CN110176396B - 切断装置、切断方法及切断板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够对带有焊锡球的基板适合地进行切断的切断装置。本发明是将在一个主表面设置有多个焊锡球的带有焊锡球的基板沿着设置在该一个主表面的槽部切断的装置，具有：载物台，其以一个主表面一侧为上侧的方式将基板以水平姿态载置；以及，切断板，其以一个端部具有的刀刃成为下端部的垂直姿态而升降自由地设置，从使刀刃抵接于槽部的状态起，通过朝向基板压入切断板，从而在槽部的形成位置对基板进行切断，在切断板中，包含刀刃的刃部从具有规定的厚度的基部的一个端部延伸而成并且设置为比基部宽度窄，刃部的厚度比压入切断板时的槽部的剖面中心与焊锡球的距离的最小值的2倍小。

Description

切断装置、切断方法及切断板
技术领域
本发明涉及在一个主表面设有焊锡球的基板的切断。
背景技术
作为具有通过粘接层对硅基板层和玻璃基板层进行贴合的结构的半导体芯片之一，有在硅基板层上具有焊锡球的半导体芯片。作为这样的半导体芯片的制作方法，在通过粘接层对硅基板与玻璃基板进行贴合而成的贴合基板的玻璃基板侧的切割预定位置形成刻划线，并且在硅基板侧的切割预定位置形成到达到粘接层的槽部(切割槽)后，通过将焊锡球形成在硅基板上的规定位置，在这样的焊锡球形成之后实施切断(break)，在刻划线和切割槽之间使断裂发展，由此来切割贴合基板而得到许多该半导体芯片，这样的方法为已经公知的技术(例如，参照专利文献1)。
此外，作为用于脆性材料基板的切断的切断杆，具有如下刀刃的切断杆已是公知的，该刀刃具有规定的刀刃角并且形成规定的曲率半径的圆弧状(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-005067号公报；
专利文献2：日本特开2015-83337号公报。
发明要解决的课题
由于要求芯片的小型化等的理由，在欲以专利文献1公开的方式对焊锡球与切割预定位置之间的距离小的带有焊锡球的贴合基板进行切割的情况下，有时在切断过程中切断杆与焊锡球接触，不能进行良好的切断(基板的分割)，产生切断后的芯片的形状不满足规格等异常情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对带有焊锡球的基板适合地进行切断的切断装置。
用于解决课题的方案
为了解决上述问题，本发明的第一方式为一种切断装置，其是将在一个主表面设置有多个焊锡球的带有焊锡球的基板沿着设置在所述一个主表面的槽部切断的装置，其特征在于，具有：载物台，其以所述一个主表面一侧为上侧的方式将所述带有焊锡球的基板以水平姿态载置；以及薄板状的切断板，其以一个端部具有的刀刃成为下端部的垂直姿态而升降自由地设置；从使所述刀刃抵接于所述槽部的状态起，通过朝向所述带有焊锡球的基板以规定的压入量压入所述切断板，从而在所述槽部的形成位置对所述带有焊锡球的基板进行切断，在所述切断板中，包含所述刀刃的刃部从具有规定的厚度的基部的一个端部延伸而成并且设置为比所述基部宽度窄，所述刃部的厚度比压入所述切断板时的所述槽部的剖面中心与所述焊锡球的距离的最小值的2倍小。
本发明的第二方式为一种切断方法，将在一个主表面设置有多个焊锡球的带有焊锡球的基板沿着设置在所述一个主表面的槽部切断，其特征在于，具有：以所述一个主表面一侧为上侧的方式将所述带有焊锡球的基板以水平姿态载置的工序；将一个端部具有刀刃的薄板状的切断板设为所述刀刃成为下端部的垂直姿态，从使所述刀刃抵接于所述槽部后，通过朝向所述带有焊锡球的基板以规定的压入量压入所述切断板，从而在所述槽部的形成位置对所述带有焊锡球的基板进行切断的工序；作为所述切断板使用如下切断板，包含所述刀刃的刃部从具有规定的厚度的基部的一个端部延伸而成并且设置为比所述基部宽度窄，所述刃部的厚度比压入所述切断板时的所述槽部的剖面中心与所述焊锡球的距离的最小值的2倍小。
本发明的第三方式为一种切断板，在将在一个主表面设置有多个焊锡球的带有焊锡球的基板沿着设置在所述一个主表面的槽部切断时使用，其特征在于，其呈薄板状，并在一个端部具有刀刃，在所述刀刃成为下端部的垂直姿态下，在使所述刀刃抵接于以所述一个主表面一侧为上侧的方式设成水平姿态的所述带有焊锡球的基板的所述槽部之后，通过朝向所述带有焊锡球的基板以规定的压入量压入所述切断板，从而能够在所述槽部的形成位置对所述带有焊锡球的基板进行切断，包含所述刀刃的刃部从具有规定厚度的基部的一个端部延伸而成并且设置为比所述基部宽度窄，所述刃部的厚度比压入所述切断板时的所述槽部的剖面中心与所述焊锡球的距离的最小值的2倍小。
发明效果
根据第一方式至第三方式的发明，能够使焊锡球与切断杆不产生接触地对带有焊锡球的基板适合地进行切断。
附图说明
图1为概要地示出使用切断装置100来对贴合基板10进行切断的情况的图。
图2为示出在切断处理的开始时的切割槽DG的附近的情况的图。
图3为示出在切断处理的过程中的切割槽DG的附近的情况的图。
具体实施方式
<贴合基板和切断装置的概要>
图1为概要地示出使用本实施方式的切断装置100来对贴合基板10进行切断的情况的图。
贴合基板10为例如通过对由脆性材料构成的第一基板1和第二基板2进行粘接而贴合的、作为整体的一个基板。作为第一基板1，除了硼硅酸盐玻璃、无碱玻璃、钠玻璃等的碱性玻璃等这样的多种玻璃制的基板(玻璃基板)外，还示例出了陶瓷基板。作为第二基板2，除了硅基板外，还示例出了热固化树脂基板。在以下以第一基板1为玻璃基板，第二基板2为硅基板的情况作为对象进行说明，将第一基板1仅记述为玻璃基板1，将第二基板2仅记述为硅基板2。
此外，在本实施方式中，如图1所示，在贴合基板10的硅基板2侧的主表面以规定的间隔和周期设有多个焊锡球SB。以后，也将这样的贴合基板10称为带有焊锡球的贴合基板10。
通过将带有焊锡球的贴合基板10在规定的位置切割而得到的多个单片分别例如用于半导体芯片等的器件。换句话说，带有焊锡球的贴合基板10为通过切割而获得多个器件的母基板。
进行切割的位置即切割预定位置是预先确定的。在本实施方式中，在玻璃基板1侧的主表面的切割预定位置形成刻划线SL，在硅基板2侧的主表面的切割预定位置形成切割槽(槽部)DG，将这样的带有焊锡球的贴合基板10作为对象，使用切断装置100进行切断处理，从而进行沿着切割预定位置的分割(带有焊锡球的贴合基板10的切割)。
另外，刻划线SL能够通过使用公知的刻划工具(例如刀轮、金刚石刻刀等)来进行刻划而形成。另一方面，切割槽DG能够由公知的切割机而形成。
切断装置100，主要具有：载物台110，其由支承部101和基座部102构成，并设置为在水平方向移动自由且在面内方向旋转自由，所述支承部101由弹性体组成，并在上表面101a水平载置贴合基板10，所述基座部102从下方支承该支承部101；以及，切断板103，其在一个端部具有在规定的刃长方向延伸的刀刃103e，并以该刀刃103e成为下侧的姿态而在铅直方向升降自由地设置。
在图1中示出了以下情况：以根据切割预定位置等间隔设置的刻划线SL和切割槽DG在垂直于附图的方向延伸的方式，将带有焊锡球的贴合基板10载置于支承部101的上表面101a，并且在关于某个切割预定位置的切割槽DG的铅直上方，切断板103(更具体地为其刀刃103e)沿着切割预定位置的延伸方向而配置。另外，在图1中，将在水平面内表示切割预定位置的刻划线SL以及分割槽DG等间隔排列的方向作为x轴方向，将这些刻划线SL以及分割槽DG延伸的方向作为y轴方向，将铅直方向作为z轴方向，从而标示出右手系的xyz坐标(以后的图也相同)。
支承部101的硬度为65°～95°，优选为70°～90°，例如由80°的材质的弹性体而形成是适合的。作为这样的支承部101，例如能够适合地使用聚氨酯橡胶、硅橡胶等。另一方面，基座部102由硬质的(不具有弹性)构件构成。
切断板103为在y轴方向具有长度方向(刃长方向)的金属制的薄板构件，具有：基部103a，其具有针对未图示的升降机构的安装部等，在使用时成为上侧；刃部103b，其为从使用时成为该基部103a的下端部的部分延伸而成的、比基部103a宽度窄(厚度薄)的部分，并且在顶端具有刀刃103e。即，在本实施方式中用于切断的切断板103中，具有在从刀刃103e起相当的范围内设置为比基部103a宽度窄的结构。具有这样的形状的切断板103大致能够通过研磨加工规定厚度的薄板而获得。
关于切断板103的细节如后述。
如图1所示，在切断时，带有焊锡球的贴合基板10以形成切割槽DG的硅基板2的一侧成为最上部、形成刻划线SL的玻璃基板1的一侧成为最下部的方式，载置在支承部101的上表面101a上。并且，在切断装置100中的切断处理的实施方式大致为，朝向切割槽DG的形成位置而使切断板103下降，在刀刃103e在该形成位置抵接于硅基板2之后仍然下压切断板103。通过这样的下压，龟裂从在切割槽DG的铅直下方处形成于玻璃基板1侧的主表面的刻划线SL起朝向切割槽DG扩展，由此带有焊锡球的贴合基板10被切割。
另外，在图1中表示了带有焊锡球的贴合基板10在粘贴于基板固定胶带3后而载置在支承部101的情况。更具体的是，在这样的情况下，基板固定胶带3预先绷设于未图示的平板且环状的保持环。
进而，在切断时，如图1所示，也可以在带有焊锡球的贴合基板10的上表面侧粘贴有保护膜4。此外，在图1中在带有焊锡球的贴合基板10的下表面(玻璃基板1的一侧)粘贴有基板固定胶带3，但是也可以在上表面侧粘贴基板固定胶带3，在下表面侧粘贴保护膜4。
<切断处理和切断板的细节>
图2为示出在切断处理的开始时的切割槽DG的附近的情况的图。图3为示出在切断处理的过程中的切割槽DG的附近的情况的图。以下，设在切断板103中，刃部103b从基部103a以规定的长度L延伸，除去刀刃103e部分之外的厚度(宽度)为w，刀刃103e具有刀刃角θ且前端部形成曲率半径r的圆弧状。刀刃角θ为5°～90°左右，曲率半径r为5μm～100μm左右。
如上述那样，在切断装置100中的切断处理通过如下方式进行：使切断板103朝向切割槽DG的形成位置下降，在该形成位置处抵接硅基板2。更具体的是，在以切断板103的剖面中心(垂直于刃长方向的剖面也即zx剖面的线对称中心)C1与切割槽DG的剖面中心(zx剖面的线对称中心)C2一致的方式，进行了载物台110相对于切断板103的定位之后，实施上述切断处理。
如图2所示，为了开始切断而下降的切断板103的刀刃103e首先抵接于切割槽DG的相互相向的一对边缘(端部)E。此时，在切割槽DG的至少一侧的附近有可能存在焊锡球SB，但在本实施方式中，通过将包含刀刃103e的刃部103b设置为宽度窄，从而在使刀刃103e抵接时避免与该焊锡球SB的接触。在图2中示例了在切割槽DG的两侧附近存在焊锡球SB(SB1、SB2)的情况。但是，这些焊锡球SB1、SB2不限定于距切割槽DG为相等距离的情况。
在本实施方式的切断装置100中，其特点是刃部103b的厚度w的确定方式(特别是上限值的确定方式)与上述的焊锡球SB的接触也有关系。关于该点，基于图3进行说明。
图3表示为从图2所示的切断板103的刀刃103e抵接于切割槽DG的边缘E的状态起，进一步以规定的压入量如箭头AR2所示的那样朝向铅直下方压入(下压)切断板103时的情况。
但是，为了在图3中进行对比，关于图2所示的刀刃103e与切割槽DG的边缘E抵接的时刻的切断板103用双点划线表示，关于该时刻的带有焊锡球的贴合基板10的焊锡球SB以及硅基板2用虚线表示。
如图3所示，当压入切断板103时，伴随与此，刀刃103e抵接的切割槽DG的边缘E的附近部分下降，此前水平的硅基板2的上表面以边缘E一侧朝向斜下侧的方式而倾斜。此时，隔着切割槽DG而相互设置在相反侧的焊锡球SB1、SB2分别与压入前相比，在面内方向接近切断板103。因此，在切断时为了切断板103的刃部103b与焊锡球SB不产生接触，需要基于这样压入切断板103时的情况来确定刃部103b的厚度w。
具体的是，在将这样的压入状态下的焊锡球SB1、SB2与切割槽DG的剖面中心C2的水平距离分别设为t1、t2时，以满足下述关系的方式来确定刃部103b的厚度w即可
w＜2×Min(t1，t2)····(1)。
经确认，在将刀刃103e抵接于切割槽DG的边缘E之前的焊锡球SB1、SB2与切割槽DG的剖面中心C2的水平距离分别设为d1、d2时，由于d1＞t1，d2＞t2，所以如果满足(1)式，则在刀刃103e到达边缘E之前的期间自然避免了切断板103与焊锡球SB接触。
满足(1)式的具体的厚度w的设定也可以基于对图3所示的切断板103的压入的情况进行模拟的结果来进行，也可以通过实验性的方式来确定实际上不产生接触的值来进行。
例如，关于切割槽DG的宽度为40μm，未进行切断的状态下的焊锡球SB与切割槽DG的水平距离的最小值(d1或者d2)为90μm的带有焊锡球的贴合基板10，在通过将刀刃角θ为15°且曲率半径r为25μm的切断板103以80μm的压入量压入来实施切断的情况下，由于切断时的焊锡球SB与切割槽DG的水平距离的最小值(t1或者t2)为70μm，所以通过将刃部103b的厚度w设置成比该值的2倍小，能够实施良好的切割。
但是，当然，厚度w并不能无限地减小，根据用于获得切断板103的研磨加工的加工极限、用于切断板103的金属材料的强度、执行切断时的切断板103所需的强度等，有最低限度所需要的值，在实际制造切断板103时，该点也需要进行考虑。具体的是，例如在切断板103的材质为超硬合金的情况下，在将基部103a的厚度设为400um以上的前提下，关于刃部103b的厚度w则需要为50μm以上。
另一方面，刃部103b的长度(从基部103a的下端部到刀刃103e顶端的距离)L只要以刀刃103e没有抵接于切割槽DG的边缘的状态下的焊锡球SB与基部103a的距离比切断时的切断板103的压入量大的方式来确定即可。在这样的情况下，避免了焊锡球SB与基部103a相接触。与这一点关连而言，从确保切断板103自身的强度的观点出发，优选将刃部103b的长度L尽量设为比基部103a的长度小。
另外，在本实施方式中，在图1至图3中，除去刀刃103e之外的刃部103b的厚度w为固定的，但是刃部103b也可以作为整体呈锥体状，在这种情况下，关于刃部103b中有可能在压入切断板103时与焊锡球SB的接触的范围，只要使刃部103b的宽度w满足(1)式即可。
此外，在本实施方式中，使刃部103b与切割槽DG的端部E相接触，但是这并不妨碍将本实施方式的具有切断板103的切断装置100用于切割槽DG的宽度与刃部103b的厚度w相比而充分大的带有焊锡球的贴合基板的分割。在这样的情况下，以将刃部103b抵接于切割槽DG的底部的方式来进行切断。
然而，可能会想到代替如本实施方式的切断板103那样地设置相对厚度大的基部103a与相对厚度小的刃部103b，通过使用整体的厚度是相同的、是与本实施方式的切断板103的刃部103b相同程度的切断板，也能够避免与焊锡球SB的接触，但是实际上由于不能充分获得切断板103自身的强度并且加工也困难，因此采用该结构并非优选。
如以上说明的那样，根据本实施方式，在通过切断装置对预先在切割预定位置形成刻划线和切割槽的带有焊锡球的贴合基板进行切断时，作为切断板通过使用包含刀刃的规定范围比基部宽度窄的刃部、并且基于压入切断板时的焊锡球的位置来确定该刃部的厚度的切断板，从而能够使焊锡球与切断板不产生接触而适合地进行切断。
附图标记说明
1：玻璃基板；
2：硅基板；
3：基板固定胶带；
4：保护膜；
10：(带有焊锡球的)贴合基板；
100：切断装置；
101：支承部；
101a：(支承部的)上表面；
102：基座部；
103：切断板；
103a：(切断板的)基部；
103b：(切断板的)刃部；
103e：(切断板的)刀刃；
110：载物台；
C1：(切断板的)剖面中心；
C2：(切割槽的)剖面中心；
DG：切割槽；
E：(切割槽的)边缘；
SB(SB1、SB2)：焊锡球；
SL：刻划线。

Claims (3)

1.一种切断装置，其是将在一个主表面设置有多个焊锡球的带有焊锡球的基板沿着设置在所述一个主表面的槽部切断的装置，其特征在于，具有：
载物台，其以所述一个主表面一侧为上侧的方式将所述带有焊锡球的基板以水平姿态载置；以及
薄板状的切断板，其以一个端部具有的刀刃成为下端部的垂直姿态而升降自由地设置，
从使所述刀刃抵接于所述槽部的状态起，通过朝向所述带有焊锡球的基板以规定的压入量压入所述切断板，从而在所述槽部的形成位置对所述带有焊锡球的基板进行切断，
在所述切断板中，包含所述刀刃的刃部从具有规定的厚度的基部的一个端部延伸而成并且设置为比所述基部宽度窄，
所述刃部的厚度比压入所述切断板时的所述槽部的剖面中心与所述焊锡球的距离的最小值的2倍小。
2.一种切断方法，将在一个主表面设置有多个焊锡球的带有焊锡球的基板沿着设置在所述一个主表面的槽部切断，其特征在于，具有：
以所述一个主表面一侧为上侧的方式将所述带有焊锡球的基板以水平姿态载置的工序，以及
将一个端部具有刀刃的薄板状的切断板设为所述刀刃成为下端部的垂直姿态，从使所述刀刃抵接于所述槽部后，通过朝向所述带有焊锡球的基板以规定的压入量压入所述切断板，从而在所述槽部的形成位置对所述带有焊锡球的基板进行切断的工序，
作为所述切断板使用如下切断板，包含所述刀刃的刃部从具有规定的厚度的基部的一个端部延伸而成并且设置为比所述基部宽度窄，所述刃部的厚度比压入所述切断板时的所述槽部的剖面中心与所述焊锡球的距离的最小值的2倍小。
3.一种切断板，在将在一个主表面设置有多个焊锡球的带有焊锡球的基板沿着设置在所述一个主表面的槽部切断时使用，其特征在于，
其呈薄板状，并在一个端部具有刀刃，
在所述刀刃成为下端部的垂直姿态下，在使所述刀刃抵接于以所述一个主表面一侧为上侧的方式设成水平姿态的所述带有焊锡球的基板的所述槽部之后，通过朝向所述带有焊锡球的基板以规定的压入量压入所述切断板，从而能够在所述槽部的形成位置对所述带有焊锡球的基板进行切断，
包含所述刀刃的刃部从具有规定厚度的基部的一个端部延伸而成并且设置为比所述基部宽度窄，
所述刃部的厚度比压入所述切断板时的所述槽部的剖面中心与所述焊锡球的距离的最小值的2倍小。
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