂ）を参照すると、第１実施形態の研削方法を示す模式的平面図が示されている。この第１実施形態の研削方法では、パッケージ基板１１を保持したチャックテーブル５８を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３８を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させると共に、研削ユニット送り機構１６を駆動して研削ホイール３８の研削砥石４２をパッケージ基板１１の裏面１１ｂの封止樹脂２１に接触させる。

そして、パッケージ基板１１をチャックテーブル５８の移動機構によってＹ軸方向に揺動（往復動）させながら、パッケージ基板１１の封止樹脂２１を研削する。パッケージ基板１１をＹ軸方向に揺動させながら研削するため、直径の小さな研削ホイール３８でパッケージ基板１１の裏面１１ｂの封止樹脂２１の全面を研削することができる。

図５（Ａ）を参照すると、本発明第２実施形態の研削方法を示す模式的平面図が示されている。本実施形態の研削方法では、チャックテーブル５８に保持されたパッケージ基板１１の回転中心を通過するように研削ホイール３８の研削砥石４２を位置づけて、チャックテーブル５８を例えば３００ｒｐｍで回転させると共に研削ホイール３８を例えば６０００ｒｐｍで回転させて、パッケージ基板１１の裏面１１ｂの中央部を研削する。

中央部研削後、チャックテーブル５８の移動機構によってパッケージ基板１１の回転中心から研削ホイール３８を離間させながら、即ちチャックテーブル５８を矢印Ｙ１方向に移動させながらパッケージ基板１１の裏面全面を研削する。図５（Ａ）で１１ｃは研削領域を示している。

図５（Ｂ）を参照すると、本発明第３実施形態の研削方法を示す模式的平面図が示されている。本実施形態の研削方法では、チャックテーブル５８の移動機構によってチャックテーブル５８に保持されたパッケージ基板１１の最外周に研削ホイール３８を位置づけ、チャックテーブル５８を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転させながら研削ホイール３８を矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させて、パッケージ基板１１の裏面１１ｂの最外周を研削する。

次いで、チャックテーブル５８を矢印Ｙ２方向に移動させながら、即ちパッケージ基板１１の最外周から回転中心に向けて研削ホイール３８を相対的に移動させて、パッケージ基板１１の裏面１１ｂの全面を研削する。図５（Ｂ）で１１ｃは研削領域を示している。

図５（Ｃ）を参照すると、本発明第４実施形態の研削方法を示す模式的平面図が示されている。本実施形態の研削方法では、チャックテーブル５８の移動機構及び研削ユニット２８のＸ軸移動機構２６によって、チャックテーブル５８に保持されたパッケージ基板１１の一方の側部に沿った端部に研削ホイール３８を位置づけ、チャックテーブル５８は回転させずに研削ホイール３８を矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させ、チャックテーブル５８を矢印Ｙ２方向に移動させて、パッケージ基板１１の裏面１１ｂの封止樹脂２１を研削する。次いで、Ｘ軸移動機構２６により研削ユニット２８をＸ軸方向にインデックス送りして、パッケージ基板１１の裏面１１ｂの未研削領域を同様に研削する。

上述した各実施形態では、本発明の研削方法を矩形状のパッケージ基板１１に対して適用した例について説明したが、被研削物はこれに限定されるものではなく、本発明の研削方法は反りを有する大型のパッケージ基板のみでなく、反りを有する大型の矩形状の基板の表面又は裏面を研削する用途にも同様に適用することができる。

１１ 矩形状パッケージ基板
１３ 基板
１５ 分割予定ライン
１６ 研削ユニット送り機構
１７ チップ形成部
１９ 半導体チップ
２１ 樹脂（封止樹脂）
２８ 研削ユニット（研削手段）
３８ 研削ホイール
４２ 研削砥石
４４ 切削ユニット（切削手段）
５４ 切削ブレード
５８ チャックテーブル
６８ クランプ

Claims (5)

1. 矩形基板の表面又は裏面を研削する研削装置であって、
   矩形基板を吸引保持する保持面を有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矩形基板を研削する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、
   該研削手段を該チャックテーブルの保持面に対して垂直方向に研削送りする研削送り手段と、
   該チャックテーブルと該研削手段と矩形基板を着脱する着脱領域と矩形基板を研削する研削領域との間でＹ軸方向に相対的に移動するＹ軸移動手段と、
   該チャックテーブルと該研削手段とをＹ軸方向に直交するＸ軸方向に相対的に移動するＸ軸移動手段と、を備え、
   該研削ホイールは、ホイール基台と、該ホイール基台の下面外周部に環状に配設された研削砥石とを含み、
   該環状に配設された研削砥石の外径は矩形基板の短辺より小さく設定されていることを特徴とする研削装置。
2. 該チャックテーブルには、該チャックテーブルに保持された矩形基板をクランプするクランプ手段が配設されている請求項１記載の研削装置。
3. 該チャックテーブルに保持された矩形基板を切削する切削ブレードが回転可能に装着されている切削手段を更に備えた請求項１又は２記載の研削装置。
4. 請求項３記載の研削装置を使用して矩形基板を研削する矩形基板の研削方法であって、
   該チャックテーブルに保持された矩形基板を該切削手段の該切削ブレードによって研削深さには至らない深さの切削溝を形成して、矩形基板の内部応力を緩和する切削工程と、
   該切削工程実施後、該チャックテーブルに保持された矩形基板を研削する研削工程と、
   を備えたことを特徴とする矩形基板の研削方法。
5. 該切削手段の該切削ブレードによって研削深さには至らない深さの切削溝を形成する際は、該クランプ手段によって矩形基板をクランプし、切削溝を形成した後は該クランプ手段を解除する請求項４記載の研削方法。