DE3888685T2

DE3888685T2 - Verfahren zum Brechen eines plattenförmigen Werkstücks, insbesondere eines Halbleiterplättchens, und Vorrichtung zum Brechen des genannten zwischen zwei Folien sandwichartig angeordneten Werkstücks.

Info

Publication number: DE3888685T2
Application number: DE3888685T
Authority: DE
Inventors: Heinz Richard
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1988-10-10
Filing date: 1988-10-10
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2008-10-11
Also published as: DE3888685D1; EP0363548A1; EP0363548B1; JPH0758702B2; JPH02116520A; US4995539A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Brechen eines plattenförmigen Werkstücks, insbesondere eines Halbleiterplättchens sowie auf eine Vorrichtung zum Brechen des genannten zwischen zwei Folien sandwichartig angeordneten Werkstücks.
Ein Verfahren dieser Art wurde im IBM Technical Disclosure Bulletin Band 23 Nr. 10 (März 1981) Seiten 4749-4750 für das Spalten von GaAs und ähnlichen Materialien beschrieben. Es umfaßt das Anreißen der Plättchenoberfläche und das anschließende kontrollierte Biegen des Plättchens, so daß dieses entlang der Anrißlinien bricht. Unter den wie erforderlich beschriebenen Betriebsbedingungen sind folgende in der vorliegenden Erfindung relevant:
- Zur Spaltung einer Leiste mit einer gegebenen Länge L muß das Plättchen dünner sein als L/2.
- Das angerissene Plättchen ist derart zu biegen, daß die Ebene des Biegeradius normal zu den angerissenen Linien verläuft, die sich auf der konvexen Seite des Plättchens befinden müssen.
- Das Plättchen muß auf einem Substrat angebracht sein, das ausreichend fest ist, um das Plättchen zu halten; es muß aber auch genügend biegsam sein, um den erforderlichen Biegeradius aushalten zu können; wenn das Plättchen gebogen wird, befindet sich das Substrat auf der konkaven Seite des Plättchens.
- Die konvexe Seite des Plättchens muß mit einer Halterung versehen sein, damit auf der Seite des Plättchens mit dem Substrat keine übermäßige Belastung angelegt werden kann; eine solche Belastung könnte das Substrat vom Plättchen ablösen. Zur Abdeckung des Plättchens und des Substrats kann ein flexibles Material verwendet werden.
- Die sandwichartige Anordnung aus Substrat, Plättchen und flexibler Folie muß durch flexiblen Klebstoff verbunden sein, der leicht entfernbar ist und die gespalteten Teile nicht beschädigen kann.
Ein Verfahren zum Verbiegen eines Plättchens, so daß es entlang der angerissenen Linien bricht, wird ebenfalls in US- A-3 667661 beschrieben.
Flexible Klebstoffolien sind in Verfahren zur Befestigung von Halbleiterplättchen bekannt. Sie sind zur Verwendung als feste Halterung von Halbleiterplättchen ausgelegt, das heißt, während darauf Bruchverfahren angewandt werden, und als sandwichartige Anordnung angefertigt, die aus einer flexiblen PVC- Folie und einer Polyester-Folie bestehen, die mit einem Acryl- Klebstoff miteinander verbunden sind. Sie sind beispielsweise von Nitto Electric Industrial Co. Ltd. (Japan) erhältlich. Die Adhäsion dieser Folien aneinander in dieser sandwichartigen Anordnung wird, je nach Art der Folie und der Dauer ihrer Lagerung, mit etwa 100 bis 350 N/m angegeben.
Eine Einrichtung, die sich zum Brechen eines zwischen zwei Folien gemäß obiger Beschreibung sandwichartig angeordneten Werkstücks eignet, ist bekannt; sie wird beispielsweise in US- A-4653 680 beschrieben und ist beispielsweise bei Dynatex Corporation, 727 Shasta Street, Redwood City, CA 94063, U.S.A., erhältlich; dieses Unternehmen stellt ihr Produkt im Prospekt "DX II Plättchenbrecher" vor. Diese bekannte Vorrichtung besteht aus einem beweglichen Tisch, auf dem das Plättchen angebracht ist, einem Keil und einem Amboß. Dieser Tisch besitzt eine Öffnung, die so ausgelegt ist, daß sie durch ein richtig ausgerichtetes Plättchen überdeckt wird. Der Keil sorgt dafür, daß das Plättchen durch die Öffnung gegen den Amboß gedrückt wird, wobei dieser Amboß aus Hartgummi besteht, so daß er leicht elastisch ist.
Diese Vorrichtung wird bekanntermaßen so verwendet, daß das Plättchen mit einer Folie bedeckt wird, die vor dem Spalten über die Ränder des Plättchens hinausragt und die transparent sein muß, da ansonsten das Plättchen unter einem Mikroskop nicht sichtbar wäre, um positioniert werden zu können.
Bei der Verwendung dieser bekannten Vorrichtung umfaßt das Verfahren zum Brechen eines Plättchens folgende Schritte: Anreißen einer Oberfläche des Werkstücks mit mindestens einer Anrißlinie, um eine Ebene zu definieren, auf der das Werkstück gebrochen werden soll; Positionieren des Werkstücks mit der angerissenen Fläche nach oben zwischen einer oberen und einer unteren Folie, wobei beide Folien flexibel sind und über die Ränder des Werkstücks hinausragen, und wobei ein Klebstoff dazu dient, das Werkstück an der unteren Folie anzubringen; Anwenden einer nach oben gerichteten Kraft auf die Unterseite der sandwichartigen Anordnung, um das Werkstück derart zu biegen, daß jeder sich ergebende Kurvenradius rechtwinklig auf die Linien fällt, die auf der konvexen Seite des Werkstücks angerissen sind, so daß das Werkstück in einzelne Leisten zerbricht, wie dies durch die angerissenen Linien vorgegeben ist; und Entfernen der oberen Folie, wonach die untere Folie gedehnt werden kann, so daß die einzelnen Leisten voneinander getrennt und von der unteren Folie abgelöst werden können, um weiter verarbeitet zu werden.
Eine solche bekannte Vorrichtung und ein Verfahren zum Brechen eines Plättchens sind nicht speziell für die Herstellung von Halbleiter-Lasern ausgelegt, deren Spiegelfacetten als Spaltebenen des Halbleiterplättchens erzielt werden. Diese Spiegelfacetten sind leicht zerbrechlich und werden häufig durch Reibung beschädigt, was zwischen aneinandergrenzenden Laserelementen geschieht, bevor diese durch Dehnung der unteren Folie voneinander getrennt werden. Die bekannte Vorrichtung ist außerdem sehr kostenintensiv, da der Tisch bewegt werden muß, während das Plättchen unter einem Mikroskop beobachtet wird, um den Keil und den Amboß bei jeder aufeinanderfolgenden angerissenen Linie präzise zu positionieren; anschließend muß der Keil mit einem gesteuerten Keilantriebsmittel präzise betrieben werden.
Entsprechend ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens zum Brechen eines plattenförmigen Werkstücks wie beispielsweise ein Halbleiterplättchen; bei diesem Verfahren wird vermieden, daß einzelne Facetten der Werkstückelemente, die beim Brechen des Werkstücks entstehen, aneinanderstoßen und dabei brechen und sich gegenseitig beschädigen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zum Brechen eines plattenförmigen Werkstücks, das sich sandwichartig zwischen zwei Folien befindet; diese Vorrichtung ist kostengünstig in der Herstellung und gleichzeitig einfach zu bedienen und benötigt weder ein gesteuertes Antriebsmittel noch ein Mikroskop, das permanent an der Vorrichtung angebracht ist.
Diese Ziele und noch weitere werden aufgrund der nachfolgenden Beschreibung veranschaulicht und können gemäß der Erfindung durch Anwendung eines Verfahrens zum Brechen eines plattenförmigen Werkstücks wie beispielsweise eines Halbleiterplättchens bereitgestellt werden; das Verfahren umfaßt das Anreißen einer der Oberflächen des Werkstücks mit mindestens einer Anrißlinie, um eine Ebene zu definieren, auf der das Werkstück gebrochen werden soll; ferner umfaßt das Verfahren die Positionierung des Werkstücks mit der Anrißfläche nach oben zwischen einer oberen und einer unteren Folie, wobei beide Folien flexibel und dehnbar sind und sich über die Ränder des Werkstücks hinaus erstrecken; ein Klebstoff wird dazu verwendet, um das Werkstück an der unteren Folie zu befestigen; des weiteren umfaßt das Verfahren die Dehnung der beiden Folien, zwischen denen sich das Werkstück sandwichartig befindet, wobei das Werkstück an dem Teil der Folie, an dem es klebt, zumindest teilweise diese Dehnung verhindert; darüber hinaus umfaßt das Verfahren das Anlegen einer nach oben gerichteten Kraft an die Unterseite der sandwichförmigen Struktur, um das Werkstück so zu biegen, daß der daraus resultierende Biegeradius auf der konvexen Seite des Werkstücks rechtwinklig zu den Anrißlinien ist, so daß das Werkstück in einzelne Leisten bricht, wie dies durch die angerissenen Linien vorgegeben ist, und ermöglicht, daß der Teil der unteren Folie, an dem das Werkstück zuvor befestigt war und an dem die einzelnen Leisten noch immer kleben, sich weiter dehnt, wobei die einzelnen Leisten weit genug voneinander getrennt werden, um eine gegenseitige Beschädigung benachbarter abgebrochener Flächen zu verhindern; schließlich umfaßt das Verfahren das Entfernen der oberen Folie, während sich die untere Folie in gedehntem Zustand befindet, wonach die einzelnen Leisten zur weiteren Verarbeitung von der unteren Folie abgenommen werden können.
Die Zugfestigkeit der unteren Folie ist vorzugsweise niedriger als die Zugfestigkeit der oberen Folie. Auch soll sie vorzugsweise die sandwichförmige Struktur über die Grenze der elastischen Verformung der unteren Folie und der oberen Folie hinaus dehnen. Das Werkstück kann aus Galliumarsenid, Indiumphosphid oder Silizium bestehen oder aus amorphem Material wie beispielsweise Glas beschaffen sein. In einer besonderen Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Stück Folie zwischen die obere Fläche des Werkstücks und die obere Folie gelegt, wobei das Folienstück größer als das Werkstück ist, so daß es nach allen Seiten über das Werkstück hinausragt, welches vollständig mit der Folie bedeckt ist. Dieses Folienstück kann aus Polyester oder Polyimid beschaffen sein.
Des weiteren umfaßt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Brechen eines zwischen zwei flexiblen Folien sandwichartig angeordneten Werkstücks: ein Basiselement mit einer im wesentlichen ebenen oberen Fläche, wobei die Längsausdehnung größer ist als die Querausdehnung; das erste Greifmittel ist am einen Ende des Basiselements fest angebracht und so ausgestattet und angeordnet, daß es ein Ende der sandwichförmigen Anordnung aus Plättchen und Folien festhalten und loslassen kann; das zweite Greifmittel ist in Bezug auf das Basiselement beweglich angeordnet und befindet sich am anderen Ende, wo es die Bewegung in Längsrichtung ermöglicht und so ausgestattet und angeordnet ist, daß es das ,andere Ende der sandwichförmigen Anordnung aus Plättchen und Folien festhalten und loslassen kann; des weiteren ist; ein Bewegungsmittel, das so ausgelegt ist, daß es einstellbar das zweite Greifmittel in Längsrichtung bewegen kann; eine zylinderförmige Stange, die so ausgelegt ist, daß sie auf der oberen Fläche des Basiselements angebracht werden kann, wobei ihre zylindrische Achse parallel zur Querrichtung verläuft und sie in Längsrichtung beweglich ist.
Vorzugsweise besitzt das Basiselement auf seiner oberen Fläche eine Rille, die parallel zur Querrichtung verläuft, und die derart ausgelegt ist, daß sie die Stange vollständig unterhalb der Ebene der oberen Fläche des Basiselements aufnehmen kann; auf der Stange befinden sich zwei Rollen, die auf der Stange symmetrisch in Lagern angeordnet sind; diese besitzen einen Abstand von mehr als der Breite der sandwichförmigen Anordnung auf die Längsrichtung zwischen ihren Enden zueinander; das Basiselement besitzt auf seiner oberen Fläche ein Paar vertiefte Buchten, die je mit der Rille verbunden sind, um zumindest einen Teil der entsprechenden Rolle aufzunehmen, wenn sich die Stange in der Rille befindet. Das Basiselement kann außerdem auf seiner oberen Fläche ein Paar vertiefte Spuren aufweisen, die je mit einer vertieften Bucht verbunden sind, sich in Längsrichtung ausdehnen und so ausgelegt sind, daß sie einen Teil einer entsprechenden Rolle aufnehmen können, um die Stange parallel zur Querrichtung zu positionieren.
Vorzugsweise besteht das Bewegungsmittel aus zwei Leitschienen, die auf dem Basiselement parallel zur Längsrichtung angebracht sind, einem Schlitten, der auf den Leitschienen gleitet und eine Bohrung mit Gewinde parallel zur Längsrichtung aufweist, und eine Spindel, die so ausgelegt ist, daß sie in die Bohrung hineingeschraubt werden kann und an einem Ende gegen das Basiselement stößt und am anderen Ende rotieren kann, wobei das zweite Greifmittel so am Schlitten angebracht ist, daß es mit dem Bewegungsmittel am Basiselement angeordnet werden kann. Beim Greifmittel kann es sich außerdem um Klammern handeln, die so angeordnet sind, daß sie durch ein entsprechendes Paar an Spindeln, die in Preßrichtung in entsprechende Bohrungen des Basiselements und des Schlittens in eine Preßrichtung rechtwinklig zur oberen Fläche des Basiselements beziehungsweise gegen das Basiselement und den Schlitten gepreßt werden können, wobei die Spindeln mit entsprechenden Knöpfen ausgestattet sind, die so ausgelegt sind, daß sie in Preßrichtung gegen eine obere Fläche der entsprechenden Klammer parallel und weg von der oberen Fläche des Basiselements verlaufen, wobei die Spindeln in einem Abstand von mehr als der Breite der sandwichförmigen Anordnung zueinander angeordnet sind. Darüber hinaus kann ein Federmittel enthalten sein, um die Klammern weg vom Basiselement bzw. vom Schlitten und hin zu den Knöpfen der entsprechenden Spindeln zu drücken.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung, besonders bei einer Implementierung mit der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, ermöglicht eine Dehnung der unteren Folie, nachdem das Werkstück daran festgeklebt wurde. Da die untere Folie zumindest teilweise davon abgehalten wurde, sich an solchen Stellen zu dehnen, an denen sie am Werkstück befestigt ist, kann die Folie zumindest in der Umgebung der neu erzeugten Facetten, die als Bruchebenen des Werkstücks erzielt wurden, gedehnt werden. Dadurch ist es möglich, daß die Facetten in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, wodurch eine Beschädigung durch Reiben zweier nebeneinanderliegender Elemente des Werkstücks beim Bruch wirksam vermieden wird.
Auch ist die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kostengünstig in der Herstellung und einfach in der Bedienung. Sie ist klein und leicht und kann auf einfache Weise für den Betrieb installiert oder in einem Schrank gelagert werden. Aus diesem Grund eignet sie sich besonders zur Massenproduktion und zur Verwendung durch nicht speziell geschultes Personal.
Die Erfindung wird nachfolgend ausführlich beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen bezug genommen wird:
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Auslegung der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die ein Werkstück und Folien umfaßt, die im Hinblick auf das Brechen eines Werkstücks sandwichförmig darauf angeordnet sind und ein Bruchwerkzeug in Ruhestellung aufweisen, bevor mit dem Prozeß des Brechens des Werkstücks begonnen wurde;
Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht der Einrichtung, der sandwichförmigen Anordnung und des Bruchwerkzeugs von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht des Bruchwerkzeugs;
Fig. 4 und 5 zeigen die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend der Fig. 1 und 2, wobei sich jedoch das Werkstück und die sandwichförmige Folienanordnung und das Bruchwerkzeug in einer Position befinden, in der der Bruch unmittelbar vor der Fortführung steht; und
Fig. 6 ist ein schematischer Längsschnitt eines mittleren Teils einer speziellen Auslegung des Werkstücks und der sandwichförmigen Folienanordnung.
Das Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, besitzt ein Basiselement 1, das so ausgelegt ist, daß es ein Werkstück und eine sandwichförmige Folienanordnung 3 aufnehmen kann. Zu diesem Zweck besitzt das Basiselement 1 eine im wesentlichen ebene obere Fläche 2 und ist rechtwinklig, mit größerer Ausdehnung in Längsrichtung des Basiselements 1 als in Querrichtung, konstruiert.
Die sandwichförmige Anordnung besteht aus einem plättchenförmigen Werkstück 4, welches gebrochen werden soll und welches auf einer seiner Flächen mit mindestens einer Anrißlinie angerissen werden soll, um festzulegen, wo das Werkstück 4 gebrochen werden soll. Ein solches plättchenförmiges Werkstück 4 ist durch die obere und untere Fläche begrenzt, die parallel zueinander liegen und einen Abstand von weniger als der Hälfte der kleinsten Abmessung zwischen oberer und unterer Fläche aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Werkstück 4 um ein Halbleiterplättchen aus Galliumarsenid. In einem allgemeineren Sinn kann es sich jedoch beim Werkstück 4 um jedes beliebige plättchenförmige Stück aus monokristallinem Material handeln, das entlang einer erwünschten Spaltebene gespalten werden soll, so beispielsweise das bereits erwähnte Galliumarsenid oder Indiumphosphid oder Silizium, oder jedes beliebige plättchenförmige Stück aus amorphem Material, das entlang einer erwünschten Bruchebene gebrochen werden soll, so beispielsweise Glas.
Das Werkstück 4 befindet sich in einer sandwichförmigen Anordnung, in der die angerissene Fläche zwischen einer unteren Folie 5 und einer oberen Folie 6 nach oben zeigt. Beide Folien 5 und 6 erstrecken sich über die Ränder des Werkstücks 4 hinaus und umschließen das Werkstück vollständig. In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Werkstück 4 um einen Chip aus Galliumarsenid mit einer Größe von ungefähr 8 · 8 · 0,1 mm; die sandwichförmige Anordnung 3 besitzt Abmessungen von ungefähr 50 · 10 · 0,2 mm bis 100 · 25 · 0,2 mm. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Werkstück 4 eine Glasplatte mit Abmessungen von ungefähr 18 · 18 · 0,16 mm und die sandwichförmige Anordnung 3 besitzt ungefähr die gleichen Anordnungen wie oben.
Ein Klebstoff, bei dem es sich um Acryl-Klebstoff, wie er in dieser Technologie bekannt ist, handeln kann, wird auf der oberen Fläche der unteren Folie 5 aufgetragen und dient zur Verbindung dieser Folie mit entweder dem Werkstück 4 oder der oberen Folie 6. Die Adhäsionskraft kann hierbei so klein wie möglich ausgewählt werden, muß jedoch ausreichend groß sein, um zu verhindern, daß das Werkstück 4 und die einzelnen Leisten, in die das Werkstück 4 gebrochen wird, von der unteren Folie 5 abfallen. Eine Adhäsionskraft von ungefähr 100 N/m wird als geeignet erachtet.
Die Folien 5 und 6 sind flexibel und können um mehr als 10% gedehnt werden, ohne dabei Beschädigungen zu erleiden, und die Zugfestigkeit der unteren Folie 5 ist geringer als die Zugfestigkeit der oberen Folie 6. Zu diesem Zweck kann die untere Folie 5 beispielsweise eine Dicke von 0,1 mm aufweisen und aus Polyvinylchlorid bestehen, und die obere Folie 6 kann beispielsweise eine Dicke von 0,01 mm aufweisen und aus Polyester bestehen. Um die Folien der sandwichförmigen Anordnung zu dehnen, ist das Basiselement 1 mit einem ersten und einem zweiten Greifmittel 7 und 8 ausgestattet, von denen jedes einen Teil der sandwichförmigen Anordnung 3 in der Nähe eines entsprechenden Endes auf der gesamten Breite in der Ebene der oberen Fläche parallel zur Querrichtung des Basiselements 1 festhalten und loslassen kann; darüber hinaus ist das Basiselement 1 mit Bewegungsmitteln ausgestattet, die so angeordnet sind, daß eine Bewegung des zweiten Greifmittels in Längsrichtung des Basiselements 1 variabel möglich ist.
Das erste Greifmittel 7 ist in bezug auf das Basiselement 1 fest angebracht und als eine Klammer 9 konstruiert, die so angepaßt ist, daß sie mit einem Paar an Spindeln 10, die in die entsprechenden Bohrungen 11 des Basiselements 1 hineingeschraubt werden, in senkrechter Richtung zur Oberfläche 2 gegen das Basiselement 1 gedrückt wird. Die Spindeln 10 sind mit entsprechenden Knöpfen 12 ausgestattet, die so ausgelegt sind, daß sie in Preßrichtung gegen eine obere Fläche der Klammer 9 stoßen. Die Spindeln 10 liegen in einem Abstand von mehr als der Breite der sandwichförmigen Anordnung 3 voneinander entfernt, um das Passieren der sandwichförmigen Anordnung zu ermöglichen. Federmittel (nicht dargestellt) sind enthalten, um die Klammer 9 weg von der oberen Fläche 2 des Basiselements 1 gegen die Knöpfe 12 zu drücken. Auf diese Art ist es durch Auf- und Zuschrauben der Knöpfe 12 möglich, den Klammerteil der sandwichförmigen Anordnung 3 festzuhalten oder loszulassen.
Das zweite Greifmittel 8 ist ähnlich konstruiert wie das erste Greifmittel 7, jedoch in einem Abstand dazu an einem Schlitten 13 positioniert, von dem eine obere Fläche sich in derselben Ebene befindet wie die obere Fläche 2 des Basiselements 1.
Der Schlitten 13 ist am Basiselement 1 in Längsrichtung beweglich angeordnet und ist auf diese Weise Bestandteil des zuvor genannten Bewegungsmittels. Das Bewegungsmittel umfaßt des weiteren ein Paar an Leitschienen 14, die am Basiselement 1 parallel zur Längsrichtung fest angebracht sind und die in die entsprechenden Bohrungen 15 des Schlittens 13 eingesetzt werden können, wo sie als Halterungs- und Führungsmittel dienen, auf denen der Schlitten 13 gleiten kann. Außerdem besitzt der Schlitten 13 eine Bohrung mit Gewinde 16, die parallel zur Längsrichtung des Basiselements 1 verläuft, und eine Spindel 17, die so angepaßt ist, daß sie in die Bohrung 16 hineingeschraubt werden kann. Ein Ende der Spindel 17 kann am Basiselement 1 anstoßen, und am anderen Ende ist die Spindel 17 mittels eines Knopfes 18 rotierbar. Durch Zuschrauben oder Aufschrauben von Spindel 17, während diese an Basiselement 1 anstößt, ist es möglich, den Schlitten 13 zu bewegen, um den Abstand zwischen dem Schlitten 13 und dem Basiselement 1 zu vergrößern bzw. zu verkleinern. Auf diese Weise wird das zweite Greifmittel 8 mittels des Bewegungsmittels am Basiselement 1 beweglich angebracht, um in Längsrichtung des Basiselements 1 variabel beweglich zu sein.
Es hat den offentlichtlichen Anschein, daß, wenn auf die sandwichförmige Anordnung 3 zwischen den Greifmitteln 7 und 8 zugegriffen wird und deren Enden darin festgeklammert sind, der Betriebsknopf 18 zur Erhöhung des Abstands zwischen dem Schlitten 13 und dem Basiselement 1 erst die sandwichförmige Anordnung 3 dazu veranlaßt, sich auf die vollständige Länge auszudehnen. Jede weitere, Erhöhung dehnt die sandwichförmige Anordnung 3 zuerst in den elastischen und dann in den plastischen Verformungsbereich der Folien 5 und 6. In Anbetracht der Tatsache, daß die Zugfestigkeit der unteren Folie 5 niedriger ausgewählt wird als die Zugfestigkeit der oberen Folie 6, wird durch die Dehnung der sandwichförmigen Anordnung 3 über die Grenze der elastischen Verformung sowohl der unteren Folie 5 als auch der oberen Folie 6 hinaus gewährleistet, daß die obere Folie 6 die obere Seite des Werkstücks 4 mehr eingespannt als die untere Folie 5 die untere Seite des Werkstücks 4 einspannt. Daher wird die angerissene Fläche des Werkstücks 4 beim Brechen wie erwünscht eingespannt und kann zur konvexen Seite des Werkstücks 4 gemacht werden, wenn letzteres gebogen wird, um den tatsächlichen Prozeßschritt des Bruchs durchzuführen.
Zur Durchführung des Brechens von Werkstück 4 muß ein Biegewerkzeug bereitgestellt werden, dessen Zweck darin liegt, eine nach oben gerichtete Kraft auf die untere Seite der sandwichförmigen Anordnung 3 anzuwenden, um das Werkstück 4 derart zu biegen, daß der Biegeradius rechtwinklig zu den Anrißlinien auf der konvexen Seite des Werkstücks 4 ist. Beim Biegen bricht das Werkstück in einzelne Leisten auf, wie dies durch die angerissenen Linien vorgegeben ist oder an den Spaltebenen vorgesehen ist, wenn es sich beim Material des Werkstücks um Kristall handelt. Das Biegewerkzeug ist im allgemeinen nicht nadelförmig und berührt die untere Seite des Werkstücks 4 entlang einer Bruchlinie, die zusammen mit der Anrißlinie die Bruchebene festlegt. Daher sollte das Werkstück 4 und das Biegewerkzeug gegenseitig richtig ausgerichtet werden, um zu gewährleisten, daß der Bruch entlang der gewünschten Ebene erfolgt.
In der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Biegewerkzeug eine zylindrische Stange 19, die so ausgelegt ist, daß sie auf der oberen Fläche 2 des Basiselements 1 mit ihrer Zylinderachse parallel zur Querrichtung des Basiselements 1 angebracht und in der Längsrichtung des Basiselements 1 frei beweglich ist. Der Durchmesser dieser Stange beträgt ungefähr 5% der Länge der sandwichförmigen Anordnung zwischen den Greifmitteln 7 und 8.
Zur Gewährleistung und Aufrechterhaltung ihrer korrekten Ausrichtung ist die Stange 19 mit einem Paar Rollen 20 ausgestattet, die symmetrisch mittels entsprechender Lager darauf angeordnet sind und voneinander einen Abstand von mehr als der Breite der sandwichförmigen Anordnung 3 quer zur Längsrichtung des Basiselements 1 haben. Andererseits besitzt die obere Fläche 2 des Basiselements 1 ein Paar vertiefter Spuren 21, die sich in Längsrichtung des Basiselements 1 erstrecken und so ausgelegt sind, daß sie einen Teil einer dazugehörigen Rolle 20 aufnehmen können, so daß die Rollen 20 und die Spuren 21 bei der Positionierung und Aufrechterhaltung der Stange 19 parallel zur Querrichtung des Basiselements 1 zusammenwirken.
Außerdem ist die obere Fläche 2 des Basiselements 1 mit einer Rille 22 (dargestellt in den Fig. 4 und 5) ausgestattet, die parallel zur Querrichtung des Basiselements 1 verläuft. Die Rille 22 ist so ausgelegt, daß sie die Stange 19 (gemäß Darstellung in den Fig. 1 und 2) so aufnehmen kann, daß letztere vollständig in einer Lagerungsposition unterhalb der Ebene der oberen Fläche 2 des Basiselements 1 liegt. Damit die Stange 19 vollständig in der Rille 22 untergebracht wird, so daß sie nicht über die obere Fläche 2 des Basiselements 1 hinausragt, ist die obere Fläche 2 des Basiselements 1 mit einem Paar an vertieften Buchten 23 ausgestattet, die jeweils mit einer Rille 22 und einer dazugehörigen Spur 21 verbunden und so ausgelegt sind, daß sie mindestens einen Teil einer entsprechenden Rolle 20 in der Lagerungsposition der Stange 19 aufnehmen können.
Um eine ungehinderte und einfache Funktion der Stange 19 als Bruchwerkzeug zu gewährleisten, ist die Stange 19 länger als die Breite des Basiselements 1 parallel zur Querrichtung und mit einem Paar Knöpfen 24 ausgestattet, die an den Enden der Stange 19 durch entsprechende Lager 25 symmetrisch befestigt sind. Diese Auslegung gewährleistet, daß die Stange 19 in der Lage ist, frei zu rotieren, was durch eine eventuelle Reibung an der oberen Fläche 2 des Basiselements 1 und auf der unteren Seite der unteren Folie 5 erforderlich wird.
Damit die sandwichartige Anordnung 3 in geeigneter Weise gedehnt werden kann, wie dies für das Bruchwerkstück 4 erforderlich ist, muß dieses so angeordnet werden, daß es flach auf der oberen Fläche 2 des Basiselements 1 liegt, so daß die Stange 19 in ihrer Lagerungsposition liegen muß, während die sandwichartige Anordnung 3 gemäß obiger Beschreibung gedehnt wird. Wie in dieser, Auslegung offensichtlich ist, befindet sich in dieser Lagerungsposition die Stange 19 unterhalb der sandwichartige Anordnung 3, obwohl sie sich noch immer zwischen dem Basiselement 1 und der sandwichartigen Anordnung 3 befindet. Eine weitere Möglichkeit zur Positionierung der Stange 19 in einer Lagerungsposition in der Rille 22 wäre eine Positionierung der Stange 19 auf den Leitschienen 14 zwischen dem Basiselement 1 und dem Schlitten 13, vorausgesetzt, es bleibt dazwischen noch ausreichend Raum zur Unterbringung eines so großen Anteils der Rolle 20, wie für die Stange 19 erforderlich ist, um sie unterhalb der sandwichartigen Anordnung 3 positionieren zu können.
Darüber hinaus ist es erforderlich, daß das Werkstück 4 auf dem Basiselement 1 liegt, wobei die erwünschten Bruchebenen parallel zur Querrichtung des Basiselements 1 ausgerichtet sein müssen. Dies wird durch Ausrichtung der sandwichartigen Anordnung 3 auf die Stange 19 erreicht, bevor sie von den Greifmitteln 7 und 8 festgeklammert wird, was manuell durch Bewegen der sandwichartigen Anordnung 3 in bezug auf die obere Fläche 2 des Basiselements 1 erfolgen kann, während das Werkstück 4 unter einem Mikroskop durch die obere Folie 6 beobachtet wird, die normalerweise durchsichtig, zumindest aber lichtdurchlässig ist.
Wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, wird mit dem Bruch des Werkstücks fortgefahren, indem eine Person die Stange 19 mit Hilfe der Knöpfe 24 manuell aus ihrer Lagerungsposition und aus der Rille 22 (oder aus dem Abstand zwischen dem Basiselement 1 und dem Schlitten 13) anhebt und anschließend die Stange 19 in die geeignete Längsrichtung des Basiselements 1 (weg von der Rille oder vom oben genannten Abstand) bewegt, bis diese auf der oberen Fläche 2 des Basiselements 1 lagern kann. Dabei hat die Person die untere Folie 5 von der oberen Fläche 2 des Basiselements 1 in der Nähe der Rille 22 angehoben, um die Stange 19 zwischen der unteren Folie 5 und der oberen Fläche 2 des Basiselements 1 einzustecken.
Die Person bewegt daraufhin die Stange 19 mit Hilfe der Knöpfe 24 weiter in dieselbe Längsrichtung des Basiselements 1, bis die Stange 19 durch die untere Folie 5 in der sandwichartigen Anordnung 3 aufgrund der Flexibilität der unteren Folie 5 gegen das Werkstück 4 stößt. Diese Phase des Bruchprozesses wird für den Fall, daß die Stange 19 von der Rille 22 aus beginnt, in den Fig. 4 und 5 dargestellt. In einer Variante ist, abhängig von den geometrischen Proportionen der Einrichtung und der Länge des Werkstücks 4 die Spannung der Folien 5 und 6 der sandwichartigen Anordnung 3 ausreichend, um die Stange 19 in die beschriebene Anstoßposition zu bewegen. In, einer weiteren Variante bewegt die Person den Schlitten 13 mit Hilfe des Knopfes 18, um die Spannung der Folien 5 und 6 zu erhöhen und damit die Bewegung von Stange 19 in die beschriebene Anstoßposition herbeizuführen.
Die Person bewegt daraufhin die Stange 19 mit Hilfe der Knöpfe 24 noch weiter in dieselbe Längsrichtung des Basiselements 1, bis die Stange 19 in der sandwichartigen Anordnung 3 unter dem Werkstück 4 positioniert ist; durch diese Bewegung wird das Werkstück 4 gebogen, indem die untere Seite in eine konkave Form gezwungen wird, während die obere Seite, die eine konvexe Form beibehält, noch immer wie erforderlich durch die obere Folie 6 eingespannt ist, um zu vermeiden, daß eine Belastung auf der unteren Seite des Werkstücks 4, das an die untere Folie 5 grenzt, angelegt wird, wodurch das Werkstück 4 von der unteren Folie 5 abgetrennt werden könnte.
Um nun das Phänomen zu beschreiben, das in der sandwichartigen Anordnung 3 beobachtet wird, wo sich der Bruch des Werkstücks 4 ereignet, muß zunächst auf die vorherige Situation verwiesen werden. Vor der Dehnung der sandwichartigen Anordnung 3 befand sich das Werkstück 4 zwischen den Folien 5 und 6 und war an der unteren Folie 5 befestigt. Bei der Dehnung der sandwichartigen Anordnung 3 wurde daher zumindest an dem Abschnitt der unteren Folie 5, an dem das Werkstück befestigt war, zumindest teilweise vermieden. In dem Moment, in dem sich der Bruch an einer Stelle des Werkstücks 4 ereignete, ist die Dehnung der unteren Folie 5 in der Umgebung dieser Stelle nicht länger eingeschränkt. Dadurch ist es möglich, daß der Teil der unteren Folie 5, an dem ursprünglich das Werkstück 4 befestigt war und an dem sich der Bruch des Werkstücks ereignet hat, weiter ausdehnen kann, wobei sich die einzelnen Elemente des Werkstücks, die sich beim Bruch des Werkstücks 4 bilden, sofort voneinander trennen. Diese Trennung reicht aus, um eine Beschädigung durch gegenseitige Reibung aneinanderliegender Facetten zu vermeiden.
Nachdem das Werkstück 4 an den gewünschten Stellen gebrochen wurde, wird die Stange 19 noch weiter in dieselbe Längsrichtung des Basiselements 1 bewegt und zwar so weit, um eine gegenseitige Behinderung der Stange 19 und den Elementen des Werkstücks zu vermeiden. Um die Spannung aufrechtzuerhalten, muß sichergestellt sein, daß die Stange 19 nicht von der oberen Fläche 2 in den Abstand zwischen dem Basiselement 1 und dem Schlitten 13 fällt. Ein am Basiselement 1 befestigter Stopper (nicht dargestellt) ist zu diesem Zweck geeignet. Die Person schneidet dann die obere Folie 6 in der Nähe jeder der Klammern 9, wozu sie beispielsweise eine Schneideklinge oder eine kleine Schere verwendet. Nachdem der abgeschnittene Teil der oberen Folie 6 beispielsweise mit Hilfe einer Pinzette oder einer Saugvorrichtung entfernt wurde, stellt die Person am Knopf 18 einen größeren Abstand zwischen dem Schlitten 13 und dem Basiselement 1 ein, um die untere Folie 5 noch erheblich weiter, das heißt, um ca. 50% der ursprünglichen ungedehnten Länge, zwischen den Klammern 9 zu dehnen. Als Ergebnis wird die untere Folie 5 in den Kunststoffverformungsbereich gedehnt und kehrt nach der Dehnung nicht in den Zustand der ursprünglichen Länge zurück. Zur selben Zeit nehmen die einzelnen Elemente des Werkstücks, beispielsweise Halbleiter-Laserleisten, die beim Bruch des Werkstücks 4 erzeugt werden, einen noch größeren Abstand voneinander ein und kehren nach der Dehnung nicht in unmittelbar nebeneinanderliegende Positionen zurück. Dadurch ist ein leichtes Entfernen von der unteren Folie 5 zur weiteren Verarbeitung gewährleistet; das Entfernen erfolgt beispielsweise durch eine Pinzette oder eine Saugvorrichtung und wird erleichtert, indem durch die erheblich größeren Abstände zwischen den Facetten der einzelnen Elemente des Werkstücks die Gefahr einer Beschädigung dieser Facetten beim Entfernen der Elemente von der unteren Folie 5 beseitigt wird.
Vorzugsweise wird zwischen der oberen Fläche des Werkstücks 4 und der oberen Folie 6 bei der Schaffung der sandwichartigen Anordnung 3 ein Stück Zwischenfolie 26 eingesetzt. Diese Zwischenfolie 26 ist größer als das Werkstück 4 und wird darauf so angebracht, daß es das gesamte Werkstück 4 abdeckt. Die sandwichartige Anordnung 3 besteht daraufhin aus drei Schichten Folie, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, nämlich (von unten nach oben) aus der unteren Folie 5, der Zwischenfolie 26 und der oberen Folie 6, während das Werkstück 4 in einem Teil der sandwichartigen Anordnung 3 zwischen die untere Folie 5 und die Zwischenfolie 26 eingesetzt wird. Der Zweck der Zwischenfolie 26 liegt darin, die Reibung zwischen der oberen Fläche des Werkstücks 4 und der oberen Folie 6 zu reduzieren, so daß die Gleitfähigkeit der oberen Fläche des Werkstücks 4 in bezug auf die Folie, die das Werkstück 4 einspannt, verbessert wird, ohne die Belastung auf das Werkstück 4 reduzieren zu müssen. Die Folge ist eine reduzierte Belastung und somit eine reduzierte Beschädigung der Kanten und Ecken des Werkstücks 4. Um diesen Effekt zu erzielen, kann die Zwischenfolie aus Polyester oder Polyimid bestehen und eine Dicke von etwa 0,02 mm aufweisen.
Wie ersichtlich ist, ist nur der obere Teil der zylindrischen Mantelfläche der Stange 19 beim Bruch des Werkstücks 4 funktional. Daher ist die Verwendung des vorher beschriebenen stangenförmigen Bruchwerkzeugs ebenso möglich wie die Verwendung eines Bruchwerkzeugs, das am oberen Teil eine Mantelfläche aufweist, deren Mantellinien parallel zu den gewünschten Bruchebenen verlaufen. In diesem Sinne ist selbst die gerade Kante einer Klinge äquivalent zur Stange 19. Das Brechen erfolgt in diesem Fall durch Bewegung des Bruchwerkzeugs in tangentialen Kontakt mit der sandwichartigen Anordnung 3 und anschließendes Biegen der sandwichartigen Anordnung 3 entlang der Mantelfläche des Bruchwerkzeugs.
Es folgt eine Zusammenfassung des beschriebenen Verfahrens zum Brechen eines plattenförmigen Werkstücks wie beispielsweise eines Halbleiterplättchens: eine Person reißt eine obere Fläche des Werkstücks an, um eine oder mehrere Ebenen zu definieren, an der das Werkstück gebrochen werden soll; sie setzt das Werkstück in einer sandwichartige Anordnung zwischen eine obere und eine untere Folie, wobei die angerissene Fläche nach oben zeigen muß, vorzugsweise nachdem zwischen dem Werkstück und der oberen Folie eine Zwischenfolie eingesetzt wurde; sie dehnt die sandwichartige Anordnung; sie legt an der unteren Seite der sandwichartigen Anordnung eine nach oben gerichtete Kraft an, um das Werkstück zu biegen; und sie entfernt die obere Folie (und gegebenenfalls die Zwischenfolie), wonach sie die einzelnen Leisten von der unteren Folie zur weiteren Verarbeitung abnehmen kann.

Claims

1. Verfahren zum Brechen eines plattenförmigen Werkstücks (4), insbesondere eines Halbleiterplättchens in einzelne Leisten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

- Anreißen einer der Flächen des Werkstücks mit mindestens einer Anrißlinie zur Festlegung einer Ebene, entlang der das Werkstück gebrochen werden soll;

- Setzen des Werkstücks (4) zwischen einer oberen (6) und unteren (5) Folie mit der angerissenen Fläche nach oben, wobei beide Folien flexibel und dehnbar sein und sich über die Ränder des Werkstücks hinaus erstrecken müssen, und wobei ein Klebstoff dazu verwendet wird, um das Werkstück (4) an der unteren Folie (5) zu befestigen;

- Dehnung der beiden Folien, wobei sich das Werkstück in einer sandwichartigen Anordnung zwischen den Folien befindet und wobei das Werkstück die Dehnung an dem Abschnitt der unteren Folie, an der es klebt, zumindest teilweise verhindert;

- Anlegen einer nach oben gerichteten Kraft an der unteren Seite der sandwichartigen Anordnung (3), um das Werkstück (4) so zu biegen, daß ein resultierender Kurvenradius rechtwinklig zu den angerissenen Linien auf der konvexen Seite des Werkstücks ist, so daß das Werkstück in einzelne Leisten zerbricht, wie dies durch die angerissenen Linien vorgegeben ist, wodurch sich der Teil der unteren Folie (5), an dem das Werkstück (4) ursprünglich befestigt war und an dem sich die Leisten noch immer befinden, weiter dehnen läßt, wodurch die einzelnen Leisten ausreichend weit voneinander getrennt werden, um eine gegenseitige Beschädigung benachbarter gebrochener Flächen zu verhindern, und

- während die untere Folie (5) in gedehntem Zustand gehalten wird, Entfernen der oberen Folie (6), wonach die einzelnen Leisten von der unteren Folie (5) zur weiteren Verarbeitung abgenommen werden können.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Zugfestigkeit der unteren Folie (5) geringer ist als die Zugfestigkeit der oberen Folie (6).

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wonach die sandwichartige Anordnung (3) über die Grenze der elastischen Verformung der unteren Folie (5) und der oberen Folie (6) hinaus gedehnt wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wonach das Werkstück (4) aus Galliumarsenid, Indiumphosphid oder Silizium besteht.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wonach das Werkstück (4) aus einem amorphen Material beschaffen ist und aus Glas besteht.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wonach zwischen der oberen Fläche des Werkstücks (4) und der oberen Folie (6) ein Stück Zwischenfolie (26) eingesetzt wird, wobei das Stück Zwischenfolie größer ist als das Werkstück, so daß es das Werkstück vollständig bedeckt.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wonach die Zwischenfolie (26) aus Polyester oder Polyimid besteht.

8. Einrichtung zum Brechen eines plattenförmigen Werkstücks (4), das sich in einer sandwichartigen Anordnung zwischen zwei flexiblen Folien (5, 6) befindet, wobei die Einrichtung folgendes umfaßt:

- ein Basiselement (1) mit einer im wesentlichen ebenen oberen Fläche (2), wobei dessen Längsausdehnung größer ist als die Ausdehnung in Querrichtung;

- ein erstes Greifmittel (7), das an einem Ende des Basiselements fest angebracht und so ausgelegt ist, daß es ein Ende der sandwichartigen Anordnung (3) des Plättchens und der Folien aufnehmen kann;

- ein zweites Greifmittel (8), das bezüglich des Basiselements beweglich so angeordnet und am anderen Ende so positioniert ist, daß es sich in Längsrichtung bewegt und so ausgelegt ist, daß es das andere Ende der sandwichartigen Anordnung (3) festhält;

- Bewegungsmittel (13-18), das so angeordnet ist, daß es das zweite Greifmittel (8) in Längsrichtung einstellbar bewegen kann; und

- eine zylindrische Stange (19), die so auf der oberen Fläche (2) des Basiselements 1 angebracht werden kann, daß ihre Zylinderachse parallel zur Querrichtung liegt und in Längsrichtung beweglich ist.

9. Einrichtung gemäß Anspruch 8, wonach das Basiselement (1) an seiner oberen Fläche (2) eine Rille (22) aufweist, die parallel zur Querrichtung verläuft, und welches so ausgelegt ist, daß es die Stange (19) so aufnehmen kann, daß diese vollständig unterhalb der oberen Fläche (2) des Basiselements (1) liegt, die Stange (19) ist mit einem Paar an Rollen (20) ausgestattet, die auf dazugehörigen Lagern symmetrisch angeordnet sind und die voneinander einen Abstand von mehr als der Breite der sandwichartigen Anordnung (3) quer zur Längsrichtung, die sich zwischen den Enden erstreckt, aufweisen, und das Basiselement (1) ist an seiner oberen Fläche (2) mit einem Paar an vertieften Buchten (23) ausgestattet, von denen jede mit der Rille (22) verbunden und so ausgelegt ist, daß zumindest ein Teil einer dazugehörigen Rolle (20) aufgenommen werden kann, wenn die Stange (19) von der Rille (22) aufgenommen wird.

10. Einrichtung gemäß Anspruch 9, wonach das Basiselement (1) an seiner oberen Fläche (2) mit einem Paar an vertieften Spuren (21) ausgestattet ist, von denen jede mit einer dazugehörigen vertieften Bucht (23) versehen ist, die sich in Längsrichtung erstreckt und so ausgelegt ist, daß sie einen Teil einer dazugehörigen Rolle (20) aufnehmen und die Stange (19) parallel zur Querrichtung positionieren kann.

11. Einrichtung gemäß Anspruch 8, wonach das Bewegungsmittel (13-18) aus zwei Leitschienen (14), die am Basiselement (1) parallel zur Längsrichtung angebracht sind, einem Schlitten (13), der auf den Leitschienen (14) gleitet und mit einer Gewindebohrung (16) parallel zur Längsrichtung versehen ist, und einer Spindel (17) besteht, die so ausgelegt ist, daß sie in die Bohrung (16) eingeschraubt werden kann und mit einem Ende gegen das Basiselement (1) stößt und mit dem anderen Ende (18) der Spindel (17) die Spindel rotiert werden kann, wobei das zweite Greifmittel (8) so am Schlitten angebracht ist, daß es durch das Bewegungsmittel (13-18) am Basiselement (1) angeordnet werden kann.

12. Einrichtung gemäß Anspruch 11, wonach es sich beim Greifmittel (7, 8) um Klammern (9) handelt, die so ausgelegt sind, daß sie in eine Druckrichtung rechtwinklig zur oberen Fläche (2) des Basiselements (1) beziehungsweise durch ein Paar an Spindeln (10), die in Druckrichtung in dazugehörige Bohrungen (11) des Basiselements (1) und des Schlittens (13) eingeschraubt sind, gegen das Basiselement (1) und den Schlitten (13) gedrückt werden können, wobei die Spindeln (10) mit dazugehörigen Knöpfen (12) ausgestattet sind, die so ausgelegt sind, daß sie in Druckrichtung gegen eine obere Fläche der dazugehörigen Klammer (9) parallel zur und weg von der oberen Fläche (2) des Basiselements (1) gedrückt werden, wobei die Spindeln (10) voneinander einen Abstand von mehr als der Breite der sandwichartigen Anordnung (3) besitzen.

13. Einrichtung gemäß Anspruch 12, wonach ein Federmittel vorhanden ist, um die Klammern (9) vom Basiselement (1) bzw. vom Schlitten (13) weg und gegen die Knöpfe (12) der dazugehörigen Spindeln (10) zu drücken.