(57)【要約】【課題】研削砥石の消耗を抑えつつ、研削加工中に研削面から研削屑を除去すること。【解決手段】樹脂及び金属を含む複合基板（Ｗ）を保持するチャックテーブル（２０）と、研削砥石（４６）を環状に配置した研削ホイール（４５）でチャックテーブル上の複合基板を研削する研削手段（４０）と、チャックテーブルに対して研削手段を接近及び離反する方向に研削送りさせる研削送り手段（３０）と、昇圧手段（５４）によって高圧水を昇圧して、ノズル（５１）によって研削面に対して下から垂直方向に高圧水を噴出させる高圧水噴射手段（５０）と、研削面に高圧水が当たったときの圧力が研削面に樹脂および金属を付着させない圧力以上で研削面を消耗させない圧力以下となるように圧力調節する制御部（６９）とを備える構成にした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂および金属を含める複数の材質で形成される複合基板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複合基板をビトリファイドボンドで形成される研削砥石を環状に備える研削ホイールを回転可能に装着して研削する研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに対して接近及び離反する方向に研削送りをさせる研削送り手段と、該研削砥石の該研削面に高圧水を噴射する高圧水噴射手段と、高圧水を圧力調節する制御部と、を備えた研削装置であって、
該高圧水噴射手段は、該保持面より低い高さで噴出口を該研削面に対して下から垂直方向に高圧水を噴出させるノズルと、高圧水を昇圧する昇圧手段とを備え、
該制御部は、該ノズルから噴出された高圧水が該研削面に当たった圧力が、該研削面に樹脂および金属を付着させない圧力以上で該研削面を消耗させない圧力以下となるように圧力調節する研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂及び金属を含む複合基板を研削する研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
研削装置の研削対象としては、銅や錫等の金属で形成した配線をレジンやエポキシ等の樹脂で封止した複合基板が知られている。この複合基板は、ビトリファイドボンドを用いた研削砥石で研削されることで、砥粒の大きさが同じレジンボンドを用いた研削砥石よりも容易に研削される。これは、ビトリファイドボンドを用いた研削砥石が、レジンボンドを用いた研削砥石のように砥粒の隙間がボンド剤で埋まっておらず、研削面から砥粒が突出して研削性が向上するのに加え、研削面に樹脂や金属等の研削屑が付着し難いからである。
【０００３】
しかしながら、ビトリファイドボンドを用いた研削砥石であっても、樹脂の研削を継続すると、レジンボンドを用いた研削砥石のように研削面に研削屑が付着する。研削面に研削屑が付着すると研削性が悪化するため、研削屑を除去すると共に砥粒を表出させるために研削面をドレッシングする必要がある。このため、ドレッシング機能を備えた研削装置として、ワーク用のメインテーブルの近傍にドレッサーボード用のサブテーブルを配置し、研削加工中に研削砥石をドレッシングできるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８９４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の研削装置は、ドレッサーボードによって研削面に付着した研削屑を除去することができるが、ドレッサーボードで研削砥石が削られるため、研削砥石の消耗が激しくて経済的ではない。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、研削砥石の消耗を抑えつつ、研削加工中に研削面から研削屑を除去することができる研削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の研削装置は、樹脂および金属を含める複数の材質で形成される複合基板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複合基板をビトリファイドボンドで形成される研削砥石を環状に備える研削ホイールを回転可能に装着して研削する研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに対して接近及び離反する方向に研削送りをさせる研削送り手段と、該研削砥石の該研削面に高圧水を噴射する高圧水噴射手段と、高圧水を圧力調節する制御部と、を備えた研削装置であって、該高圧水噴射手段は、該保持面より低い高さで噴出口を該研削面に対して下から垂直方向に高圧水を噴出させるノズルと、高圧水を昇圧する昇圧手段とを備え、該制御部は、該ノズルから噴出された高圧水が該研削面に当たった圧力が、該研削面に樹脂および金属を付着させない圧力以上で該研削面を消耗させない圧力以下となるように圧力調節する。
【０００８】
この構成によれば、ビトリファイドボンドで形成された研削砥石によってチャックテーブル上の複合基板を研削しながら、ノズルから研削砥石の研削面に高圧水が噴き当てられる。高圧水が研削面に当たったときの圧力が、研削面を消耗させずに樹脂および金属を付着させない大きさに調節されるため、研削面に複合基板の研削屑が付着しても砥粒を脱落させることなく樹脂や金属を除去することができる。よって、研削砥石の消耗を抑えつつ、研削面から砥粒を表出させて研削性を確保することができる。また、ドレッシングように研削面が粗くなることがないため、研削面を目慣らしするために無駄にワークを研削する必要がない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高圧水が研削面に当たったときの圧力を、研削面を消耗させずに樹脂および金属を付着させない大きさに調節することで、研削砥石の消耗を抑えつつ、研削面から砥粒を表出させて研削性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態の研削装置の斜視図である。
【図２】高圧水の圧力と研削面の表面状態との関係を示す図である。
【図３】本実施の形態の高圧水噴射手段の説明図である。
【図４】本実施の形態の研削動作の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態の研削装置について説明する。図１は、本実施の形態の研削装置の斜視図である。図２は、高圧水の圧力と研削面の表面状態との関係を示す図である。なお、本実施の形態の研削装置は、図１に示すように研削加工専用の装置構成に限定されず、例えば、研削加工、研磨加工、洗浄加工等の一連の加工が全自動で実施されるフルオートタイプの加工装置に組み込まれてもよい。なお、以下の図では、説明の便宜上、ＢＧ（Back-Grinding）テープについては記載を省略している。
【００１２】
図１に示すように、研削装置１は、多数の研削砥石４６を環状に並べた研削ホイール４５を用いて、チャックテーブル２０に保持された複合基板Ｗを研削するように構成されている。複合基板Ｗは、金属製の配線を絶縁性の樹脂で封止して板状に形成されている。なお、複合基板Ｗは樹脂及び金属等の靱性材を含む複数の材質で形成されていればよく、樹脂や金属以外の材質が含まれていてもよい。なお、ここでいう複合基板Ｗとは、複数の基板同士を複合したものに限定されず、樹脂内に金属部品を埋め込むことで複合したものも含んでいる。
【００１３】
研削装置１の基台１０の上面には、Ｘ軸方向に延在する矩形状の開口が形成され、この開口はチャックテーブル２０と共に移動可能な移動板１１及び蛇腹状の防水カバー１２に覆われている。防水カバー１２の下方には、チャックテーブル２０をＸ軸方向に移動させるボールねじ式の進退手段（不図示）が設けられている。チャックテーブル２０の表面には、多孔質のポーラス材によって複合基板Ｗを保持する保持面２１が形成されている。保持面２１は、チャックテーブル２０内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されており、保持面２１に生じる負圧によって複合基板Ｗが吸引保持される。
【００１４】
基台１０上のコラム１３には、研削手段４０をチャックテーブル２０に対して接近及び離反させる方向（Ｚ軸方向）に研削送りする研削送り手段３０が設けられている。研削送り手段３０は、コラム１３に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール３１と、一対のガイドレール３１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル３２とを有している。Ｚ軸テーブル３２の背面側には図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ３３が螺合されている。ボールネジ３３の一端部に連結された駆動モータ３４によりボールネジ３３が回転駆動されることで、研削手段４０がガイドレール３１に沿ってＺ軸方向に移動される。
【００１５】
研削手段４０は、ハウジング４１を介してＺ軸テーブル３２の前面に取り付けられており、円筒状のスピンドル４２の下端にマウント４３を設けて構成されている。スピンドル４２にはフランジ４４が設けられ、フランジ４４を介してハウジング４１に研削手段４０が支持される。マウント４３の下面には、複数の研削砥石４６が環状に配置された研削ホイール４５が回転可能に装着されている。各研削砥石４６としては、多数の砥粒をビトリファイドボンドで結合したビトリファイド砥石が使用されている。また、研削手段４０の真下には、研削砥石４６の研削面に高圧水を噴射する高圧水噴射手段５０が設けられている。
【００１６】
また、研削手段４０の高さ位置はリニアスケール６０によって測定されている。リニアスケール６０は、Ｚ軸テーブル３２に設けた読取部６１でガイドレール３１の表面に設けたスケール部６２の目盛りを読み取ることで、研削手段４０の高さ位置を測定している。基台１０の上面には、複合基板Ｗの厚みを測定する厚み測定手段６５が設けられている。厚み測定手段６５は、チャックテーブル２０の保持面２１及び複合基板Ｗの上面に一対の接触子６６、６７を接触させ、チャックテーブル２０の保持面高さと複合基板Ｗの上面高さの差分から複合基板Ｗの厚みを測定している。
【００１７】
また、研削装置１には、装置各部を統括制御する制御部６９が設けられている。制御部６９は、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る。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。制御部６９は、リニアスケール６０で測定した研削手段４０の高さ位置と厚み測定手段６５で測定した複合基板Ｗの厚みとに基づいて、研削手段４０の研削送り量を高精度に制御している。また詳細は後述するが、制御部６９は、高圧水噴射手段５０による高圧水の圧力調節を制御している。
【００１８】
このように構成された研削装置１では、研削ホイール４５の研削砥石４６とチャックテーブル２０上の複合基板Ｗとが回転接触することで複合基板Ｗが研削される。ビトリファイドボンドで形成された研削砥石４６は研削面から砥粒が突出している分だけ、研削加工中に樹脂や金属等の研削屑が付着し難くなっているが、研削加工が継続することで研削面に研削屑が付着して研削性が徐々に悪化する。このため、本実施の形態では、高圧水噴射手段５０から研削砥石４６の研削面に高圧水を噴射することで、研削面から研削屑を除去しながら複合基板Ｗを研削砥石４６で研削している。
【００１９】
図２Ａに示すように、研削砥石４６の研削面４７から研削屑７１を除去するためには高圧水の圧力を上げることが好ましいが、高圧水の圧力を上げ過ぎると研削屑７１と共に研削面４７から砥粒７２が脱落して研削砥石４６の消耗が激しくなる。逆に、図２Ｂに示すように、高圧水の圧力を下げると研削砥石４６の消耗を抑えることができるが、研削面４７に研削屑７１が残って複合基板Ｗに対する研削性が悪化する。そこで、本実施の形態では、研削面４７に樹脂や金属等の研削屑７１を付着させない圧力以上で研削面４７を消耗させない圧力以下になるように、制御部６９（図１参照）によって高圧水噴射手段５０（図１参照）の高圧水を圧力調節している。
【００２０】
以下、本実施の形態の高圧水噴射手段について説明する。図３は、本実施の形態の高圧水噴射手段の説明図である。なお、図３に示す高圧水噴射手段は、昇圧手段と高さ調節手段とを組み合わせて高圧水を圧力調節する構成にしたが、この構成に限定されない。高圧水噴射手段は、少なくとも昇圧手段によって高圧水の圧力調節が可能な構成であればよい。
【００２１】
図３Ａに示すように、高圧水噴射手段５０は、チャックテーブル２０の保持面２１（図４Ａ参照）の高さよりも低い位置にノズル５１のスリット状の噴出口５２を位置付け、ノズル５１によって研削砥石４６の研削面４７に対して下から垂直方向に高圧水を噴出させている。ノズル５１は流路を通じて高圧水の供給源５３に接続されており、流路の途中に設けられたポンプ等の昇圧手段５４によって高圧水が所定の圧力（例えば、６ＭＰａ）に昇圧されている。また、ノズル５１は高さ調節手段５５に支持されており、高さ調節手段５５によってノズル５１の噴出口５２が研削面４７に対して接近及び離反されている。
【００２２】
高さ調節手段５５によってノズル５１の噴出口５２と研削砥石４６の研削面４７との距離が調節されることで、研削面４７に対する高圧水の当たり具合が調節されている。ノズル５１の噴出口５２から噴出された高圧水は扇状に広がるため、研削砥石４６のセグメント幅Ｌ１よりも高圧水の噴き当て幅Ｌ２が広くなるようにノズル５１の噴出口５２と研削面４７との距離が空けられている。これにより、ノズル５１の上方を研削砥石４６が通過することで、研削面４７全体に高圧水が当たって研削屑が良好に除去される。また、研削面４７に対してノズル５１の噴出口５２が接近又は離反されることで、研削面４７に高圧水が当たったときの圧力が調節される。
【００２３】
このように、昇圧手段５４の高圧水の圧力調節と高さ調節手段５５のノズル５１の高さ調節とによって、研削面４７に高圧水が当たったときの圧力が調節される。制御部６９（図１参照）のメモリには、昇圧手段５４及び高さ調節手段５５に対して、高圧水によって研削面４７から砥粒が脱落せずに研削屑だけを除去できるような設定値が記憶されており、設定値に応じて昇圧手段５４及び高さ調節手段５５が制御部６９に制御される。なお、昇圧手段５４の設定値は出口圧力、高さ調節手段５５の設定値はノズル５１の噴出口５２の高さ位置である。また、昇圧手段５４及び高さ調節手段５５の設定値には、実験的、経験的又は理論的に求められた値が使用される。
【００２４】
ところで、研削面４７から研削屑だけを除去するために、高圧水が研削面４７に当たったときの圧力が、研削面４７から砥粒が脱落しない限界まで上げられていることが好ましい。また、研削砥石４６のセグメント幅Ｌ１全体に高圧水を噴き当てるために、研削面４７とノズル５１の噴出口５２とは一定の間隔が空けられていることが好ましい。しかしながら、研削加工中に研削送りによって研削砥石４６の研削面４７がノズル５１の噴出口５２に近づけられるため、研削面４７に高圧水が当たった時の圧力や研削面４７に対する高圧水の当たり具合が変化して不具合が生じる可能性がある。
【００２５】
例えば、図３Ｂに示すように、研削送りによって研削面４７が噴出口５２に近づくことで、研削面４７に高圧水が当たるときの圧力が高くなる。研削面４７に高圧水が当たるときの圧力が研削面４７から砥粒が脱落しない限界圧力を超えると、研削面４７から砥粒が脱落して研削砥石４６の消耗が激しくなる。また、研削送りによって研削面４７が噴出口５２に近づくことで、研削面４７に対する高圧水の噴き当て幅Ｌ２が狭くなる。高圧水の噴き当て幅Ｌ２が研削面４７のセグメント幅Ｌ１よりも狭くなると、高圧水が当たらなかった研削面４７の一部に研削屑が残って研削性が改善されない。
【００２６】
このため、本実施の形態では、研削送りによって研削面４７が噴出口５２に向けて移動した分だけ、高さ調節手段５５によって研削面４７から噴出口５２が遠ざけられている。すなわち、研削手段４０の研削送りに追従して、高さ調節手段５５によってノズル５１が下げられている。このような構成によって、研削面４７と噴出口５２との間隔が一定間隔に保たれ、研削加工中に研削面４７に高圧水が当たった時の圧力や研削面４７に対する高圧水の当たり具合が変化することがない。
【００２７】
図４を参照して、研削装置による研削動作について説明する。図４は、本実施の形態の研削動作の説明図である。なお、図４に示す研削動作は一例を示すものであり、適宜変更が可能である。
【００２８】
図４Ａに示すように、チャックテーブル２０に複合基板Ｗが載置されると、保持面２１の吸引力によって複合基板Ｗの中心が保持面２１の中心に合うように保持される。また、ノズル５１の真上を研削砥石４６が通過するように、チャックテーブル２０の側方にノズル５１が位置付けられている。そして、研削ホイール４５が回転しながら複合基板Ｗに近づけられ、研削砥石４６と複合基板Ｗとが回転接触される。このとき、研削面４７に研削屑を付着させない圧力以上で研削面４７を消耗させない圧力以下になるように、昇圧手段５４で高圧水が昇圧されると共に、高さ調節手段５５でノズル５１の高さが調節されている。
【００２９】
研削面４７に対して高圧水が当たることで、研削面４７から樹脂や金属等の研削屑を除去することができる。また、研削面４７に対して高圧水が当てられても、研削面４７から砥粒が脱落することがなく、研削砥石４６の消耗を抑えることができる。さらに、ドレッサーボードを用いたドレッシングのように研削面が荒れないため、研削面に対して目慣らし加工（プリカット）する必要がない。よって、表面状態が良好な研削面４７で複合基板Ｗを研削し続けることができるため、研削途中で研削性が悪化することがなく、複合基板Ｗに傷が付くことがない。
【００３０】
図４Ｂに示すように、研削加工中は厚み測定手段６５によって複合基板Ｗの厚みがリアルタイムに測定され、厚み測定手段６５の測定結果が目標の仕上げ厚みに近づくように、研削手段４０が研削送りされる。また、研削手段４０の研削送りに追従してノズル５１の高さ位置が下げられるため、研削面４７とノズル５１との距離が一定に保たれ、研削加工中に研削面４７に高圧水が当たった時の圧力や研削面４７に対する高圧水の当たり具合が変化することがない。よって、複合基板Ｗが目標の仕上げ厚みになるまで、研削面４７の表面状態を変化させることなく複合基板Ｗを研削することが可能になっている。
【００３１】
以上のように、本実施の形態の研削装置１では、ビトリファイドボンドで形成された研削砥石４６によってチャックテーブル２０上の複合基板Ｗを研削しながら、ノズル５１から研削砥石４６の研削面４７に高圧水が噴き当てられる。高圧水が研削面４７に当たったときの圧力が、研削面４７を消耗させずに樹脂および金属を付着させない大きさに調節されるため、研削面４７に複合基板Ｗの研削屑が付着しても砥粒を脱落させることなく研削屑だけを除去することができる。よって、研削砥石４６の消耗を抑えつつ、研削面４７から砥粒を表出させて研削性を確保することができる。また、ドレッシングように研削面４７が粗くなることがないため、研削面４７を目慣らしするために無駄にワークを研削する必要がない。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００３３】
例えば、上記した実施の形態において、高圧水噴射手段５０が昇圧手段５４と高さ調節手段５５を備える構成にしたが、この構成に限定されない。高圧水噴射手段５０は昇圧手段５４だけを備えて、高さ調節手段５５を備えない構成にしてもよい。この場合、ノズル５１の高さ位置を固定にして、昇圧手段５４によって高圧水を昇圧することで、研削面４７に高圧水が当たるときの圧力が調節される。
【００３４】
また、上記した実施の形態において、ノズル５１の噴出口５２がスリット状に形成される構成にしたが、この構成に限定されない。ノズル５１の噴出口５２は保持面２１に対して高圧水を噴出可能な形状であれば、どのような形状に形成されていてもよい。
【００３５】
また、上記した実施の形態において、高圧水噴射手段５０が単一のノズル５１で研削面４７に高圧水を噴出する構成にしたが、この構成に限定されない。高圧水噴射手段５０が複数のノズル５１を備えて、複数のノズル５１から研削面４７に高圧水が噴出されてもよい。
【００３６】
また、上記した実施の形態において、研削送り手段３０がボールねじ式の移動機構で構成されたが、この構成に限定されない。研削送り手段３０は、研削手段４０をチャックテーブル２０に対して接近及び離反する方向に研削送りさせる構成であればよく、例えばリニアモータ式の移動機構で構成されてもよい。
【００３７】
また、上記した実施の形態において、研削装置１がインフィード研削する構成を例示して説明したが、この構成に限定されない。研削装置１はクリープフィード研削する構成でもよい。このような構成であっても、研削砥石４６の研削面４７に付着した研削屑を除去することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上説明したように、本発明は、研削砥石の消耗を抑えつつ、研削加工中に研削面から研削屑を除去することができるという効果を有し、特に、樹脂及び金属を含む複合基板を研削する研削装置に有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１  研削装置
２０  チャックテーブル
２１  保持面
３０  研削送り手段
４０  研削手段
４５  研削ホイール
４６  研削砥石
４７  研削面
５０  高圧水噴射手段
５１  ノズル
５２  噴出口
５４  昇圧手段
５５  高さ調節手段
６９  制御部
７１  研削屑
７２  砥粒
【図１】
2017154186.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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