CN105719974A - 封装基板的加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供封装基板的加工方法。以不会产生毛刺的方式高效地对在热扩散基板上配置有器件并通过树脂密封而构成的封装基板进行分割。实施如下的工序而分别缩短树脂(13)的切断和热扩散基板(11)的切断所需要的时间，并缩短封装基板的分割作为整体所需要的时间：切削槽形成工序，使切削刀具(32)切入树脂直至达到未及热扩散基板(11)的深度，而沿着分割预定线(14)进行切削并使树脂(13)残留；树脂切断工序，沿着切削槽照射对于树脂(13)具有吸收性的波长的红外激光光线来切断残留的树脂；分割工序，照射对露出的热扩散基板(11)具有吸收性的波长的激光光线并沿着分割预定线(14)切断热扩散基板(11)而分割成各个封装器件。

Description

封装基板的加工方法
技术领域
本发明涉及将封装基板分割成各个封装器件的方法。
背景技术
对于在热扩散基板上配置多个器件并利用环氧树脂或硅树脂等将器件密封而构成的封装基板，通过对相邻的器件之间进行切削等而切断从而分割成各个按照每一器件的封装器件。热扩散基板由于散热性高且廉价等原因，所以使用不锈钢、铜等金属(例如参照专利文献1)。
并且，关于封装基板的分割，也考虑过利用切削刀具仅仅切断树脂、对热扩散基板则通过激光加工进行切断的方法(日本特愿2013-168794号)、以及对树脂以及热扩散基板双方通过激光加工进行切断的方法(日本特愿2014-153646号)。
专利文献1：日本特开2009-224683号公报
但是，在使旋转的切削刀具切入封装基板进行切削时，在金属制的热扩散基板被切断的部分容易产生毛刺。虽然当利用切削刀具仅仅切断树脂并通过激光加工切断热扩散基板时，能够防止毛刺的产生，但是由于进行树脂的切断时切削刀具的前端与热扩散基板接触而导致切削阻力变大，所以无法提高切削速度。另一方面，在通过激光加工来切断树脂的情况下，为了防止切断面烧焦，需要抑制脉冲激光光线的输出而通过多次烧蚀(ablation)来进行切断，切断消耗时间，在生产性方面存在问题。该问题随着树脂越厚而变得越显著。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，以不会产生毛刺的方式高效地进行对在热扩散基板上配置有器件并通过树脂密封而构成的封装基板的分割。
本发明是一种封装基板的加工方法，该封装基板中，在热扩散基板的正面通过形成为格子状的分割预定线而划分的多个区域中分别配置有器件，并通过树脂包覆该多个器件而形成有树脂层，沿着该分割预定线将该封装基板断开而分割成各个封装基板，其中，该封装基板的加工方法包含如下的工序：切削槽形成工序，通过保持单元对封装基板的该热扩散基板侧进行保持，将切削刀具定位于该分割预定线并使该切削刀具切入该树脂直至达到未及该热扩散基板的深度而沿着该分割预定线进行切削，从而使该树脂残留，并沿着该分割预定线形成切削槽；树脂切断工序，沿着实施了该切削槽形成工序而沿着由保持单元对该热扩散基板侧进行保持的封装基板的该分割预定线形成的该切削槽，照射对于该树脂具有吸收性的波长的红外激光光线，将该残留的树脂切断；以及分割工序，沿着实施了该树脂切断工序的、由该保持单元对该热扩散基板侧进行保持的封装基板的该分割预定线，照射对于露出的该热扩散基板具有吸收性的波长的激光光线，沿着该分割预定线切断该热扩散基板而分割成各个封装器件。
优选树脂切断工序中使用的红外激光光线是CO2激光，且其脉冲宽度为10ns～10μs。
本发明中，由于不利用切削刀具来切削热扩散基板，所以能够防止毛刺的产生并且防止切削速度的降低，由于利用切削与激光加工进行树脂的切断，能够缩短树脂的切断所需要的时间。因此，能够分别缩短树脂的切断和热扩散基板的切断所需要的时间，所以能够缩短封装基板的分割作为整体所需要的时间。并且，通过利用切削和激光加工进行树脂的切断，即使是树脂较厚的封装基板，其切断所需要的时间也不会变长，生产性不会降低。
附图说明
图1是示出了加工装置的例子的立体图。
图2是示出了封装基板的例子的放大剖视图。
图3是示出了切削槽形成工序的放大剖视图。
图4是示出了形成有切削槽的封装基板的放大剖视图。
图5是示出了树脂切断工序的放大剖视图。
图6是示出了分割工序的放大剖视图。
标号说明
1：加工装置；2：保持单元；20：保持面；21：槽；22：吸收孔；23：旋转单元；3：切削单元；30：主轴；31：壳体；32：切削刀具；4：第一激光加工单元；40：第一照射头；41：辅助气体导入部；42：聚光透镜；5：第二激光加工单元；50：第二照射头；51：辅助气体导入部；52：聚光透镜；6：加工进给单元；60：滚珠丝杠；61：导轨；62：电动机；63：移动板；7：转位进给单元；70：滚珠丝杠；71：导轨；72：电动机；73：移动板；8：切入进给单元；80：滚珠丝杠；81：导轨；82：电动机；83：升降板；9：升降单元；90：滚珠丝杠；91：导轨；92：电动机；93：升降板；94：支承台；10：封装基板；11：热扩散基板；110：正面；12：器件；13：包覆层；14：分割预定线；15：切削槽；16：树脂残留部；17：树脂切断槽；18：基板切断槽。
具体实施方式
图1中示出的加工装置1具有保持被加工物的保持单元2、对保持单元2所保持的被加工物实施切削加工的切削单元3、对保持单元2所保持的被加工物实施激光加工的第一激光加工单元4以及第二激光加工单元5。
保持单元2具有形成为平面状的保持面20、在与被加工物的应该断开的分割预定线对应的位置纵横地形成的槽21、以及分别配备于由槽21所划分的区域的吸收孔22。在保持单元2的下方配设有使保持单元2旋转的旋转单元23。
切削单元3具有：主轴30，其具有Y轴方向的轴心；壳体31，其将主轴30支承为能够旋转；以及切削刀具32，其安装在主轴30的前端。
第一激光加工单元4具有第一照射头40以及使辅助气体流入第一照射头40的辅助气体导入部41。并且，第二激光加工单元5具有第二照射头50以及使辅助气体流入第二照射头50的辅助气体导入部51。
保持单元2通过加工进给单元6而在X轴方向上加工进给。加工进给单元6具有：具有X轴方向的轴心的滚珠丝杠60；与滚珠丝杠60平行配设的一对导轨61；使滚珠丝杠60转动的电动机62；以及在内部具有与滚珠丝杠60螺合的螺母并且底部与导轨61滑动接触的移动板63，所述加工进给单元6构成为如下的结构：电动机62使滚珠丝杠60转动，从而移动板63由导轨61进行导向而在X轴方向上移动。并且，通过移动板63在X轴方向上的移动，由移动板63所支承的旋转单元23以及保持单元2也在X轴方向上移动。
加工进给单元6以及保持单元2通过转位进给单元7而在Y轴方向(相对X轴方向水平地垂直的方向)上转位进给。转位进给单元7具有：具有Y轴方向的轴心的滚珠丝杠70；与滚珠丝杠70平行配设的一对导轨71；使滚珠丝杠70转动的电动机72；以及在内部具有与滚珠丝杠70螺合的螺母并且底部与导轨71滑动接触的移动板73，所述转位进给单元7构成为如下的结构：电动机72使滚珠丝杠70转动，从而移动板73由导轨71进行导向而在Y轴方向上移动。在移动板73的上表面上配设有加工进给单元6，通过移动板73在Y轴方向上的移动，加工进给单元6以及保持单元2也在Y轴方向上移动。
切削单元3通过切入进给单元8而在Z轴方向(相对X轴方向和Y轴方向的垂直方向)上切入进给。切入进给单元8具有：具有Z轴方向的轴心的滚珠丝杠80；与滚珠丝杠80平行配设的一对导轨81；使滚珠丝杠80转动的电动机82；以及在内部具有与滚珠丝杠80螺合的螺母并且侧部与导轨81滑动接触的升降板83，所述切入进给单元8构成为如下的结构：电动机82使滚珠丝杠80转动，从而升降板83由导轨81进行导向而在Z轴方向上升降。在升降板83的侧面固定有切削单元3，通过升降板83在Z轴方向上升降，切削单元3也在Z轴方向上移动。
第一激光单元4以及第2激光加工单元5被升降单元9支承为能够进行升降。升降单元9具有：具有Z轴方向的轴心的滚珠丝杠90；与滚珠丝杠90平行配设的一对导轨91；使滚珠丝杠90转动的电动机92；以及在内部具有与滚珠丝杠90螺合的螺母并且侧部与导轨91滑动接触的升降板93，所述升降单元9构成为如下的结构：电动机92使滚珠丝杠90转动，从而升降板93由导轨91进行导向而在Z轴方向上升降。在升降板93的侧面经由支承台94固定有第一激光加工单元4以及第二激光加工单元5，通过升降板93在Z轴方向上升降，第一激光加工单元4以及第二加工单元5也在Z轴方向上移动。
下面，对使用这样构成的加工装置1对图2中示出的封装基板10进行加工的方法进行说明。该封装基板10是由热扩散基板11、配置在热扩散基板11的正面110上的多个器件12、以及通过树脂将多个器件12包覆的包覆层13所构成的。热扩散基板11例如有由不锈钢、铜等形成、散热性高且廉价的金属基板或氧化铝陶瓷基板等。另一方面，构成树脂层13的树脂例如有环氧树脂、硅树脂等，其厚度例如为1mm左右。
各个器件12在热扩散基板11的正面110上配置在由形成为格子状的分割预定线14所划分的区域中。通过沿着分割预定线14进行断开，而将该封装基板10分割成各个按照每一器件12的封装器件。
(1)切削槽形成工序
如图2以及图3所示，将热扩散基板10侧保持在保持单元2的保持面20上，封装基板10成为树脂层13的上表面露出的状态。并且，如图3所示，使构成图1中示出的切削单元3的切削刀具32高速旋转并将其定位在分割预定线14的上方，并使切削刀具32切入树脂层13，使切削刀具32下降直到切削刀具32的下端达到未及热扩散基板11的深度，并且通过图1中示出的加工进给单元6在X轴方向上加工进给保持单元2。这样一来，如图4所示，沿着分割预定线14形成有切削槽15。通过使切削刀具32切入直到达到未及热扩散基板11的深度，从而在树脂层13中，在切削槽15的下方，形成有未被切削刀具32切削的部分即树脂残留部16。本工序例如按照以下的加工条件进行。
切削刀具的厚度：200【μm】
切削刀具的直径：52【mm】
切削刀具的旋转速度：20000【rpm】
加工进给速度：100【mm/秒】
在通过图1中示出的转位进给单元7以每隔相邻的分割预定线14之间的间隔的方式在Y轴方向上转位进给切削单元3，并沿着该方向的所有的分割预定线14进行了这样的切削之后，使保持单元2旋转90度然后进行相同的切削，从而沿着所有的分割预定线14形成切削槽15。
在切削槽形成工序中，通过使切削刀具32切入直到达到未及热扩散基板11的深度，由于切削刀具不切入热扩散基板11，能够防止切削阻力的增加所伴随的切削速度的下降。
(2)树脂切断工序
接下来，如图5所示，在通过保持单元2对实施了切削槽形成工序的封装基板10的热扩散基板11侧进行保持的状态下，将构成第一激光加工单元4的第一激光照射头40定位在分割预定线14的上方。并且，穿过聚光透镜42，沿着形成于分割预定线14的切削槽15，对树脂层13照射对于构成树脂层13的树脂具有吸收性的波长的激光光线LB1。照射激光光线LB1时，从辅助气体导入部41导入辅助气体，并使其从照射头40喷出。本工序例如按照以下的加工条件进行。
激光光线的波长：CO2激光(9.2～10.6【μm】)
重复频率：100【kHz】
脉冲宽度：10【ns】～10【μs】
平均输出功率：40【W】
聚光光斑直径：【μm】
加工进给速度：600【mm/秒】
辅助气体：1【MPa】
激光光线LB1聚光到树脂层13的树脂残留部16。并且，通过图1中示出的加工进给单元6在X轴方向上加工进给保持单元2。这样一来，沿着分割预定线14进行烧蚀加工而形成有树脂切断槽17。由于激光光线LB1对于树脂具有吸收性，且对于热扩散基板11吸收小，所以热扩散基板11不会被烧蚀加工，仅仅树脂残留部16被加工而形成树脂切断槽17，树脂层13被切断。通过树脂层13被切断，热扩散基板11的正面110从该部分露出。
在通过图1中示出的转位进给单元7以每隔相邻的分割预定线14之间的间隔的方式在Y轴方向上转位进给切削单元3，并沿着该方向的所有的分割预定线14进行了这样的激光加工之后，使保持单元2旋转90度而进行相同的切削，从而沿着所有的分割预定线14形成树脂切断槽17。
在树脂切断工序中，虽然从防止树脂切断槽17的两个侧面烧焦的方面考虑，激光光线的输出不能过高，因此产生了使保持单元2进行多次往复并进行激光光线LB1的照射的需要，但由于在切削槽形成工序中对树脂层13预先进行切削，所以与不实施切削槽形成工序而仅仅利用激光加工来切断树脂的情况相比，能够缩短树脂的切断所需要的时间。
(3)分割工序
接下来，如图6所示，在通过保持单元2对实施了树脂切断工序的封装基板10的热扩散基板11侧进行保持的状态下，将构成第二激光加工单元5的第二激光照射头50定位在分割预定线14的上方。并且，穿过聚光透镜52，沿着形成于分割预定线14的树脂切断槽17，照射对于热扩散基板11具有吸收性的波长的激光光线LB2，沿着分割预定线14切断热扩散基板11。照射激光光线LB2时，从辅助气体导入部51导入辅助气体，并使其从照射头50喷出。本工序例如按照以下的加工条件进行。
激光光线的波长：YAG激光或光纤激光(1.06【μm】)
重复频率：20【kHz】
脉冲宽度：可变
平均输出：150～500【W】
聚光光斑直径：【μm】
加工进给速度：160【mm/秒】
辅助气体：1【MPa】
激光光线的平均输出、脉冲宽度根据热扩散基板11的材质或厚度而改变。例如，在热扩散基板11由容易传递热量的铜构成的情况下，可以为了抑制由激光光线的输出能量带来的热的传递而缩短脉冲宽度，并进一步增加平均输出。并且，热扩散基板的厚度是100～300μm，如果厚度变厚，则增加平均输出或者将脉冲宽度加长来进行加工。
激光光线LB2聚光到树脂切断槽17的下方的热扩散基板11。并且，通过图1中示出的加工进给单元6在X轴方向上加工进给保持单元2。这样一来，沿着分割预定线14形成基板切断槽18。这时，因激光加工而产生的渣滓由于落入槽21所以不会附着在基板切断槽18的侧面等。
当在通过图1中示出的转位进给单元7以每隔相邻的分割预定线14之间的间隔的方式在Y轴方向上转位进给保持单元2，并沿着在X轴方向上延伸的所有的分割预定线14进行了这样的激光加工之后，使保持单元2旋转90度而进行相同的激光加工，从而沿着所有的分割预定线14形成切削槽18时，封装基板10被分割成各个按照每一器件12的封装器件。
在分割工序中，由于不使用切削刀具而是通过激光加工来切断热扩散基板11，所以能够防止在基板切断槽18的两个侧面上产生毛刺。并且，在分割工序中，由于可以增加激光光线LB2的输出，所以能够利用一次加工进给形成基板切断槽18。

Claims (2)

1.一种封装基板的加工方法，该封装基板中，在热扩散基板的正面通过形成为格子状的分割预定线而划分的多个区域中分别配置有器件，并通过树脂包覆该多个器件而形成有树脂层，沿着该分割预定线将该封装基板断开而分割成各个封装基板，其中，该封装基板的加工方法包含如下的工序：
切削槽形成工序，通过保持单元对封装基板的该热扩散基板侧进行保持，将切削刀具定位于该分割预定线并使该切削刀具切入该树脂直至达到未及该热扩散基板的深度而沿着该分割预定线进行切削，从而使该树脂残留，并沿着该分割预定线形成切削槽；
树脂切断工序，沿着实施了该切削槽形成工序而沿着由保持单元对该热扩散基板侧进行保持的封装基板的该分割预定线形成的该切削槽，照射对于该树脂具有吸收性的波长的红外激光光线，将该残留的树脂切断；以及
分割工序，沿着实施了该树脂切断工序的、由该保持单元对该热扩散基板侧进行保持的封装基板的该分割预定线，照射对于露出的该热扩散基板具有吸收性的波长的激光光线，沿着该分割预定线切断该热扩散基板而分割成各个封装器件。
2.根据权利要求1所述的封装基板的加工方法，其中，
所述树脂切断工序中使用的红外激光光线是CO2激光，其脉冲宽度为10ns～10μs。
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