CN104552622A - 切断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种切断装置，可将在脆性材料基板的正表面上积层包含树脂或金属的层而成的积层脆性材料基板在不需要前期步骤的情况下较佳且容易地切断。将在脆性材料基板的一侧正表面附设有包含树脂或金属的异种材料层、且在另一侧正表面形成有划线而成的积层脆性材料基板从所述异种材料层侧沿所述划线切断的切断装置，在切断时与积层脆性材料基板抵接的切断杆的刃尖包括形成50°以下的角度的两个刃面，并且在所述两个刃面之间，进而包括具有曲率半径为5μm以下的圆弧状的截面的曲面或具有宽度为10μm以下的直线状的截面的平坦面即另一刃面。

Description

切断装置
技术领域
本发明涉及基板切断装置，尤其涉及将附设有包含树脂或金属的层的积层脆性材料基板切断的切断装置。
背景技术
半导体元件是通过如下方式制造成的，即，将在陶瓷基板等脆性材料基板上二维地重复形成有多个元件区域而成的母基板，沿预先形成在各元件区域的分界位置(预定分割位置)上的起点切断(割断)。作为切断的起点，有通过利用划线轮对基板表面划线而形成的划线、或通过金刚石切割器等切削器具呈线状切削基板表面而得的划线槽、或通过激光光使基板表面消融而呈线状除去基板表面而得的消融加工线、或通过激光光使基板表面局部性地熔融而使基板的构造呈线状变质(熔解改性)而得的加工线等。
能实施沿该预定分割位置的切断的切断装置已为周知(例如，参照专利文献1)。在该以往周知的切断装置中可为如下构成，即：也称作支承刃等的一对基板支撑部件(在专利文献1中为基板保持部)在水平面内分离配置，在以母基板的预定分割位置位于这些基板支撑部件之间的方式利用基板支撑部件支撑母基板的状态下，从母基板的上方沿预定分割位置按压切断杆(专利文献1中为刀片)，由此将母基板切断。
此外，所述的半导体元件制造用的母基板，存在为保护形成在脆性材料基板的正表面上的电路图案等而使玻璃环氧化物等热硬化性树脂附设在该正表面上的母基板、或使金属层附设在正表面上的母基板。在欲通过所述方法将该母基板切断的情况下，由于树脂或金属与脆性材料基板的材质不同，所以产生包含树脂或金属的层的一部分未被完全切断的问题。
为应对所述问题，作为与正表面垂直地分割使树脂附着于脆性材料基板的一侧正表面侧而成的附有树脂的脆性材料基板的方法，已周知的是如下方法，即进行：槽部形成步骤，在附有树脂的脆性材料基板的树脂侧的预定分割位置形成槽部；划线形成步骤，在附有树脂的脆性材料基板的脆性材料基板侧的预定分割位置形成划线；及切断步骤，沿划线分割附有树脂的脆性材料基板(例如，参照专利文献2)。
[先前技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2004-39931号公报
[专利文献2]日本专利特开2012-66479号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
专利文献2中揭示的方法虽可对附有树脂的脆性材料基板在预定分割位置切实地且以优异的尺寸精度相对于其正表面垂直地进行分割，但由于必须在基板的切断步骤之前执行槽部形成步骤，因此存在作业步骤增加而无法有效率地执行切断作业的问题。从制造效率化的观点考虑，较理想的是仅通过一切断装置中的切断步骤便可进行良好的切断。
本发明是鉴于所述课题而完成的，其目的在于提供一种切断装置，可将在脆性材料基板的正表面上积层包含树脂或金属的层的积层脆性材料基板在不需要前期步骤的情况下较佳且容易地切断。
[解决问题的技术手段]
为解决所述课题，技术方案1的发明是一种切断装置，其特征在于：将在脆性材料基板的一侧正表面附设包含树脂或金属的异种材料层、且在另一侧正表面形成划线而成的积层脆性材料基板从所述异种材料层侧沿所述划线切断；且在切断时与所述积层脆性材料基板抵接的切断杆的刃尖包括形成50°以下的角度的两个刃面，并且在所述两个刃面之间进而包括具有曲率半径为5μm以下的圆弧状的截面的曲面即另一刃面。
技术方案2的发明是根据技术方案1所述的切断装置，其特征在于：所述另一刃面为具有曲率半径为2μm以上且3μm以下的圆弧状的截面的曲面。
技术方案3的发明是一种切断装置，其特征在于：将在脆性材料基板的一侧正表面附设包含树脂或金属的异种材料层、且在另一侧正表面形成划线而成的积层脆性材料基板从所述异种材料层侧沿所述划线切断；且在切断时与所述积层脆性材料基板抵接的切断杆的刃尖包括具有50°以下的角度的两个刃面，并且在所述两个刃面之间，进而包括具有宽度为10μm以下的直线状的截面的平坦面即另一刃面。
技术方案4的发明是根据技术方案3所述的切断装置，其特征在于：所述另一刃面为具有宽度为1μm以上且5μm以下的截面的平坦面。
技术方案5的发明是根据技术方案1至4中任一项所述的切断装置，其特征在于：所述两个刃面所形成的角度为10°以上且30°以下。
[发明的效果]
根据技术方案1至技术方案5的发明，可在不进行于异种材料层形成槽的预处理的情况下，且也不产生刃豁口地将积层脆性材料基板良好地切断。
附图说明
图1是本实施方式的切断装置100的立体图。
图2是本实施方式的切断装置100的立体图。
图3是表示于供切断装置100的切断时的基板W的保持形态的俯视图。
图4是表示在切断装置100中切断基板W时的配置关系的剖视图。
图5是安装有切断杆14的状态下的切断杆安装部15的示意剖视图。
图6(a)、(b)是切断杆14的概略构成图。
图7是表示刃尖14b的详细构成的剖视图。
图8是表示刃尖14b的详细构成的剖视图。
图9(a)～(c)是示意性地表示使用切断杆14进行积层脆性材料基板即基板W的切断的情况下的情况的图。
图10(a)～(c)是使用以往的切断杆114进行积层脆性材料基板即基板W的切断的情况下的情况的图。
具体实施方式
＜切断装置的概要＞
图1及图2是本实施方式的切断装置100的立体图。切断装置100为用以将使用LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics，低温共烧陶瓷)或HTCC(High TemperatureCo-fired Ceramics，高温共烧陶瓷)等陶瓷或玻璃及其他脆性材料而构成的脆性材料基板、或进而在该脆性材料基板的一侧正表面形成包含树脂或金属的层而成的积层脆性材料基板等即切断对象基板(以下，也简单地称作基板)W，沿预先设定在该基板W上的线状的预定分割位置(分割预定线)切断(割断)的装置。另外，在图1及图2中附有右手系的XYZ坐标系，该XYZ坐标系将在水平面内相互正交的两个方向设为X方向及Y方向，并将垂直方向设为Z方向。更详细而言，将在进行切断时使预定分割位置延伸的方向设为X方向。
图3是表示以供切断装置100的切断时的基板W的保持形态的俯视图。图4是表示在切断装置100中切断基板W时的配置关系的剖视图。图4中表示如下情况：基板W为在脆性材料基板Wa的一侧正表面S1设置包含树脂或金属的异种材料层F而成的积层脆性材料基板，且在脆性材料基板Wa的另一侧正表面S2的预定分割位置，为形成切断的起点而预先通过利用划线轮等对基板表面划线来设置划线SL。
另外，图4中，为简化图示而仅表示有一条划线SL，但在实际的基板W上形成有多条划线SL。
此外，对于切断的起点，除所述的划线以外，还可应用通过金刚石切割器等切削器具呈线状切削基板表面而得的划线槽、或通过激光光使基板表面消融而呈线状除去基板表面而得的消融加工线、或通过利用激光光使基板表面局部性地熔融而使基板的构造呈线状变质(熔解改性)而得的加工线等。
基板W如图3及图4所示股，在将其一侧正表面S1侧贴附固定在也称作切割带的粘着性膜1上的情况下供于切断装置100。更详细而言，粘着性膜1将其周边部分贴设在环状的环部件2上，且基板W在该环部件2的中央部分贴附于粘着性膜1。另外，图3中，例示粘着性膜1的粘着面的相反侧的面朝向附图近前侧的状态，为了表示基板W及环部件2均存在于该粘着面侧，而以虚线表示基板W的外周缘We及环部件2的内周缘2e。
切断装置100包括：支承部件10，在切断时从下方支撑基板W；旋转部件11，将保持基板W的环部件2在水平面内旋转自如地支撑；水平可动台12，包含光学上透明的部件，从下方支撑旋转部件11，并且设为在Y方向移动自如；及支撑台13，支撑水平可动台12。
更详细而言，如图4所示股，支承部件10包括分别在X方向上具有长边方向且在Y方向上相互分离的一对支承刃61、62。此外，如图2所示股，水平可动台12接受通过步进马达31的驱动而旋转的滚珠螺杆32的驱动，而在支撑台13上沿Y方向往返移动。进而，旋转部件11的旋转角度位置可通过利用步进马达34使滚珠螺杆33旋转来加以调整。根据具有以上构成，在切断装置100中通过在支撑对基板W进行保持的环部件2的状态下使旋转部件11在水平面内旋转，而能以在支承刃61、62之间使划线SL沿X方向延伸的方式调整水平面内的基板W的姿势。
另一方面，在支撑台13的上表面且旋转部件11的外侧的四方位置竖立设置有4根柱状升降导件24。以架设在这些4根柱状升降导件24的上端的方式固定架台21。此外，在支撑台13与架台21之间，设置有通过柱状升降导件24能升降地导引的升降台16。
在架台21上，隔着支撑部件22而设置有步进马达23。在该步进马达23的旋转轴上，连结有以旋转自如的状态贯通架台21的滚珠螺杆25。滚珠螺杆25螺合于形成在升降台16上的阴螺纹部。滚珠螺杆25通过步进马达23的驱动而旋转，由此升降台16沿Z方向升降。
如图2所示股，在该升降台16的下表面，设置有供安装固定切断杆14的切断杆安装部15。切断杆14也称作刀片或切断刃，且以其长边方向沿X方向延伸的形态安装。在切断装置100中，概略而言如图4所示股，在基板W以形成有划线SL的正表面朝下，划线SL位于支承刃61、62之间并沿X轴方向延伸的方式配置的状态下，从形成有异种材料层F的面侧沿划线SL的形成位置通过切断杆14按压基板W，由此实现基板W的切断。至于切断杆14及切断杆安装部15的详情将于下文叙述。
另一方面，支撑台13隔着竖立设置在基座17上的4根轴18及从基座17向下方延伸的腿部19而设置在地面上。
进而，如图2所示股，在支撑台13的下方设置有CCD相机35。CCD相机35如图4中的箭头AR1所示股，可经由设置在支撑台13的中央部分的开口部13h及水平可动台12而观察基板W与切断杆14的位置关系。
CCD相机35附设在设置于基座17上的支撑部41上。支撑部41被沿设置在轨道支撑板39上的一对导轨37在X方向上导引，并且在X方向延伸且与通过步进马达36的驱动而旋转的滚珠螺杆38螺合，该轨道支撑板39竖立设置在基座17上。通过具有这些构成，CCD相机35可接受步进马达36的驱动而在X方向上往返移动。
＜切断杆＞
其次，对切断杆14及其周边部分的详细构成进行说明。图5是安装有切断杆14的状态下的切断杆安装部15的示意剖视图。图6是切断杆14的概略构成图。更详细而言，图6(a)所表示的为切断杆14的长边方向侧视图，图6(b)所表示的为切断杆14的刃尖14b附近的概略剖视图。
切断杆14包含超钢合金或部分稳定化氧化锆等，如图6(a)所示股，具有在侧视矩形状的主体部14a的一长边侧设置有刃尖14b的构成。作为切断杆14，使用总长L为例如60mm～300mm左右、且刃宽W为例如15mm～30mm左右的切断杆。此外，如图6(b)所示股，刃尖14b具有形成一锐角θ的两个刃面c1、c2。另外，刃面c1、c2通过磨削形成，但该磨削优选在切断杆14的短边方向(如果为图6(a)的情况则为上下方向)进行。该情况下，切断杆14对异种材料层F的切削性进一步提高。
切断杆14通过安装在切断杆安装部15而固定在切断装置100上。另外，在切断杆14的主体部14a，以在长边方向上相互分离的形态设置有安装时所使用的多个(图6(a)中为两个)贯通孔14h。
切断杆安装部15如图5所示股，包括固持器15a、凸缘15b、及安装底座15c。固持器15a及凸缘15b为装卸自如。另一方面，安装底座15c固定设置在升降台16的下表面。
在将切断杆14固定于切断装置100时，首先，在使切断杆14所具备的贯通孔14h与分别设置在固持器15a及凸缘15b上的螺丝孔TH1、TH2位于一直线上的状态下，将切断杆14夹入固持器15a与凸缘15b之间，并且使固定螺栓15d与螺丝孔TH1及TH2螺合。由此，切断杆14与固持器15a及凸缘15b成为一体。进而，使固定螺栓15e螺合于设置在安装底座15c上的螺丝孔TH3与设置在固持器15a上的螺丝孔TH4，由此切断杆14以刃尖14b朝向铅直下方且在X方向延伸的姿势固定在切断装置100。换言之，也可说切断杆14装卸自如地设置在切断装置100中。由此，容易进行因破损、劣化所致的更换或对应于基板W的材质的变更等。
其次，对刃尖14b更详细地进行说明。本实施方式的切断装置100中的刃尖14b的形状为特征性的部分。图7及图8是表示刃尖14b的详细构成的剖视图。
刃尖14b概略而言与以往的一股的切断杆的刃尖相同，如图6(b)所示股具有形成一角度θ的两个刃面c1、c2，但更详细而言，角度θ的值设为50°以下，优选设为10°以上且30°以下，进而，如图7及图8所示股，在刃尖14b的最前端部，在刃面c1、c2之间设置有另一刃面。图7中例示在刃面c1与c2之间设置有剖视圆弧状(曲率半径r)的曲面即刃面c3的情况，图8中例示在刃面c1与c2之间设置有剖视直线状的平坦面即刃面c4的情况。
图7所示的刃面c3优选曲率半径r为5μm以下，更优选为2μm以上且3μm以下。另一方面，图8所示的刃面c4优选宽度为10μm以下，更优选为1μm以上且5μm以下。
如此，本实施方式的切断装置100所具备的切断杆14的刃尖14b的形状，与形成约90°角度的两个刃面直接相交的以往的一股的切断杆(以下，称作以往的切断杆)的刃尖的形状明显不同。而且，通过切断杆14的刃尖14b成为所述形状，在本实施方式的切断装置100中，即便在作为切断对象的基板W如图4所示股为积层脆性材料基板的情况下，也可实现较佳的切断。
图9是示意性地表示使用具有所述形状的刃尖14b的切断杆14进行积层脆性材料基板即基板W的切断的情况下的情况的图。此外，图10是为对比而示的使用以往的切断杆114进行积层脆性材料基板即基板W的切断的情形下的情况的图。另外，以往的切断杆114的刃尖114b具有形成约90°角度的两个刃面直接相交的形状。但是，省略除切断杆14及以往的切断杆114以外的切断装置100的构成要素与刃尖14b的详细构成的图示。
首先，如图9(a)及图10(a)所示股，基板W以使形成有异种材料层F的侧为上表面、且使脆性材料基板Wa的形成有划线SL的侧为下表面的形态，载置在支承部件10的支承刃61、62上。此时，基板W以划线SL大致在支承刃61、62之间的位置上沿X方向延伸的姿势载置。
继而，通过CCD相机35拍摄形成在基板W上的划线SL。在拍摄该划线SL时，通过一面使步进马达36驱动而使CCD相机35在X方向上移动一面进行拍摄，由此拍摄在X方向上延伸的划线SL整体。
然后，基于所拍摄的图像来调整基板W的水平姿势，进而，进行切断杆14的定位(以往的切断杆114也相同)。即，通过驱动步进马达34来调整旋转部件11的旋转角度位置，由此调整基板W的水平姿势而使划线SL的延伸方向准确地与X方向一致，并且通过使步进马达31驱动而使水平可动台12在Y方向移动，由此划线SL配置在切断杆14的铅直下方。
当该定位结束时，进行基板W的切断。即，通过步进马达23的驱动而使升降台16下降，由此如图9(a)及图10(a)中分别以箭头AR2及AR4所示股使切断杆14及以往的切断杆114下降。最终，切断杆14的刃尖14b及以往的切断杆114的刃尖114b与基板W的上表面的异种材料层F接触，而对异种材料层F的上表面施加力，但如图9(b)及图10(b)中分别以箭头AR3及AR5所示股，在该接触之后，切断杆14及以往的切断杆114也继续下降。
如此一来，在使用本实施方式的切断杆14的情况下，如图9(b)所示股通过切断杆14下降而以切削异种材料层F(进入异种材料层F中)的形态切断异种材料层F。然后，当刃尖14b到达脆性材料基板Wa的上表面时，成为由切断杆14与支承刃61、62三点支撑基板W的状态，如图9(c)所示股，从划线SL伸展的龟裂CR到达刃尖14b处。由此，基板W较佳地被切断为两个单片W1、W2。
另一方面，在使用以往的切断杆114的情况下，如图10(b)所示股，在刃尖114b进入至异种材料层F中之前，在下侧的脆性材料基板Wa上产生龟裂CR从划线SL伸展，从而尽管异种材料层F未被切断，而仅脆性材料基板Wa被切断为两个单片W3、W4。一旦产生该切断，则即便如箭头AR5所示股使以往的切断杆114下降，因单片W3、W4移动而避开以往的切断杆114所施加的力，从而如图10(c)所示股异种材料层F至于未被较佳地切断的状态，或最终未在正确的位置被切断。
在使用本实施方式的切断杆14的情况与使用以往的切断杆114的情况下产生该差异的理由在于如下所述。
首先，在前者的情况下，刃面c1与c2所形成的角度θ比较小，且还包含刃面c3或c4，与异种材料层F的接触面积较小，因此不易受到起因于异种材料层F的弹性的抵抗力(反作用力)，其结果，每单位面积的按压力相对变大，由此于在脆性材料基板Wa中产生龟裂CR的伸展之前，异种材料层F便被切断。
相对于此，在后者的情况下，由于两个刃面所形成的角度大于90°，因此与异种材料层F的接触面积较大，从而强力地受到来自异种材料层F的抵抗力，在刃尖114b未进入至异种材料层F中的状态下便对其下方的脆性材料基板Wa施加力，由此难以对积层脆性材料基板良好地进行切断。
此外，在本实施方式的切断杆14的情况下，虽然刃面c1与c2所形成的角度θ较小，但由于在两者之间存在刃面c3或c4，因此不易产生刃豁口。由此，即便在重复使用的情况下，该刃豁口的产生频度也至少被抑制在与以往的切断杆114相同的程度。
另外，虽省略详细说明，但本实施方式的切断杆14即便对于不具有异种材料层F的脆性材料基板，当然也可较佳地将其切断。
如以上所说明，在本实施方式的切断装置中，作为切断杆，其刃尖包括形成50°以下的角度的两个刃面，并且在这些两个刃面之间进而包括剖视圆弧状的曲面或剖视直线状的平坦面即另一刃面，由此即便在作为切断对象的基板为在脆性材料基板的一侧正表面设置包含树脂或金属的异种材料层而成的积层脆性材料基板，且使切断杆接触于该异种材料层来进行切断的情况下，可在无需在异种材料层形成槽的预处理的情况下，且也不会产生刃豁口地良好地进行切断。
＜变化例＞
在所述的实施方式中，以设置在水平可动台12上的支撑部件(支承刃61、62)从下方支撑基板W的状态进行切断，但切断装置100中的基板的支撑形态并不限定于此。例如也可为如下形态：在水平可动台12上铺设透明橡胶板，并在该透明橡胶板上载置基板W来进行切断。在该情况下，也可较佳地使用切断杆14进行积层脆性材料基板的切断。
[符号的说明]
1             粘着性膜
2             环部件
10            支承部件
11            旋转部件
12            水平可动台
13            支撑台
13h           开口部
14            切断杆
14a           主体部
14b           刃尖
14h           贯通孔
15            切断杆安装部
15a           固持器
15b           凸缘
15c           底座
15d、15e      固定螺栓
16            升降台
35            CCD相机
61、62        支承刃
100           切断装置
114           以往的切断杆
114b          (以往的切断杆的)刃尖
c1～c4        刃面
CR            龟裂
F             异种材料层
SL            划线
TH1～TH4      螺丝孔
W             基板(积层脆性材料基板)
Wa            脆性材料基板

Claims (6)

1.一种切断装置，其特征在于：将在脆性材料基板的一侧正表面附设包含树脂或金属的异种材料层、且在另一侧正表面形成划线而成的积层脆性材料基板从所述异种材料层侧沿所述划线切断；且
在切断时与所述积层脆性材料基板抵接的切断杆的刃尖包括形成50°以下的角度的两个刃面，并且在所述两个刃面之间进而包括具有曲率半径为5μm以下的圆弧状的截面的曲面即另一刃面。
2.根据权利要求1所述的切断装置，其特征在于：
所述另一刃面为具有曲率半径为2μm以上且3μm以下的圆弧状的截面的曲面。
3.根据权利要求1或2所述的切断装置，其特征在于：
所述两个刃面所形成的角度为10°以上且30°以下。
4.一种切断装置，其特征在于：将在脆性材料基板的一侧正表面附设包含树脂或金属的异种材料层、且在另一侧正表面形成划线而成的积层脆性材料基板从所述异种材料层侧沿所述划线切断；且
在切断时与所述积层脆性材料基板抵接的切断杆的刃尖具有形成50°以下的角度的两个刃面，并且在所述两个刃面之间进而包括具有宽度为10μm以下的直线状的截面的平坦面即另一刃面。
5.根据权利要求4所述的切断装置，其特征在于：
所述另一刃面为具有宽度为1μm以上且5μm以下的截面的平坦面。
6.根据权利要求4或5所述的切断装置，其特征在于：
所述两个刃面所形成的角度为10°以上且30°以下。
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