DE102004040671B4

DE102004040671B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Brechen eines dünnen, plattenförmigen Gegenstands

Info

Publication number: DE102004040671B4
Application number: DE200410040671
Authority: DE
Inventors: Udo Spitzenberg; Willi Schanz; Harry Böck
Original assignee: Sieghard Schiller GmbH and Co KG
Current assignee: Sieghard Schiller GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-08-21
Also published as: DE102004040671A1

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Brechen eines dünnen, plattenförmigen Gegenstands (11) entlang einer geritzten Linie (12), wobei der Gegenstand (11) auf eine zweiteilige Auflage (13), deren beide Teile (13.1, 13.2) relativ zueinander verschwenkbar angeordnet sind, derart aufgelegt wird, dass die Ritzlinie (12) oberhalb der Schwenkachse der beiden Auflagenteile (13.1, 13.2) zu liegen kommt, dann der Gegenstand (11) auf der Auflage (13) niedergehalten wird, bevor die Auflagenteile (13.1, 13.2) relativ zueinander verschwenkt werden und dadurch der Gegenstand (11) entlang der Ritzlinie (12) gebrochen wird. Der Brechvorgang wird neben dem Relativverschwenken der beiden Auflagenteile (13.1, 13.2) durch Ausüben eines Brechimpulses auf den Gegenstand (11) im Bereich der Ritzlinie (12) eingeleitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Brechen eines dünnen, plattenförmigen Gegenstands, insbesondere eines Substrats oder eines Wafers, entlang einer geritzten Linie.

In der Elektronikindustrie werden aus relativ großflächigen Wafern oder Substraten eine Vielzahl von elektronischen Schaltungen hergestellt, wobei die Wafer oder Substrate zur Herstellung der Schaltungen bedruckt und mit entsprechenden Komponenten bestückt werden. Die Vielzahl der auf dem Substrat oder Wafer befindlichen Flächen für die Schaltungen, die auch als Einzelnutzen bezeichnet werden, müssen entweder im Rohzustand des Substrats oder Wafers oder im bereits bedruckten und/oder bestückten Zustand vereinzelt werden. Dazu werden die Einzelnutzen durch Ritzlinien voneinander abgetrennt und anschließend das Substrat oder der Wafer entlang der Ritzlinien gebrochen.

Nach einem gebräuchlichen Verfahren zum Brechen von Substraten oder Wafern wird das Substrat oder der Wafer auf einen Brechtisch derart aufgelegt, dass die Ritzlinie entlang der Brechtischkante verläuft. Das Substrat wird dann mittels eines Niederhalters auf dem Brechtisch festgeklemmt und der abzutrennende Substratabschnitt mittels eines Brechschwerts durch Einleitung einer Biegekraft von oben auf den abzutrennenden Substratteil abgebrochen. Der Bruch verläuft entlang der Brechkante. Nachteilig am bekannten Verfahren ist, dass durch den Niederhalter und das Brechschwert eine Berührung des Substrats von oben erfolgt. Die Oberseite ist oft bereits bedruckt oder bestückt, sodass hier Beschädigungen auftreten können.

Durch die Verwendung eines Brechtischs mit harter Oberfläche und den Einsatz eines ebenfalls harten Brechschwerts treten insbesondere beim Brechen von Keramiksubstraten Verschleiß am Brechschwert und an der Kante des Brechtisches auf, bzw. es entstehen Brechsplitter und Brechmehl beim Substrat. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, dass der abgebrochene Substratteil nach dem Bruch keine Unterstützung mehr erfährt, sodass es zu einem Wegspringen des abgetrennten Abschnitts kommen kann. Weiterhin ist es schwierig, die Ritzlinie genau über der Brechkante zu positionieren, wenn sich die Ritzlinie auf der Substratoberseite, d. h. gegenüberliegend zum Brechtisch, befindet.

Aus der DE 103 14 179 A1 ist eine Brechvorrichtung bekannt, mit einer Brechfalle mit relativ zueinander verlagerbaren Auflageplatten, die aus einer Ausgangsposition, in der die Auflageplatten an einer Bruchlinie aneinandergrenzen und eine im Wesentlichen ebene Auflagefläche bilden, in eine Bruchposition verlagert werden können, in der die Auflageplatten mit einem Winkel zueinander angeordnet sind. Weiterhin ist eine Niederhaltevorrichtung vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass sie für einen Bruchvorgang eine Keramikplate gegen die Auflageplatten positioniert. In einer Ausführungsform weist die Niederhaltevorrichtung ein Brechschwert auf, welches nach unten fahren kann, sodass es auf eine Schwächungslinie der Keramikplatte trifft und diese gegen die Bruchlinie nach unten in die Bruchposition drückt.

Aus der DE 689 09 316 T2 ist eine Vorrichtung zum automatischen Trennen keramischer Grundplättchen bekannt. Die Vorrichtung weist eine Trägerplatte auf, welche auf ihrer unteren Fläche mit Nuten versehen ist. Die Nuten definieren Biegelinien, welche entsprechend den Biegebruchlinien eines auf der Platte in Deckung angeordneten Keramikplättchens angeordnet sind. Die Trägerplatte ist in Felder aufgeteilt. Durch Biegen der Platte, insbesondere durch Verlagerung der Felder zueinander, kann das Grundplättchen gebrochen werden.

Aus der DE 80 04 496 U1 ist eine Brecheinrichtung für vorgeritzte Substratplatten bekannt, wobei eine Unterdruckkammer mit einer Führung vorgesehen ist, in der eine, durch Quer- und/oder Längsritzungen in Felder aufgeteilte angeordnet ist, das aus seitlichen harten Auflagen, einem den Quer- und/oder Längsritzungen der Substratplatte entsprechenden Muster von weichen Auflagen und in jedem von der weichen Auflage begrenzten Feld angeordneten Ansaugöffnungen besteht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem das Brechen von dünnen, plattenförmigen Gegenständen verschleißarm und schonend möglich ist.

Die Erfindung wird mit einem Verfahren zum Brechen eines dünnen, plattenförmigen Gegenstands, insbesondere eines Substrats oder eines Wafers, entlang einer geritzten Linie gelöst, mit folgenden ist durch die Schritte:

– Auflegen des Gegenstands auf eine zweiteilige Auflage, deren beide Teile relativ zueinander verschwenkbar angeordnet sind, derart, dass die Ritzlinie oberhalb der Schwenkachse der beiden Auflagenteile zu liegen kommt,
– Niederhalten des Gegenstands auf der Auflage,
– Verschwenken der Auflagenteile relativ zueinander und dadurch Brechen des Gegenstands entlang der Ritzlinie,
– wobei der Brechvorgang neben dem Relativverschwenken der beiden Auflagenteile (13.1, 13.2) durch Ausüben eines Brechimpulses auf den Gegenstand (11) im Bereich der Ritzlinie (12) eingeleitet wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also kein hartes Brechschwert zur Auslösung des Brechvorgangs eingesetzt. Der abgetrennte Substratteil bleibt vor und nach dem Brechen stets durch die Auflage unterstützt. Es kann also zu keinem Wegspringen des abgetrennten Teils kommen. Auch die genaue Positionierung der Ritzlinie über der Schwenkachse ist weniger kritisch als beim bekannten Verfahren. Der Bruch erfolgt auch dann entlang der Ritzlinie, wenn diese nicht exakt über der Schwenkachse und parallel zu dieser ausgerichtet ist. Beim Brechen entlang einer Brechkante eines Brechtisches ist dagegen eine exakte Positionierung der Ritzlinie zwingende Voraussetzung für ein sauberes Brechen.

Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Gegenstand mit der Ritzlinie nach oben auf die Auflage aufgelegt und mindestens einer der Auflagenteile nach unten geschwenkt. Die Oberseite des Gegenstands kann dann auch bereits bedruckt und/oder bestückt sein, die Unterseite kann ebenfalls bedruckt sein.

Bei einer alternativen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Gegenstand mit der Ritzlinie nach unten auf die Auflage aufgelegt und mindestens einer der Auflagenteile nach oben geschwenkt.

Der Brechvorgang wird neben dem Gegeneinander-Verschwenken der beiden Auflagenteile durch Ausüben eines Brechimpulses auf den Gegenstand im Bereich der Ritzlinie eingeleitet. Der Brechimpuls kann je nach gewünschtem Brechverlauf an einer entsprechenden Stelle des Gegenstands eingeleitet werden. Beim Brechen mit Hilfe eines Brechimpulses sind geringere Kräfte zum Brechen des Gegenstands erforderlich. Der Brechimpuls kann dabei vorzugsweise durch einen auf den Gegenstand auftreffenden Körper mit kugelförmiger Oberfläche ausgelöst werden. Da eine Kugel keine Spitzen oder Ecken oder Kanten aufweist, führt die Einleitung des Brechimpulses zu keiner oder nur geringer Splitterbildung und damit auch nur zu einem geringen Verschleiß des Körpers. Der Brechimpuls kann dabei auf der Unterseite oder der Oberseite des Gegenstandes oder stirnseitig eingeleitet werden.

Weiter ist es von Vorteil, wenn der Gegenstand durch Ansaugen auf der Auflage niedergehalten wird. Es erfolgt dann keinerlei Berührung der Oberseite des Gegenstandes, sodass keine Verletzungen der Oberfläche auftreten können. Dies ist insbesondere beim Brechen von bereits bedruckten und/oder bestückten Substraten oder Wafern von Vorteil.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Brechen eines dünnen, plattenförmigen Gegenstands, insbesondere eines Substrats oder eines Wafers, entlang einer geritzten Linie nach einem erfindungsgemäßen Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine aus zwei Teilen bestehende Auflage aufweist, deren beide Teile relativ zueinander verschwenkbar angeordnet sind. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung kann einer der Auflagenteile fest angeordnet und der andere Auflageteil verschwenkbar sein. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, beide Auflagenteile verschwenkbar anzuordnen.

Zwischen den Auflagenteilen kann im Bereich der Schwenkachse ein keilförmiger Freiraum vorgesehen sein. Dadurch wird das Ausbilden von Brechkanten durch die Kanten der Auflagenteile vermieden. Das Justieren der Ritzlinie über der Schwenkachse der beiden Auflagenteile muss dadurch nicht so genau eingehalten werden wie beim Brechen über eine Brechkante.

Zwischen den Auflagenteilen ist im Bereich der Schwenkachse außerdem eine Aussparung für einen Körper mit kugelförmiger Oberfläche angeordnet, durch die der Körper mit kugelförmiger Oberfläche gegen den zu brechenden Gegenstand bewegt werden kann. Mit Hilfe des Körpers lässt sich ein Brechimpuls beispielsweise am äußersten Ende der Ritzlinie in den Gegenstand einleiten und dadurch das Brechen erleichtern.

Weiter können in der Auflage Vakuumkammern vorgesehen sein, die mit Ansaugöffnungen in der Auflage für den Gegenstand verbunden sind. Das Niederhalten des Gegenstands durch Ansaugen ist besonders schonend für die Oberflächen des zu brechenden Gegenstands. Eine weitere Maßnahme zur Schonung des Gegenstandes ist das Vorsehen einer weichen Oberfläche für die Auflage.

Der zu brechende Gegenstand kann jedes beliebige dünne, plattenförmige Element sein. Besondere Vorteile ergeben sich jedoch, wenn der zu brechende Gegenstand ein bedrucktes oder unbedrucktes, ein bestücktes oder unbestücktes Keramiksubstrat ist, da sich bei diesen Gegenständen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders stark auswirken.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit aufliegendem zu brechenden Gegenstand;
2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus 1.
1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Brechen eines dünnen, plattenförmigen Gegenstands 11, hier eines Substrats, das mehrere Einzelnutzen 11.1, 11.2, 11.3 aufweist. Die Einzelnutzen 11.1, 11.2 und 11.3 sind jeweils durch Ritzlinien 12 voneinander getrennt. Das Substrat 11 ruht auf einer Auflage 13, die aus zwei Teilen 13.1 und 13.2 besteht. Der Auflagenteil 13.2 ist entlang des Pfeils 14 verschwenkbar. Das Substrat 11 ist derart auf einer weichen Oberfläche 15 der Auflage 13 angeordnet, das die Ritzlinie 12 zwischen den Einzelnutzen 11.2 und 11.3 oberhalb der aus 2 ersichtlichen Schwenkachse 16 zwischen den Auflagenteilen 13.1 und 13.2 angeordnet ist. Festgehalten wird das Substrat 11 auf der Auflage 13 durch Ansaugen. Hierzu sind in den Auflagenteilen 13.1 und 13.2 jeweils Vakuumkammern 17 vorgesehen. Dies bedeutet, dass beim Brechen des Substrats 11 die Oberseite des Substrats überhaupt nicht berührt wird.
Der Brechvorgang, der durch das Erzeugen einer Biegespannung durch Verschwenken des Auflagenteils 13.2 entlang des Pfeils 14 erfolgt, kann durch Einleiten eines Brechimpulses noch erleichtert werden. Hierzu kann ein Körper 18 mit kugelförmiger Oberfläche von unten, oben oder stirnseitig gegen das Substrat 11 im Bereich der Ritzlinie 12 bewegt, insbesondere geschossen, werden. Der Brechvorgang kann bei an der Unterseite angeordneter Ritzlinie 12 auch durch ein Verschwenken des Auflagenteils 13.2 entgegen der Pfeilrichtung von Pfeil 14 erfolgen.
Wie 2 zeigt, ist für den Körper 18 mit kugelförmiger Oberfläche (im Ausführungsbeispiel eine Kugel, insbesondere Stahlkugel) zwischen den beiden Auflagenteilen 13.1 und 13.2 eine Aussparung 19 vorgesehen. 2 verdeutlicht außerdem, dass im Bereich der Schwenkachse 16 zwischen den beiden Auflagenteilen 13.1 und 13.2 ein keilförmiger Freiraum 20 vorgesehen ist. Durch diesen Freiraum wird vermieden, dass die Auflagenteile 13.1 und 13.2 Brechkanten für den Gegenstand 11 bilden. Die Ritzlinie 12 liegt vielmehr im Bereich der Freiräume 19 und 20, wodurch auch ihre Ausrichtung über der Schwenkachse 16 weniger präzise sein muss als eine Ausrichtung entlang einer Brechkante.

Claims

Verfahren zum Brechen eines dünnen, plattenförmigen Gegenstands (11), insbesondere eines Substrats oder eines Wafers, entlang einer geritzten Linie (12), mit fogenden Schritten: – Auflegen des Gegenstands (11) auf eine zweiteilige Auflage (13), deren beide Teile (13.1, 13.2) relativ zueinander verschwenkbar angeordnet sind, derart, dass die Ritzlinie (12) oberhalb der Schwenkachse (16) der beiden Auflagenteile (13.1, 13.2) zu liegen kommt, – Niederhalten des Gegenstands (11) auf der Auflage (13), – Verschwenken der Auflagenteile (13.1, 13.2) relativ zueinander und dadurch Brechen des Gegenstands (11) entlang der Ritzlinie (12), dadurch gekennzeichnet, dass der Brechvorgang neben dem Relativverschwenken der beiden Auflagenteile (13.1, 13.2) durch Ausüben eines Brechimpulses auf den Gegenstand (11) im Bereich der Ritzlinie (12) eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (11) mit der Ritzlinie (12) nach oben auf die Auflage (13) aufgelegt und mindestens einer der Auflagenteile (13.1, 13.2) nach unten geschwenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (11) mit der Ritzlinie (12) nach unten auf die Auflage (13) aufgelegt und mindestens einer der Auflagenteile (13.1, 13.2) nach oben geschwenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechimpuls durch einen auf den Gegenstand (11) auftreffenden Körper (18) mit kugelförmiger Oberfläche ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (11) durch Ansaugen auf der Auflage (13) niedergehalten wird.
Vorrichtung zum Brechen eines dünnen, plattenförmigen Gegenstands (11), insbesondere eines Substrats oder eines Wafers, entlang einer geritzten Linie (12) nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die eine aus zwei Teilen (13.1, 13.2) bestehende Auflage (13) aufweist, deren beide Teile (13.1, 13.2) gegeneinander verschwenkbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Auflagenteilen (13.1, 13.2) im Bereich der Schwenkachse (16) eine Aussparung (19) für einen Körper (18) mit kugelförmiger Oberfläche angeordnet ist, durch die der Körper (18) gegen den zu brechenden Gegenstand bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Auflagenteile (13.1) fest angeordnet und der andere Auflagenteil (13.2) verschwenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Auflagenteilen (13.1, 13.2) im Bereich der Schwenkachse (16) ein keilförmiger Freiraum (20) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, das in der Auflage (13) Vakuumkammern (17) vorgesehen sind, die mit Ansaugöffnungen in der Auflage (13) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (13) eine weiche Oberfläche (15) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zu brechende Gegenstand (11) ein bedrucktes oder unbedrucktes, ein bestücktes oder unbestücktes Keramiksubstrat ist.