JP6243699B2 - 脆性材料基板の分断装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラスやセラミック等の脆性材料からなる基板本体の片面にシリコン樹脂（シリコーン）等の樹脂層が形成された基板に対し、基板本体に形成されたスクライブライン（切り溝）に沿って基板を分断する分断方法並びに分断装置に関する。

従来より、脆性材料基板に対して、カッターホイール（スクライビングホイールともいう）やダイシングソー等を用いて、予め複数条のスクライブラインを形成し、その後に、外力を印加して基板を撓ませてスクライブラインに沿ってブレイクすることにより、チップ等の単位製品を取り出す方法が知られている（例えば特許文献１、特許文献２等）。

脆性材料基板に対し、スクライブラインに沿って曲げモーメントを加えてブレイクする際、曲げモーメントを効果的に生じさせるために、多くの場合、上記特許文献等に示すような３点曲げ方式にて行われている。
図８は、基板本体の片面に樹脂層を積層したアルミナ基板やＬＴＣＣ基板（低温焼成セラミックス基板）等の脆性材料基板を３点曲げ方式でブレイクして単位製品を取り出す一般的なブレイク工程を説明するための図である。
回路パターンを表面または内部に形成したセラミック等の基板本体１の表面に、薄いシリコン樹脂等の表面層２を積層した脆性材料基板Ｗ（以下、単に「基板」という）を、ダイシングリング２０に支持された弾力性のある粘着フィルム２１に貼り付ける。基板本体１の下面には前工程で複数条のスクライブラインＳが形成されている。
スクライブラインＳを跨いでその左右位置で基板Ｗの下面を受ける一対の受刃２２、２２が配置されており、基板ＷのスクライブラインＳに相対する部位の上方にはブレイクバー２３が配置されている。このブレイクバー２３を図８（ｂ）に示すように基板Ｗに押しつけることによって、基板Ｗを撓ませてスクライブラインＳに沿って分断している。この際、刃先先端（基板と接する面）が鋭利なブレイクバー２３によって最初に押しつけられる表面層２は、ブレイクバー２３の刃先によってまず切断され、その後更なる押しつけによって基板Ｗが撓んでスクライブラインＳから分断される。

特開２０１２−１３１２１６号公報 特開２０１１−２１２９６３号公報

分断に使用されるブレイクバー２３は、表面層２を切断するために先端を尖らせた鋭角な刃先（例えば刃先角度３０度）を必要とする。しかし、ブレイクバー２３は表面層２を切断するだけではなく、引き続いて基板本体１を押圧して基板本体１をスクライブラインＳから分断するものであるから、基板分断時に大きな荷重が負荷される。したがって、ブレイクバーの刃先が鋭角であれば摩耗や刃こぼれが生じやすく使用寿命が短くなる。また、表面層２を切断したときに切り屑が発生し、品質の劣化や不良品の発生の原因となる。

また、表面層２の分断方法としては、レーザ光を使用して切断する方法がある。
しかし、レーザ光の場合は、切断ラインの周辺部分にレーザ光の熱によって変性や変形を生じることがあり、基板本体１にも熱が浸透して基板本体の回路パターン等に悪影響をもたらすことがある。特に、熱の影響を受けやすい樹脂材で表面層が形成されている基板の場合には問題がある。

そこで本発明は、上記した従来課題の解決を図り、樹脂または金属の表面層を備えた脆性材料基板を効率的に分断することができる新規な分断方法並びに分断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。

すなわち、本発明の分断装置は、基板本体の上面に樹脂または金属の表面層が積層され、前記基板本体の下面に所定のピッチで複数条のスクライブラインが形成されている脆性材料基板を分断する基板分断装置であって、前記脆性材料基板を載置するテーブルと、前記テーブル上に載置された基板に対して昇降可能に形成された基板本体ブレイク工程用ブレイクバー並びに表面層破断工程用押圧部材とを備え、前記基板本体ブレイク工程用ブレイクバーは、前記表面層を上側にした脆性材料基板に対して上方から押圧して脆性材料基板を下方に撓ませたときに、前記基板本体は前記スクライブラインに沿って分断されるが前記表面層にはブレイクバーの刃先が進入しないように、前記ブレイクバーの刃先が円弧または鈍角で形成されている構成とした。

本発明によれば、基板本体ブレイク工程で樹脂層を残して基板本体のみをスクライブラインに沿って分断し、次の表面層破断工程で樹脂層を引張り応力で分断するものであるから、ブレイク工程に使用されるブレイクバーは樹脂層を切断するための鋭突な刃先を必要としない。したがって、ブレイクバーの刃先は、表面層には進入しないように刃先を円弧または鈍角で形成することができ、使用寿命を延ばすことができる。また、ブレイクバーの鋭突な刃先で切断する場合のような切り屑の発生を防ぐことができ、切り屑による不良品の発生を抑制できるとともに高品質の単位基板を得ることができる。

本発明において、前記基板本体ブレイク工程用ブレイクバーと表面層破断工程用押圧部材とが別のブレイクバー及び押圧部材で形成され、前記表面層破断工程用押圧部材は互いに平行して配置された複数の単位押圧部材を備えており、これら単位押圧部材がそれぞれ前記複数のスクライブラインに向かって同時に押圧できるように形成されている構成としてもよい。
これにより、表面層破断工程用押圧部材の１回の押しつけにより、表面層を単位押圧部材の数だけ同時に破断することができ、作業時間の短縮を図ることができる。

加工対象となる基板の分断過程を示す説明図。 本発明に係る基板分断装置の一例を示す概略的な斜視図。 分断対象の基板をダイシングテープに貼り付けた状態を示す斜視図。 本発明における基板本体ブレイク工程を示す説明図。 本発明における表面層破断工程を示す説明図。 図５の別実施例を示す説明図。 本発明の分断方法の別実施例を示す説明図。 従来の基板分断方法を示す説明図。

以下、本発明に係る分断方法並びに分断装置の詳細を、一実施形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。図１は加工対象の一例となるアルミナ基板Ｗを示すものである。基板Ｗの基板本体１の内部または上面には電子回路パターン（図示外）が形成されており、表面にはシリコン樹脂等の薄い表面層２が積層されている。また、基板本体１の下面には、前段のスクライブ工程で互いに交差するＸ−Ｙ方向の複数条のスクライブラインＳが所定のピッチをあけて形成されている。
この基板Ｗは、以下で述べる本発明の分断装置Ａによって、全てのスクライブラインＳに沿って分断され、図１（ｂ）に示すようなチップ状の単位製品Ｗ１が取り出される。

図２は本発明に係る分断装置Ａの一例を示す斜視図である。
分断装置Ａは、基板Ｗを載置して保持するテーブル３を備えている。テーブル３は、水平なレール４に沿ってＹ方向に移動できるようになっており、モータＭによって回転するネジ軸５により駆動される。さらにテーブル３は、モータを内蔵する回転駆動部６により水平面内で回動できるようになっている。

さらに、テーブル３の上方には、Ｙ方向に間隔をあけて長尺板状の基板本体ブレイク工程用ブレイクバー７と、表面層破断工程用押圧部材８とがそれぞれのブリッジ９ａ、９ｂに保持されている。
各ブリッジ９ａ、９ｂは、テーブル３を跨ぐような門型に形成され、Ｘ方向に水平に延びるそれぞれのビーム（横桟）１０ａ、１０ｂに、基板本体ブレイク工程用ブレイクバー７並びに表面層破断工程用押圧部材８が、それぞれ流体シリンダ１１ａ、１１ｂによってテーブル３に向かって上下動するように取り付けられている。

基板本体ブレイク工程用ブレイクバー７の下端の刃先７ａは、後述する基板本体ブレイク工程において、基板Ｗの表面層２を押圧したときに決して表面層２内に進入しない程度の曲率半径の円弧形状にしてある。また、表面層破断工程用押圧部材８の下端は、後述する表面層破断工程において、基板Ｗを押圧したときに基板本体１を傷つけないように緩やかな曲面にするのがよい。

基板Ｗを分断するにあたり、図３に示すように、基板Ｗをダイシングリング１２に支持された弾力性のある粘着性のダイシングテープ１３に、スクライブラインＳが下方になるようにして貼り付ける。そして、この基板Ｗを貼り付けたダイシングテープ１３を、図４（ａ）に示すように、ゴム等のクッションシート１４を介して分断装置のテーブル３上に載置保持する。このとき、図のように基板ＷのスクライブラインＳが形成されている面を下側となるように載置する。

そして図４（ｂ）に示すように、基板Ｗの上方からブレイクバー７をスクライブラインＳに向かって降下させて基板Ｗを押しつけ、スクライブラインＳをクッションシート１４上で撓ませてスクライブラインＳの亀裂を厚み方向に浸透させ、基板本体１を分断する（基板本体ブレイク工程）。
この基板本体ブレイク工程において、ブレイクバー７の押込みにより基板本体１は前記スクライブラインＳに沿って分断されるが、ブレイクバー７の刃先７ａは表面層２内に進入しない程度の曲率半径の円弧形状にしてあるため、表面層２が切断されることはない。なお、この刃先形状としては、刃先７ａの円弧の曲率半径Ｒが０．０２５〜５ｍｍとするのがよい。

以上の基板本体ブレイク工程によって全てのスクライブラインＳを分断した後、図５（ａ）に示すように、表面層２が下側になるように基板Ｗをダイシングテープ１３とともに反転させ、基板本体１の上方から表面層破断工程用押圧部材８をスクライブラインＳに向かって基板本体１に押しつけ、基板Ｗを下方が広がるように撓ませる。これにより表面層２は、図５（ｂ）の矢印で示すように、押圧部材８の押込み位置Ｌを境として左右方向に向かう引張り応力を受けて引き裂かれるように力が働き、表面層２内に亀裂Ｋが発生する。この亀裂Ｋは、押圧部材８の更なる押しつけによって、図５（ｃ）に示すように厚み方向に浸透して表面層２が破断される（表面層破断工程）。
したがって、この表面層破断工程では、押圧部材８は亀裂Ｋを発生させるとともに、さらに浸透させて破断されてしまう深さ位置まで十分に下動することが要求される。
このようにして、全てのスクライブラインＳに相対する部分で表面層２が破断され、図１（ｂ）に示す単位基板Ｗ１がダイシングテープ１３に貼り付けられた状態で切り出される。

以上のように本発明によれば、基板本体ブレイク工程で樹脂層２を残して基板本体１のみをスクライブラインＳに沿って分断し、次の表面層破断工程で樹脂層２を引張り応力で破断するものであるから、ブレイク工程に使用されるブレイクバー７は樹脂層２を切断するための鋭突な刃先を必要としない。したがって、ブレイクバー７の刃先７ａを円弧または鈍角に形成することができて使用寿命を延ばすことができる。また、鋭突なブレイクバーの刃先で表面層を切断する場合のような切り屑の発生をなくすことができ、切り屑による不良品の発生を抑制できるとともに高品質の単位基板を得ることができる。

上記実施例では、基板本体１を分断する基板本体ブレイク工程と、表面層２を破断する表面層破断工程とを、それぞれ別のブレイクバー７及び押圧部材８で行うようにしたが、表面層破断工程用押圧部材８を省略して、基板本体ブレイク工程用のブレイクバー７を用いて次の表面層破断工程を行うようにしてもよい。

（他実施例）
図６は、表面層破断工程を、前述した基板本体ブレイク工程用ブレイクバー７に換えて別の押圧部材で行う場合の実施例を示すものである。
この実施例における表面層破断工程用押圧部材１５は、複数、例えば三つの単位押圧部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃを備えている。これら単位押圧部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃは互いに平行となるように並べて配置され、共通の保持部材１６に取り付けられて同時に昇降できるように形成されている。単位押圧部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、図６（ａ）に示すように、基板本体１に形成された複数の、本実施例では５本の平行なスクライブラインＳに対して、２ピッチずつ間隔をあけて配置されている。
これにより、図６（ｂ）に示すように、単位押圧部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃを基板本体１の上方からスクライブラインＳに向かって押しつけたときに、先行の基板本体ブレイク工程で分断された各スクライブラインＳを節として基板本体１が表面層２とともにジグザグ状に撓む。これにより、前記実施例の場合と同様に、表面層２がスクライブラインＳに隣接する部分で引張り応力を受けて破断される。したがって、この実施例では、表面層破断工程用押圧部材１５を１回押しつけるだけで、５本のスクライブラインＳに沿って表面層２を一挙に破断することができるので、作業時間の短縮を図ることができる。
なお、上記実施例では、単位押圧部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃの１回の動作でジグザグ状に撓むことを利用して表面層２を一挙に分断するようにしているが、２回の動作で確実に分断するようにしてもよい。その場合、１回目のブレイク操作で奇数番目のスクライブライン、２回目のブレイク操作で偶数番目のスクライブラインに押しつけるようにすることで、確実に分断することができる。

また、前記実施例では、基板Ｗの下面にクッションシート１４を敷設してブレイクバー７及び表面層破断工程用押圧部材８の押しつけにより基板Ｗを撓ませるようにしたが、クッションシート１４に代えて、図７に示すようなスクライブラインＳを挟んで基板Ｗを受ける一対の受刃１７、１７を配置するようにしてもよい。

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施例構造のみに特定されるものでない。例えば、上記したダイシングテープ１３を省略することも可能である。
その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することができる。

本発明は、表面に樹脂や金属の薄い表面層を有するアルミナ基板、ＬＴＣＣ基板等の脆性材料からなる基板の分断に好適に利用される。

Ａ 分断装置
Ｋ 亀裂
Ｌ 押圧部材の押込み位置
Ｓ スクライブライン
Ｗ 基板
１ 基板本体
２ 表面層
３ テーブル
７ ブレイクバー
７ａ 刃先
８ 表面層破断工程用押圧部材
１３ ダイシングテープ
１４ クッションシート
１５ 表面層破断工程用押圧部材
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 単位押圧部材

Claims (1)

1. 基板本体の上面に樹脂または金属の表面層が積層され、前記基板本体の下面に所定のピッチで複数条のスクライブラインが形成されている脆性材料基板を分断する基板分断装置であって、
   前記脆性材料基板を載置するテーブルと、
   前記テーブル上に載置された基板に対して昇降可能に形成された基板本体ブレイク工程用ブレイクバー並びに表面層破断工程用押圧部材とを備え、
   前記基板本体ブレイク工程用ブレイクバーは、前記表面層を上側にした脆性材料基板に対して上方から押圧して脆性材料基板を下方に撓ませたときに、前記基板本体は前記スクライブラインに沿って分断されるが前記表面層にはブレイクバーの刃先が進入しないように、前記ブレイクバーの刃先が円弧または鈍角で形成されている脆性材料基板の分断装置。

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