JP5913859B2 - 電装冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種ワークを分割加工する冷却分割ボックスから電装ボックスに対して冷気を送入する機能を有する電装冷却装置に関する。

一般に、各種駆動制御を行う装置においては、電子部品が収容された電装ボックスを備えており、電装ボックスには、その外部から内部へと空気を導入する空気入口と、その内部から外部へと空気を排出するための空気出口とが備えられている。空気出口にはファンが設置され、電子部品から放出される熱を空気出口から排出している。また、空気出口に空気―熱交換器を配置し、ファンによって送風される熱を空気−熱交換器で冷却して室内に戻す電子機器冷却装置も使用されている（例えば下記特許文献１参照）。

例えば、下記特許文献２に記載されたワーク分割装置では、レーザ加工が施されたワークに貼着された粘着テープを引っ張ることによりワークを分割するにあたり、粘着テープを冷却手段を用いて冷却することにより硬化させ、ワークを確実に破断できるようにしている。かかるワーク分割装置に設けられた冷却手段は、冷気を噴出するノズルを備えており、ノズルから噴出された冷気によって、粘着テープを冷却することとしている（例えば特許文献２参照）。

特開２００９−１３５２８７号公報 特開２０１０−２０６１３６号公報

しかし、粘着テープの冷却のために使用された冷気は、冷温を維持した状態で装置外部に排出されているため、装置設置ルームの温度に悪影響を及ぼしているという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、装置内部で冷気を使用しても、装置設置ルームの温度に悪影響を与えないようにすることを課題としている。

本発明は、開口部を有するリング状のフレームと開口部を塞ぐようにフレームに貼着された拡張テープと拡張テープに貼着され開口部において拡張テープを介して保持されたワークとからなるワークユニットを保持し、拡張テープを拡張及び冷却しワークに形成された分割予定ラインに沿ってワークを分割する冷却分割手段を備えた冷却分割ボックスと、各駆動部の電気制御機器を集約した電装ボックスと、を含む電装冷却装置に関するものでであって、冷却分割ボックスには、使用された冷気を電装ボックスに送入する冷気送入管を備えた冷気排出ファンが配設され、冷気排出ファンによって電装ボックスに送入される冷気の温度を監視する第１の温度センサと、冷気に混合させて冷気の温度調整を行うためのエアを導入するエア導入口と、電装ボックス内の温度を監視する第２の温度センサとを備えている。

本発明では、使用された冷気を電装ボックスに送入する冷気送入管を備えた冷気排出ファンを冷却分割ボックスに備えたため、冷気が電装ボックスにおいて有効活用され、冷気がそのままの状態で装置外部に排出されることがない。したがって、装置設置ルームの温度に悪影響を及ぼすのを防止することができる。

また、冷気排出ファンによって電装ボックスに送入される冷気の温度を監視する第１の温度センサと、冷気に混合させて冷気の温度調整を行うためのエアを導入するエア導入口と、電装ボックス内の温度を監視する第２の温度センサとを備えているため、冷気の温度又は電装ボックス内の温度に応じてエア導入口４００ｃからエアを導入して所望の温度の冷気を電装ボックスに送り込むことができ、電装ボックス内の温度を所望の温度とすることができる。

ワーク分割装置（電装冷却装置）の一例を示す斜視図である。 ワークユニットの一例を示す平面図である。 ワークユニットの一例を示す断面図である。 冷却分割手段の一例を示す斜視図である。 加熱手段の一例を示す斜視図である。 加熱手段を構成する吸着テーブルを示す断面図である。 紫外線照射手段の一例を示す斜視図である。 ウェーハを分割する手順を略示的に示す断面図である。 拡張テープを伸張させる手順を略示的に示す断面図である。 拡張テープの非貼着部を加熱する手順を略示的に示す断面図である。 電装ボックス、冷却分割ボックス及び冷気排出ファンを上方からみた状態を示す説明図である。 電装ボックス、冷却分割ボックス及び冷気排出ファンを側方からみた状態を示す説明図である。

図１に示すワーク分割装置１は、半導体ウェーハ等の各種の被加工物（ワーク）を個々のチップに分割する装置である。図２に示すウェーハ１００は、図１に示したワーク分割装置１によってチップに分割されるワークの一例であり、その表面１００ａには、縦横に分割予定ライン１０１が形成されており、分割予定ライン１０１に沿って破断することにより個々のチップ１０２に分割される。

図３に示すように、ウェーハ１００の裏面１００ｂには、ダイボンディング用のフィルムであるＤＡＦ（Die Attach Film）１０３が貼着されている。ＤＡＦ１０３は、拡張テープ１０４に貼着される。拡張テープ１０４は、開口部１０５ａを有するリング状のフレーム１０５に対して開口部１０５ａを塞ぐように貼着される。したがって、ウェーハ１００は、開口部１０５ａにおいて拡張テープ１０４を介してフレーム１０５によって支持される。拡張テープ１０４には、ウェーハ１００またはフレーム１０５が貼着されていない部分である非貼着部１０４ａが存在する。このようにして拡張テープ１０４を介してフレーム１０５に支持されたウェーハ１００を、ワークユニット１０００と称する。

拡張テープ１０４は、常温では伸縮性を有し、基材の片面に粘着層が形成されている。基材としては、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリオレフィン等の合成樹脂が用いられる。また、粘着層としては、紫外線の照射を受けることにより硬化する紫外線硬化型の樹脂が用いられる。

ウェーハ１００は、分割予定ライン１０１に沿って切削加工またはレーザ加工が施されている。切削加工の場合は、例えば表面１００a側に裏面１００ｂまで貫通しない所定深さの溝を形成するハーフカット加工、ＤＡＦ１０３を残してウェーハ１００のみを完全切断する加工、ウェーハ１００を完全切断するとともにＤＡＦ１０３をハーフカットする加工等がある。一方、レーザ加工には、ウェーハ１００に対して透過性を有する波長のパルスレーザ光をウェーハ１００の内部に集光して廃部に改質層を形成する加工や、ウェーハ１００の表面１００ａにパルスレーザ光を集光して表面１００ａに溝を形成するアブレーション加工等がある。このようにして、ウェーハ１００にはあらかじめダイシング加工が施されており、図１に示したワーク分割装置１によって分割され、裏面にＤＡＦ１０３が貼着されたチップとなる。

ワークユニット１０００は、図１に示したカセット２ａに収容される。ワーク分割装置１の前部には、カセット２ａが載置されるカセット台２を備えており、カセット台２は昇降可能となっている。

カセット台２の後方側には、ワークユニット１０００のフレーム１０５を把持してカセット２ａから搬出する第１の搬送手段３が設けられている。第１の搬送手段３が、前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能となっている。

第１の搬送手段３の可動域には、ワークユニット１０００を洗浄するとともに、ワークユニット１０００を一定の位置に位置決めする位置決め洗浄手段４が配設されている。位置決め洗浄手段４は、Ｙ軸方向に延びる一対のレール４０を備えている。一対のレール４０は、互いが近づく方向又は離れる方向に同期して移動可能となっている。また、一対のレール４０の間には、ウェーハ１００を保持して回転可能なスピンナーテーブル４１と、フレーム１０５を固定するフレーム固定部４２とが配設されている。また、スピンナーテーブル４１に保持されたウェーハ１００に対して洗浄液及びエアを噴出する図示しないノズルも備えている。

位置決め洗浄手段４のＸ軸方向の側方には、ワークユニット１０００が一時的に置かれる中継ステージ５が配設されている。中継ステージ５には、Ｙ軸方向に延びる一対のレール５０を備えている。一対のレール５０は、互いが近づく方向又は離れる方向に同期して移動可能となっている。

位置決め洗浄手段４と中継ステージ５との近傍には、位置決め洗浄手段４と中継ステージ５との間でワークユニット１０００を搬送する第２の搬送手段７が配設されている。第２の搬送手段７は、フレーム１０５を吸着する吸着部７０を備えている。

中継ステージ５のＹ軸方向後方には、ワークユニット１０００を構成するウェーハ１００を分割する冷却分割手段６が設けられている。図４に示すように、冷却分割手段６は、ワークユニット１０００を保持する保持ユニット６０と、保持ユニット６０との間でフレーム１０５を挟持するフレーム押さえ部６１と、保持ユニット６０に保持された拡張テープ１０４に対して冷気を噴出して冷却を行う冷気噴出部６２とを備えている。冷気噴出部６２は、保持ユニット６０の下方に進入できる構成となっている。

保持ユニット６０は、円筒状に形成されワークを下方から支持して昇降可能であるワーク支持部６００と、ワーク支持部６００の外周側に配設され支持面６０１ａにおいてフレーム１０５を下方から支持するフレーム支持部６０１と、ワーク支持部６００を昇降させることによりワーク支持部６００に保持されたワークを昇降させるワーク昇降手段６０２と、フレーム支持部６０１を昇降させるフレーム昇降手段６０３とを備えている。

フレーム支持部６０１には、上下方向に貫通する円形の貫通孔６０１ｂが形成されており、フレーム押さえ部６１には、ワーク支持部６００より大径でかつフレーム支持部６０１の貫通孔６０１ｂとほぼ同径の開口部６１０が形成されている。

フレーム昇降手段６０３は、少なくとも３つ（図示の例では４つ）のエアシリンダによって構成されており、シリンダチューブ６０３ａとピストンロッド６０３ｂとから構成されている。ピストンロッド６０３ｂの上端がフレーム支持部６０１の下面に固定されており、ピストンロッド６０３ｂの昇降によりフレーム支持部６０１を昇降させる構成となっている。

図１に示すように、中継ステージ５のＹ軸方向前方側には、拡張テープ１０４を加熱する加熱手段８が配設されている。図５に示すように、加熱手段８は、載置されたフレーム１０５を支持するフレーム支持プレート８０と、中継ステージ５の下方とフレーム支持プレート８０の上方との間を移動可能なフレーム押さえプレート８１と、ウェーハ１００を吸着する吸着テーブル８２と、吸着テーブル８２の外周側において円筒状に形成され昇降自在な突き上げ部材８３と、フレーム支持プレート８０を昇降させるフレーム昇降手段８４と、吸着テーブル８２を昇降させるテーブル昇降手段８５とを備えている。

フレーム支持プレート８０には、フレーム１０５の内径と同等の内径を有する開口部８０ａが形成されている。また、開口部８０ａの外周側には、Ｘ軸方向に移動可能な位置決めピン８０ｂが複数設けられており、位置決めピン８０ｂが互いにＸ軸方向に近づく方向に移動することにより、ワークユニット１０００を一定の位置に位置決めすることができる。

フレーム押さえプレート８１には、フレーム支持プレート８０の開口部８０ａと同等の内径を有する開口部８１ａと、フレーム支持プレート８０から上方に突出した位置決めピン８０ｂを挿通させるための孔８１ｂとを備えている。フレーム押さえプレート８１はピストンロッド８１ｃに連結されており、シリンダチューブ８１ｄによって駆動されてピストンロッド８１ｃがＹ軸方向に移動することにより、フレーム押さえプレート８１もＹ軸方向に移動する構成となっている。

吸着テーブル８２の上方には、ヒータ８６が配設されている。ヒータ８６は、環状の加熱体８６０を備えるとともに昇降可能であり、加熱体８６０は、拡張テープ１０４の非貼着部１０４ａに対応する内径及び外径を有している。加熱体８６０は、例えば赤外線を下方に照射する機能を有する。

図６に示すように、吸着テーブル８２は、多孔質部材により形成される吸引部８２０と、吸引部８２０を囲繞する枠体８２１と、吸引部８２０に連通する吸引孔８２２と、吸引孔８２２と連結された吸引源８２３とから構成されている。

冷却分割手段６、中継ステージ５、加熱手段８との間におけるワークユニット１０００の搬送は、第３の搬送手段９によって行なわれる。第３の搬送手段９は、フレーム１０５を保持してＹ軸方向に移動することができる。

図１に示すように、位置決め洗浄手段４のＹ軸方向後方側には、紫外線照射手段１０が配設されている。図７に示すように、紫外線照射手段１０においては、複数の紫外線ランプ１０ａが並列に配置されており、紫外線ランプ１０ａの上方の空間に、第１の搬送手段３によってフレーム１０５が保持されたワークユニット１０００が進入できる構成となっている。

図１に示したワーク分割装置１においては、図２及び図３に示したワークユニット１０００がカセット２ａに複数収容され、カセット２ａがカセット台２に載置される。そして、カセット台２が昇降してカセット２ａを所定の高さに位置づけ、第１の搬送手段３によってワークユニット１０００が搬出される。

搬出されたワークユニット１０００は、位置決め洗浄手段４のレール４０の上に載置される。そして、レール４０が互いに近づく方向に移動してワークユニット１０００が一定の位置に位置決めされた後、第２の搬送手段７によってフレーム１０５が吸着され、ワークユニット１０００が中継ステージ５に搬送される。中継ステージ５においては、一対のレール５０の上にワークユニット１０００が載置され、レール５０が互いに近づくことによりワークユニット１０００が一定の位置に位置決めされる。

次に、第３の搬送手段９によってワークユニット１０００が冷却分割手段６に搬送される。冷却分割手段６においては、図８（ａ）に示すように、フレーム１０５がフレーム支持部６０１に載置され、拡張テープ１０４及びウェーハ１００が浮いた状態となる。

次に、図８（ｂ）に示すように、フレーム支持部６０１が上昇し、フレーム支持部６０１とフレーム押さえ部６１とでフレーム１０５を挟持するとともに、冷気噴出部６２が拡張テープ１０４の下方に移動し、粘着テープ１０４に向けて冷気を噴出し、粘着テープ１０４を硬化させる。

そして、図８（ｃ）に示すように、ワーク昇降手段６０２がワーク支持部６００を上昇させることにより、拡張テープ１０４を水平方向に放射状に伸張させる。そうすると、ウェーハ１００の分割予定ライン１０１に沿って破断され、個々のチップ１０２に分割される。冷気噴出部６２からの冷気の噴出により、拡張テープ１０４及びＤＡＦ１０３が硬化しているため、破断しやすく、確実にチップ１０２に分割することができる。

ウェーハ１００の分割後、図８（ｄ）に示すように、ワーク支持部６００が下降する。このとき、拡張テープ１０４の非貼着部１０４ａには弛みが生じている。

こうしてウェーハ１００が分割されたワークユニット１０００は、第３の搬送手段９によってレール５０の上に搬出された後、第２の搬送手段７によって加熱手段８に搬送される。

加熱手段８においては、図９（ａ）に示すように、フレーム１０５がフレーム支持プレート８０に載置され、フレーム押さえプレート８１との間で挟持される。このとき、分割されたウェーハ１００及び拡張テープ１０４は浮いた状態となっている。

次に、図９（ｂ）に示すように、突き上げ部材８３の上昇により吸着テーブル８２を上昇させて、再び拡張テープ１０４を水平方向に放射状に伸張させる。続いて、吸引源８２３から吸引力を作用させることにより、拡張された拡張テープ１０４を吸着テーブル８２において吸引保持する。

次に、図９（ｃ）に示すように、突き上げ部材８３を下降させて拡張テープ１０４から離す。また、吸着部８２の上面がフレーム１０５の下面とほぼ同じ高さになるように、吸着テーブル８２も下降させる。そうすると、拡張テープ１０４の非貼着部１０４ａが弛んだ状態となる。

次に、図１０（ａ）に示すように、ヒータ８６を下降させ、加熱体８６０を弛んだ非貼着部１０４ａの直上に近接させる。そして、加熱体８６０を発熱させて非貼着部１０４ａを加熱すると、図１０（ｂ）に示すように、非貼着部１０４ａが収縮して弛みがなくなった状態となる。非貼着部１０４ａの加熱は、拡張テープ１０４が吸着テーブル８２に吸着された状態で行なわれる。したがって、拡張テープ１０４のうち、吸着テーブル８２に吸着されている部分が収縮することはないため、隣り合うチップ１０２どうしの間隔が狭まることはなく、チップ１０２どうしが接触することはない。

次に、ワークユニット１０００は、図１に示した第２の搬送手段７によって洗浄位置決め手段４に搬送され、ウェーハ１００がスピンナーテーブル４１に保持され、フレーム１０５がフレーム固定部４２に保持される。そして、スピンナーテーブル４１及びフレーム固定部４２が回転しながら洗浄及び乾燥処理が行われる。

次に、第１の搬送手段３によってワークユニット１０００が紫外線照射手段１０に搬送される。そして、図７に示した紫外線ランプ１０ａによって拡張テープ１０４が紫外線の照射を受け、その粘着層が硬化する。したがって、その後のチップ１０２の拡張テープ１０４からの剥離を円滑に進めることができる。

こうして拡張テープ１０４に対して紫外線が照射された後、第１の搬送手段３によってワークユニット１０００がレール４０の上に搬送される。そして、レール４０上でワークユニット１０００の位置決めがなされた後、第１の搬送手段３によってワークユニット１０００がカセット２ａに収容される。

以上のように動作するワーク分割装置１は、図１１に示すように、装置前部にカセット台２及び加熱手段８が配設され、カセット台２の後方に位置決め洗浄手段４が配設され、さらにその後方に紫外線照射手段１０が配設されている。また、加熱手段８の後方には中継ステージ５が配設され、さらにその後方に冷却分割手段６が配設されている。

図１１及び図１２に示すように、位置決め洗浄手段４及び紫外線照射手段１０の上方には、電装ボックス２００が配設されている、電装ボックス２００には、カセット台２、第1の搬送手段３、位置決め洗浄手段４、中継ステージ５、冷却分割手段６、第２の搬送手段７、加熱手段８、第３の搬送手段９、紫外線照射手段１０等を構成する各駆動部、例えば第１の搬送手段３及び第３の搬送手段９をＹ軸方向に駆動するためのモータ、位置決め洗浄手段４を構成するスピンナーテーブル４１を回転させるためのモータ、レール４０及び５０を異動させるためのモータ等を駆動する電気制御機器が集約されて収容されている。

図１１に示すように、冷却分割手段６は、冷却分割ボックス３００に備えている。冷却分割ボックス３００には、図４に示した冷却分割手段６の冷気噴出部６２から噴出され使用された冷気を電装ボックス２００に送入する冷気送入管４００ａを備えた冷気排出ファン４００が配設されている。このように、ワーク分割装置１は、電装ボックス２００と冷却分割ボックス３００とを備えた電装冷却装置として機能する。

冷気排出ファン４００には、電装ボックス２００に送入される冷気の温度を監視する第１の温度センサ４００ｂを備えている。図１２に示すように、冷気送入管４００ａには、冷気の温度調整を行なうためのエアを導入するエア導入口４００ｃが設けられている。また、電装ボックス２００には、電装ボックス２００の内部の温度を監視する第２の温度センサ４００ｄが配設されている。

図８（ｂ）に示したように、冷気噴出部６２から冷気が噴出されると、その冷気は、冷却分割ボックス３００に備えた冷気排出ファン４００によって、冷気送入管４００ａを通って電装ボックス２００へと送られる。電装ボックス２００には、各種電気制御機器、すなわち回路部品、ＩＣ、ＬＳＩ等を備えているため、送られてきた冷気が電気制御機器の冷却に利用され、電装ボックス２００内の温度を調整することができる。

第１の温度センサ４００ｂでは、冷気送入管４００ａを通って電装ボックス２００に送られる冷気の温度を常に計測している。そして、例えば温度が低すぎる場合は、エア導入口４００ｃからエアを導入し、冷気の温度を調整し、温度調整された冷気を電装ボックス２００に送り込むことができる。

一方、電装ボックス２００においても、第２の温度センサ４００ｄが電装ボックス内の温度を常に監視しているため、電装ボックス２００内の温度に応じ、エア導入口４００ｃからのエアの導入を調整し、電装ボックス２００内の温度を所望の温度とすることができる。例えば、電装ボックス２００内の温度が低くなりすぎると、結露などの不都合が起こり得るため、エア導入口４００ｃからのエアの導入により、かかる不都合を事前に回避することができる。

このように、冷却分割ボックス３００において使用された冷気が有効活用され、冷気がそのまま装置設置ルームに排出されることがないため、装置設置ルームの温度に悪影響を及ぼすことがない。

１０００：ワークユニット
１００：ウェーハ
１００ａ：表面 １００ｂ：裏面
１０１：分割予定ライン １０２：チップ １０３：ＤＡＦ
１０４：拡張テープ １０４ａ：非貼着部
１０５：フレーム １０５ａ：開口部
１：ワーク分割装置（電装冷却装置）
２：カセット台 ２ａ：カセット
３：第１の搬送手段
４：位置決め洗浄手段
４０：レール ４１：スピンナーテーブル ４２：フレーム固定部
５：中継ステージ ５０：レール
６：分割手段
６０：保持ユニット
６００：ワーク支持部
６０１：フレーム支持部 ６０１ａ：支持面 ６０１ｂ：貫通孔
６０２：ワーク昇降手段
６０３：フレーム昇降手段 ６０３ａ：シリンダチューブ ６０３ｂ：ピストンロッド
６１：フレーム押さえ部 ６１０：開口部
６２：冷気噴出部
７：第２の搬送手段 ７０：吸着部
８：加熱手段
８０：フレーム支持プレート ８０ａ：開口部 ８０ｂ：位置決めピン
８１：フレーム押さえプレート
８１ａ：開口部 ８１ｂ：孔 ８１ｃ：ピストンロッド ８１ｄ：シリンダチューブ
８２：吸着テーブル
８３：突き上げ部材
８４：フレーム昇降手段
８５：テーブル昇降手段
８６：ヒータ ８６０：加熱体
９：第３の搬送手段
１０：紫外線照射手段 １０ａ：紫外線ランプ
２００：電装ボックス
３００：冷却分割ボックス
４００：冷気排出ファン
４００ａ：冷気送入管 ４００ｂ：第１の温度センサ ４００ｃ：エア導入口
４００ｄ：第２の温度センサ

Claims (1)

1. 開口部を有するリング状のフレームと、該開口部を塞ぐように該フレームに貼着された拡張テープと、該拡張テープに貼着され該開口部において該拡張テープを介して保持されたワークと、からなるワークユニットを保持し、該拡張テープを拡張及び冷却し該ワークに形成された分割予定ラインに沿って該ワークを分割する冷却分割手段を備えた冷却分割ボックスと、
   各駆動部の電気制御機器を集約した電装ボックスと、
   を含むワーク分割装置に配設される電装冷却装置であって、
   該冷却分割ボックスには、使用された冷気を該電装ボックスに送入する冷気送入管を備えた冷気排出ファンが配設され、
   該冷気排出ファンによって該電装ボックスに送入される冷気の温度を監視する第１の温度センサと、該冷気に混合させて該冷気の温度調整を行うためのエアを導入するエア導入口と、該電装ボックス内の温度を監視する第２の温度センサとを備えている電装冷却装置。

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