JP2008537511A - 制御された切断端面（ｃｕｔｅｄｇｅ）で製品（ｐｒｏｄｕｃｔ）を分離する方法および装置、並びにこれにより分離された製品 - Google Patents

Abstract

本発明は、レーザー切断によって、共有の（shared）キャリア（carrier）から製品、特に半導体回路を分離する方法に関する。また、本発明は、この方法に用いる装置に関する。さらに、本発明は、そのような方法を用いて、レーザービームによって分離された製品、特にキャリア上に載せられた（mounted）半導体に関する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、レーザー切断によって、共有の（shared）キャリア（運搬装置、carrier）から製品、特に半導体回路を分離する方法に関するものである。そして、上記切断は、第１のレーザービームによって行われる。また、本発明は、レーザー切断によって、共有のキャリアから製品、特に半導体回路を分離する製品を分離する装置に関するものである。そして、上記レーザー切断を行う装置は、レーザー源およびレーザー源に対応して移動し得る（displaceable relative to）製品のキャリア（product carrier）を備えている。そして、上記レーザー源は、製品を切断するための第１のレーザービームを発生させるのに適している。さらに、本発明は、そのような方法を用いて、レーザービームによって分離された製品、特にキャリア上に載せられた（mounted）半導体に関するものである。

上記製品の上記レーザー切断は、例えば電子部品のような、細かい（smaller）製品を分離することができる技術である。分離された製品に関する従来技術を超えるレーザー切断の優位性（advantage）は、レーザー切断が製品に依存している（product-dependent）機械部品を全く必要としないか、または、ほとんど必要としないということ、および、分離された製品のデザイン（design）に関する自由度が非常に大きいということである。ここで、分離された製品に関する従来技術としては、例えば回転する刃を有するのこぎりで切ること等が挙げられる。レーザー切断の装置の制御を変更すること（modifying）によって、製品に関する装置の処理（processing）をすぐに（already）変化させることが可能になる。ここで、レーザー切断は、ソフトウエア操作（operation）で行ってもよい。しかしながら、レーザー切断の欠点は、レーザー切断によって作り出された端面（エッジ、edge）（切断端面）が、決定された（determined）表面粗さを有するということである。そして、その表面粗さは、全ての事情に基づいて許容範囲（acceptable）ではない。さらに、上記切断端面は、普通（normally）、製品の頂面および底面（a top and bottom surface）が垂直ではないため、上記切断は、通常、より大きな範囲またはより小さな範囲で（a greater or lesser extent）テーパになっている（taper）。これらは、いずれも好ましくない。

本発明は、上記レーザー切断の結果として生じる上記切断端面の上記表面粗さが制御可能であるレーザー切断によって、共有のキャリアから分離された製品、特に半導体回路の選択肢（options）を増大させるという目的を有している。

本発明は、この目的のために、上述したようなタイプの方法、すなわち切断端面の上記表面粗さを第２のレーザービームによって減少させる方法を提供している。この目的のために、上記第２のレーザービームは、切断端面を滑らかにするために（for smoothing）、上記切断端面に対して、実質的に（substantially）平行に移動させる。上記第１のレーザービームによるレーザー切断処理の結果として生じる凹凸（irregularities）は、このようにして、上記第２のレーザービームを用いることで、少なくとも一部は除去される。上記第１のレーザービームによるレーザー切断処理の結果として生じる凹凸（の一部）は、通常、上記第１のレーザービームの振動パターンによる結果である。そして、上記レーザー切断は、継続的な衝撃波（successive shock waves）に伴って起こる（accompanied）。より深い開口部（openings）（“craters”）、および、これによる深くはないが切り取られた部分は、上記第１のレーザービームによってレーザー切断した後の切断端面の表面に残る。結果として、滑らかではない切断端面（マグニチュード８〜５Ｒａの等級（order）の粗さ、典型的には（typically）マグニチュード約５．８Ｒａの等級の粗さ）となる。上記第２のレーザービームは、限られた量の材料だけを除去するために最適化される（optimized）。特に、上記第１のレーザービームによる、深くはないが切り取られた部分については、上述したように、上記第２のレーザービームが最適化される。このようにして、上記第２のレーザービームにより、切断端面の表面からこれらのより高い部分（突出した部分）を除去した後、より滑らかな切断端面（マグニチュード２〜４Ｒａの等級の粗さ、典型的にはマグニチュード約３．０Ｒａの等級の粗さ）が残る。レーザービームを適用（application）することによって粗い切断面が作り出されるということは、はっきりしていた（precisely）ので、切断端面を滑らかにするための上記第２のレーザービームの利用（use）は、ほとんど明らかになっていなかった。それにもかかわらず、実際には、このような思いがけない単純な方法（manner）で非常に滑らかな切断端面を実現することができるということが判った。そして、製品は、結局のところ（after all）、すでにレーザー装置の中に置かれている。もう１つの重要な優位性は、製品の頂面および／または底面（a top and/or bottom side）で囲まれた切断端面の角度にも影響を与えるということである。たとえ上記第１のレーザービームのみで処理された後に結果として生じる切断端面が、頂面および／または底面で様々な（different）角度に囲まれた場合でさえも、この角度は、現在では垂直に作られていると言える。上記切断は、上記第１のレーザービームによって複数の処理工程（process run）で作られる。すなわち、上記第１のレーザービームは、現在望まれている切断が実現されるまで、溝（groove）がさらに深くなるように何度か動かされている。

上記第１のレーザービームの中心線から切断端面までの距離（間隔、distance）は、上記第２のレーザービームから切断端面までの距離よりも大きいことが好ましい。このように、上記第２のレーザービームは、上記第１のレーザービームの位置から見られる切断端面に、より接近するように少し動かされる。このように、切断端面のうち、少なくともより高い部分に、上記第２のレーザービームの十分な接触が得られる。

上記第２のレーザービームは、材料をほとんど除去する必要がないので、上記第１のレーザービームは上記第２のレーザービームよりも小さい振動数で振動させることが可能となる。この理由は、切断のためにはかなり大きなエネルギー量が必要とされ、より大きなエネルギーが、より大きな振動を移動させることができるということである。さらに、スムージング（ポリシング）の間に、できるだけ互いが接近して起こるような振動を有することが好ましい。そして、できるだけ直線に近づくような方法であることが好ましい。また、代わりとして、実質的には一定の（constant）信号強度を有している上記第２のレーザービームを認識することも可能である。このように、実質的には、一定の信号強度から直線が得られる。同じ理由として、製品に対する上記第１のレーザービームの相対的な移動速度（the relative speed of displacement）が、製品に対する上記第２のレーザービームの相対的な移動速度よりも大きいことも可能である。

もし、上記第２のレーザービームが複数の形状（form）を有する場合、同時に、対向する切断端面を滑らかにするために、単一の動作で切断することの優位性がある。この点で、複数の第２のレーザービームは、共通の（mutual）距離（この距離は、随意的に制御可能である）を有していなければならない。故に、上記第２のレーザービームは、好ましい方法で切断端面に接触する。一体化した（combined）レーザービームになるように共に結合した（joined together）上記第１のレーザービームおよび上記第２のレーザービームを認識することも可能である。そして、その一体化は、一体化したレーザービームの移動の方向に対して、上記第２のレーザービームが上記第１のレーザービームの後方（behind）に置かれる方法で行われる。これは、上記第２のレーザービームの残像（“craters”）が上記第２のレーザービームの後方にあるということを意味している。このように、上記第１のレーザービームおよび上記第２のレーザービームの処理は、ちょうど結合され得る。

製品を分離するために、上記第１のレーザービームは、製品の分離工程における接触面に対して、実質的に垂直になるように位置づけられることが通例である。このように、パワー（power）は、最適な方法で伝えられる（transferred）。上記第２のレーザービームに関して、パワーを最適に伝える必要性に迫られているわけではない。それゆえ、上記第２のレーザービームの位置づけに関し、厳格な要求はほとんどない。つまり、一般的に、切断端面を滑らかにするために、上記第２のレーザービームが実質的に平行になれば、現実的には十分である。

本発明は、レーザー切断によって、共有のキャリアから製品、特に半導体回路を分離する製品を分離する装置に関するものでもある。そして、上記レーザー切断を行う装置は、レーザー源およびレーザー源に対応して移動し得る製品のキャリアを備えている。そして、上記レーザー源は、製品を切断するための第１のレーザービームおよび切断端面の表面粗さを減少させる第２のレーザービームを発生させるのに適している。ここで、可能な選択肢は、上記第１のレーザービームおよび上記第２のレーザービームを連続的に発生させることを目的として単一の形状のレーザー源を与えることである。逆に、レーザー源が、上記第１のレーザービームおよび上記第２のレーザービームを発生させることを目的として、連続してまたは望ましくは同時に複数の形状を有するということも可能である。レーザー源に対応して（relative）移動可能な製品のキャリアは、移動可能な製品のキャリアと結合する静止したレーザー源、静止した製品のキャリアと移動可能なレーザー源との結合（これは、静止したミラーを備えたレーザー源ともいう）、または、移動可能なレーザー源と移動可能な製品のキャリアとの結合を意味していると理解されている。そのような装置の優位性としては、本発明の方法に関連して、上述されている。

本発明は、上述した方法を用いて、レーザービームによって分離された製品、特にキャリア上に実装された半導体に関するものでもある。それゆえ、製品およびその応用（application）により（depending on）、切断端面の最適な表面粗さは選択され、切断端面が製品の頂面および／または底面で囲まれている角度は正確に制御され得る。このように、例えば、切断端面を具体化（embody）することが可能となる。その結果、分離された製品の頂面および／または底面で適切な（right）角度を囲むことになる。

特に、製品の切断端面の少なくとも一部が、上記第２のレーザービームにより減少させた表面粗さを全長（length）の一部分以上に有するということも可能となる。これについて、種々の（variant）具体的な実施例が、異なった表面粗さを有する２つの対向した切断端面を備えた製品について形成される。例えば、そのような製品がTransflash（特に移動体通信として開発されている規格化された大きさの製品）のようなメモリーカードである場合には、ホルダー中の製品の環境（placing of the product in a holder）が良くなり（facilitate）、製品のクランプ（clamping）も容易に制御され得る。

さらに、本発明は、以下の図面に示される模範的な実施例に限定されない。

図１Ａは、マウンド（mounding）３によって包まれた電子部品（図示しない）が配置されたキャリア２からなる組立製品（assembled product）１を示している。図１Ｂは、切断部４が第１のレーザービーム（図示しない）によって作られ、それによって、２つの製品部分５，６が生じるということを示している。切断部４は、比較的粗い表面を有する切断端面７，８によって閉ざされている（bounded）。これらの切断端面７，８が第２のレーザービームによっていったん処理されると、滑らかな切断端面９，１０（図１Ｃに示されている）が結果として生じる。そして、滑らかな切断端面９，１０は、第１のレーザービームによって作られた元の切断端面７，８の表面粗さよりも、表面粗さが少ない。

図２Ａは、凹凸２２のある表面を有する製品２１の一部分として示されている切断端面２０を示している。分離している間（切断端面２０を作っている間）に、第１のレーザービーム２３は、切断端面２０から距離ｄ_１ のところに位置している。図２Ｂに概略的に示すように、第２のレーザービーム２４は、製品２１から距離ｄ_２ より短い距離のところに置かれている。その後の処理の間に、切断端面２５が結果として生じる。

図３は、レーザー切断により分割されたメモリーカード３０（Transflashとして言及されている）の形状について、製品の上面図を示している。メモリーカード３０の表面（periphery）は、非常に複雑であるので、従来の切断処理で分離するには適さない。メモリーカードの３つの側面３１，３２，３３は、比較的粗い切断端面によって形成されているということが、誇張された（exaggerated）方法に示されている。一方、４つ目の側面３４は、滑らかな切断端面によって形成されている。それゆえ、４つ目の側面３４は、上記第２のレーザービームで処理される。

図４は、Ｃ−フレーム４１を備えたレーザー切断装置４０を示している。フレーム４１は、ＸおよびＹ方向に移動することができる製品キャリア４２によって支持されている。未処理の製品４３は、製品キャリア４２上に置かれている。第１のレーザービームおよび第２のレーザービームをそれぞれ発生させることができる２つのレーザー源４４，４５は、製品キャリア４２の上方に設置されている。

図１Ａは、単一のセグメント（individual segment）に分割された組立製品（assembled product）の斜視図（perspective view）である。 図１Ｂは、第１のレーザービームによって２つのセグメントに分割された状態（situation）での、図１Ａの分割された組立製品の斜視図である。 図１Ｃは、第２のレーザービームによって切断端面が滑らかにされた状態での、図１Ａおよび図１Ｂの分割された組立製品の斜視図である。 図２Ａは、切断端面および第１のレーザービームを介した（through）切断面の略図（schematic representation）である。 図２Ｂは、切断端面および第２のレーザービームを介した切断面の略図である。 図３は、レーザー切断により分割された製品の上面図である。 図４は、本発明におけるレーザー切断装置の斜視図である。

Claims (17)

1. レーザー切断によって、共有の（shared）キャリア（carrier）から製品（product）、特に半導体回路を分離する方法であって、
   切断面（cut）は、第１のレーザービームによって作られ、
   切断端面の表面粗さは、第２のレーザービームによって減らされることを特徴とする製品を分離する方法。
2. 上記切断面は、複数の処理工程で、上記第１のレーザービームによって作られることを特徴とする請求項１に記載の製品を分離する方法。
3. 上記第１のレーザービームの中心線から上記切断端面までの距離（distance）は、上記第２のレーザービームから上記切断端面までの距離よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の製品を分離する方法。
4. 上記第１のレーザービームは、上記第２のレーザービームよりも小さい振動数で振動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の製品を分離する方法。
5. 上記第２のレーザービームは、実質的には一定の（constant）信号強度を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の製品を分離する方法。
6. 上記製品に対する上記第１のレーザービームの相対的な移動速度（the relative speed of displacement）は、該製品に対する上記第２のレーザービームの相対的な移動速度よりも大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の製品を分離する方法。
7. 上記第２のレーザービームは、対向する切断端面を同時に滑らかにするために、複数の形状（form）を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の製品を分離する方法。
8. 上記第１のレーザービームおよび上記第２のレーザービームは、一体化した（combined）レーザービームになるように共に結合され（joined together）、
   上記第２のレーザービームは、上記一体化したレーザービームの移動の方向に対して、上記第１のレーザービームの後方（behind）に置かれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の製品を分離する方法。
9. 上記第１のレーザービームは、製品の分離工程における接触面に対して、実質的に（substantially）垂直になっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の製品を分離する方法。
10. 上記第２のレーザービームは、上記切断端面を滑らかにするために、該切断端面に対して、実質的に平行になっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の製品を分離する方法。
11. レーザー切断によって、共有のキャリアから製品、特に半導体回路を分離する装置であって、
    レーザー源と、該レーザー源に対応して移動し得る（displaceable relative to）製品のキャリア（product carrier）とを備え、
    上記レーザー源は、上記製品を切断するための第１のレーザービーム、および、切断端面の表面粗さを減少させるための第２のレーザービームを発生させるのに適していることを特徴とする製品を分離する装置。
12. 上記レーザー源は、上記第１のレーザービームおよび上記第２のレーザービームを連続的に発生させることを目的とした単一の形状を有していることを特徴とする請求項１１に記載の製品を分離する装置。
13. 上記レーザー源は、上記第１のレーザービームおよび上記第２のレーザービームを連続的に、または、望ましくは同時に発生させることを目的とした複数の形状を有していることを特徴とする請求項１１に記載の製品を分離する装置。
14. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の製品を分離する方法に用いられたレーザービームにより分離されたことを特徴とする製品、特にキャリア上に載せられた（mounted）半導体。
15. 上記製品の切断端面の少なくとも一部は、上記第２のレーザービームにより減少させた表面粗さを全長（length）の一部分以上に有していることを特徴とする請求項１４に記載の製品。
16. 上記製品は、異なった表面粗さを有する２つの対向した切断端面を備えていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の製品。
17. 上記製品は、メモリーカード、特にTransflashであることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の製品。

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