JP2009081164A - 複合切断装置、及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板等を効率良く切断できる複合切断装置を提供する。
【解決手段】複合切断装置１は、基板２をアライメントテーブル３に位置決めし基板２のスクライブ線を認識するアライメント手段４と、基板２を曲線状に切断するレーザ加工手段５と、基板２をカッティングテーブル６に位置決めし基板２を直線状に切断するダイシング手段７と、基板２をアライメントテーブル３からカッティングテーブル６に移送する移送手段８とを備える。複合切断装置１によれば、１つの基板２に対して、レーザ加工手段５によるレーザ光の照射、及びダイシング手段７による切断を実行することにより、１つの基板２を複数片に分割できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板等を所望の形状に切断する複合切断装置に関する。

例えば、ＩＣ等の電子部品が装着された回路基板を樹脂で封止した封止済の基板を切断する場合、この基板のスクライブ線を認識するアライメントを実行した後、ダイヤモンドカッタを備えたダイサーを用いて、基板をそのスクライブ線に沿って切断する。これにより、基板を複数のパッケージ（複数片）に分割することができる。下記の特許文献に、従来例の切断装置が開示されている。
特開２００４−３３５８６２号公報

図５（ａ）に示す基板２には、曲線状のスクライブ線Ｃ、及び直線状のスクライブ線Ｓが設定されている。これらのスクライブ線Ｃ，Ｓは、基板２の切り代であり、同図（ｂ）に示すパッケージ１５の外形に相当する。基板２を曲線状に切断するにはレーザカッタが適しているが、レーザカッタは、基板２にレーザ光の照射を繰り返さなければ基板２を切断するに至らないので、ダイサーに比べ基板２を切断するのに長い時間を要する。そこで、パッケージ１５の全周を切断する時間をできるだけ短縮するには、基板２を曲線状に切断する箇所にレーザカッタのレーザ光を照射し、その他の箇所をダイサーにより切断することが望ましい。

図５（ｃ）に示す基板２は、金属材料１３及び非金属材料１４から成る部位を有する。金属材料１３を切断するにはレーザカッタが適しているが、レーザカッタを用いて基板２を切断するには、上記の理由で比較的長い時間を要する。そこで、パッケージ１５の全周を切断する時間をできるだけ短縮するために、基板２の金属材料１３を切断するのにレーザカッタを使用し、基板２の非金属材料１４の切断はダイサーで行うことが望ましい。

しかしながら、レーザカッタとダイサーが、同時に１つの基板２を切断することは困難であるので、レーザカッタで基板２を切断している間、ダイサーは休止しなければならない。そこで、本発明は、上記の実情に鑑みて成されたものであり、基板等を効率良く切断できる複合切断装置を提供することを目的とする。

本発明に係る複合切断装置は、基板をアライメントテーブルに位置決めするアライメント手段と、前記基板を曲線状に切断するレーザ加工手段と、前記基板をカッティングテーブルに位置決めし前記基板を直線状に切断するダイシング手段と、前記基板を前記アライメントテーブルから前記カッティングテーブルに移送する移送手段とを備え、前記アライメント手段は、前記基板が前記レーザ加工手段により切断される曲線状のスクライブ線、及び前記基板が前記ダイシング手段により切断される直線状のスクライブ線のそれぞれの位置を認識し、前記レーザ加工手段は、前記アライメント手段のアライメントテーブルに位置決めされた基板に、前記曲線状のスクライブ線を目標にしてレーザ光を照射し、

前記ダイシング手段は、前記カッティングテーブルに位置決めされた基板を、前記直線状のスクライブ線に沿って切断することを特徴とする。

本発明に係る複合切断装置は、物性の相違する材料から成る基板をアライメントテーブルに位置決めするアライメント手段と、前記物性の相違する材料のうち一の材料を切断するレーザ加工手段と、前記基板をカッティングテーブルに位置決めし前記物性の相違する材料のうち他の材料を切断するダイシング手段と、前記基板を前記アライメントテーブルから前記カッティングテーブルに移送する移送手段とを備え、前記アライメント手段は、前記基板が切断されるスクライブ線の位置を認識し、前記レーザ加工手段は、前記アライメント手段のアライメントテーブルに位置決めされた基板の一の材料に、前記スクライブ線を目標にしてレーザ光を照射し、前記ダイシング手段は、前記カッティングテーブルに位置決めされた基板の他の材料を、前記スクライブ線に沿って切断することを特徴とする。

更に、本発明に係る複合切断装置は、１つの基板に対して、前記レーザ加工手段によるレーザ光の照射、及び前記ダイシング手段による切断を実行することにより、前記１つの基板を複数片に分割することを特徴とする。

更に、本発明に係る複合切断装置は、前記ダイシング手段が、前記基板に直線状に延びる断面Ｖ形の溝を形成するＶカットブレードと、前記基板を直線状に切断するストレートブレードとを備えることを特徴とする。

本発明に係る複合切断装置によれば、アライメントテーブルに位置決めされる基板のスクライブ線をアライメント手段によって認識した後、レーザ加工手段がスクライブ線を目標にして基板にレーザ光を照射できる。これにより、ダイシング手段のカッティングテーブルに基板が移送される前に、レーザ加工手段は、曲線状のスクライブ線に沿って基板を切断し、或いは基板を構成する物性の相違する材料のうち一の材料（例えば金属材料）を切断することができる。

続いて、移送手段が基板をカッティングテーブルに移送したところで、基板はカッティングテーブルに位置決めされる。この基板をダイシング手段が切断する間に、新たな基板がアライメントテーブルに供給されると、新たな基板はレーザ加工手段によって上記のように切断される。従って、当該複合切断装置によれば、レーザカッタ及びダイシング装置のそれぞれの動作を休止することなく、多数の基板を効率良く切断することができる。

また、本発明に係る複合切断装置によれば、レーザ加工手段がレーザ光を曲線状のスクライブ線に沿って基板に照射した後、ダイシング手段が直線状のスクライブ線に沿って基板を切断することにより、基板を複数片に分割することができる。或いは、レーザ加工手段がレーザ光をスクライブ線に沿って基板の一の材料に照射した後、ダイシング手段がスクライブ線に沿って基板を構成する物性の相違する材料のうち他の材料（例えば非金属材料）を切断することにより、基板を複数片に分割することができる。

このように、１つの基板に対して、レーザ加工手段によるレーザ光の照射、及びダイシング手段による切断を実行することにより、１つの基板を複数片に分割できるので、当該複合切断装置によれば、１つの基板の切断をレーザ加工手段又はダイシング手段のいずれか一方だけを用いて行う場合に比較して、基板を分割するのに要する時間を短縮することができる。しかも、曲線状のスクライブ線に沿って基板を複雑な形状に仕上げる工程を、レーザ加工手段を用いて容易に実現することができる。

更に、ダイシング手段が、基板に直線状に延びる断面Ｖ形の溝を形成するＶカットブレードと、基板を直線状に切断するストレートブレードとを備える場合、基板の切断に加えて、基板から分割される複数片を面取り加工することができる。

本発明に係る複合切断装置の実施形態について以下に説明する。また、従来の技術として既に述べた要素には、以下でも同じ呼称及び同じ符号を用いるものとし、それぞれの図示又は説明を省略する。

図１（ａ）に示すように、複合切断装置１は、基板２をアライメントテーブル３に位置決めし基板２のスクライブ線を認識するアライメント手段４と、基板２を曲線状に切断できるレーザ加工手段５と、基板２をカッティングテーブル６に位置決めし基板２を直線状に切断できるダイシング手段７と、基板２をアライメントテーブル３からカッティングテーブル６に移送する移送手段８とを備える。

アライメントテーブル３は、その上面に吸着力を発生させるバキューム孔が形成され、水平姿勢を保ちながら自転できるθテーブルである。アライメントテーブルの上面にマガジンローダ等から基板２が１枚ずつ供給されると、アライメントテーブル３に基板２の裏面が吸着され、基板２がアライメントテーブル３に位置決めされる。

アライメント手段４は、対物レンズを下方に向けたＣＣＤカメラ等の撮像手段で、アライメントテーブル３に位置決めされた基板２を撮像し、基板２の表面に付されたマークに基づき、基板２のスクライブ線の位置をコンピューターによって認識するものである。ここで、コンピューターとは、アライメントテーブル３、カッティングテーブル６、及びダイシング手段７の以下に述べる動作を制御する制御装置の主体である。

レーザ加工手段５は、レーザヘッド５１からレーザ光を下方へ照射できるレーザカッタである。移送手段８は、アライメントテーブル３及びカッティングテーブル６をそれぞれ送りねじ等に従わせてＸ，Ｙ軸方向に移動させるテーブル移動装置と、基板２をアライメントテーブル３からカッティングテーブル６に移送するトランスファーとを含めた要素である。

カッティングテーブル６は、アライメントテーブル３と同様の機能を果たすθテーブルである。ダイシング手段７は、図２に示すように、相対向する２つのスピンドル９，１０を備え、基板２に対して２つのスピンドル９，１０を昇降させることのできるダイサーである。スピンドル９にはストレートブレード１１が取付けられ、スピンドル１０にはＶカットブレード１２が取付けられている。

以上に述べた複合切断装置１によれば、アライメントテーブル３がレーザヘッド５１にその下方から対向する位置にあるとき、アライメントテーブル３がＸ，Ｙ軸方向に寸動し、アライメントテーブル３に位置決めされた基板２を、レーザヘッド５１に対して変位させることができる。これにより、レーザ加工手段５がレーザヘッド５１から基板２にレーザ光を照射する位置を相対的に移動することができる。

また、カッティングテーブル６がダイシング手段７のストレートブレード１１又はＶカットブレード１２の下方に位置するとき、カッティングテーブル６がＸ，Ｙ軸方向に寸動し、カッティングテーブル６に位置決めされた基板２を、ストレートブレード１１又はＶカットブレード１２に対して変位させることができる。これにより、ダイシング手段７が基板２を研削又は切断する位置を相対的に移動することができる。

曲線状のスクライブ線Ｃ、及び直線状のスクライブ線Ｓが設定された基板２を、複合切断装置１により切断する例を述べる。即ち、図１（ａ）に示すアライメント手段４がアライメントテーブル３に位置決めされた基板２の総てのスクライブ線Ｃ，Ｓを認識した後、アライメントテーブル３は、同図（ｂ）に示すレーザ加工手段５のレーザヘッド５１の真下まで移動する。レーザ加工手段５が曲線状のスクライブ線Ｃを目標にして、基板２にレーザ光を照射する。図３（ａ）は、スクライブ線Ｃに相当する部位がレーザ光に貫かれた基板２の断面を表している。符号１３，１４は、それぞれガラエポ樹脂、及びエポキシ樹脂を指している。

基板２がレーザ光に貫かれた時点で、基板２は一枚の板状の形態を保っている。移送手段８は、基板２をアライメントテーブル３から引上げ、カッティングテーブル６の上面まで移送する。これにより、カッティングテーブル６に基板２の裏面が吸着され、基板２がカッティングテーブル６に位置決めされる。更に、基板２に付されたマークの位置を撮像手段を用いて撮像することにより、直線状のスクライブ線Ｓをコンピューターが認識できるようにしても良い。

続いて、ダイシング手段７は、図３（ｂ）に示すように、カッティングテーブル６に位置決めされた基板２の適所を、Ｖカットブレード１２で直線状のスクライブ線Ｓに沿って研削する。更に、ダイシング手段７は、同図（ｃ）に示すように、ストレートブレード１１を基板２のスクライブ線Ｓに切込ませることにより、基板２をスクライブ線Ｓに沿って切断する。

一方、ダイシング手段７が基板２の研削及び切断を実行する間に、新たな基板２がアライメントテーブル３に供給され、この新たな基板２にレーザ加工手段５がレーザ光を照射する。複合切断装置１は、以上の工程を繰り返すことにより、多数の基板２を効率良く切断し、また基板２を複数片に分割することができる。

物性の相違する２つの材料から構成された基板２を、複合切断装置１により切断する例を述べる。物性の相違する材料のうち一の材料は、他の材料に比べてレーザ加工手段５が容易に切断できるものであり、他の材料は、一の材料に比べてダイシング手段７が容易に切断できるものであれば良い。これら物性の相違する材料が、互いに化学成分を違えた３種類以上の材料であっても良い。

図４（ａ）に示す基板２は、金属材料１３で表面が構成され非金属材料１４で裏面が構成されている。非金属材料とは、合成樹脂、又はガラス等を意味する。アライメント手段４が基板２のスクライブ線を認識した後、アライメントテーブル３がレーザヘッド５１の真下まで移動する点は、上記の通りである。

レーザ加工手段５が、スクライブ線Ｓを目標にして基板２の金属材料１３にレーザ光を照射することにより、金属材料１３をスクライブ線Ｓに沿って切断する。移送手段８は、基板２をアライメントテーブル３からカッティングテーブル６に移送する。これにより、カッティングテーブル６に基板２が位置決めされる。

続いて、ダイシング手段７は、図４（ｂ）に示すように、基板２の非金属材料１４をストレートブレード１１でスクライブ線Ｓに沿って切断する。一方、ダイシング手段７が基板２を切断する間に、新たな基板２がアライメントテーブル３に供給され、この新たな基板２の金属材料１３をレーザ加工手段５が切断する。複合切断装置１は、以上の工程を繰り返すことにより、多数の基板２を効率良く切断し、また個々の基板２を例えばパッケージ１５に分割することができる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様で実施できる。例えば、基板２の材料として、金属材料１３に代えてセラミックを適用しても良い。この場合、レーザ加工手段５がセラミックにレーザ光を照射し、ダイシング手段７がセラミック以外の非金属材料１４を切断する。

本発明に係る複合切断装置は、回路基板、又は半導体の製造に有益な技術である。

（ａ）は本発明に係る複合切断装置を側面から見た概略図、（ｂ）はその平面図。 本発明に係る複合切断装置に適用したダイシング手段の平面図。 本発明の実施例２に係る複合切断装置により基板を切断する工程を（ａ）乃至（ｃ）の順に表した断面図。 本発明の実施例２に係る複合切断装置により基板を切断する工程を（ａ），（ｂ）の順に表した断面図。 （ａ）は基板の平面図、（ｂ）はその基板から分割されたパッケージの平面図、（ｃ）は、物性の相違する材料から成る基板の断面図。

符号の説明

１：複合切断装置
２：基板
３：アライメントテーブル
４：アライメント手段
５：レーザ加工手段
６：カッティングテーブル
７：ダイシング手段
８：移送手段
９，１０：スピンドル
１１：ストレートブレード
１２：Ｖカットブレード
１３：金属材料
１４：非金属材料
１５：パッケージ
Ｃ，Ｓ：スクライブ線

Claims (4)

1. 基板をアライメントテーブルに位置決めするアライメント手段と、前記基板を曲線状に切断するレーザ加工手段と、前記基板をカッティングテーブルに位置決めし前記基板を直線状に切断するダイシング手段と、前記基板を前記アライメントテーブルから前記カッティングテーブルに移送する移送手段とを備え、
   前記アライメント手段は、前記基板が前記レーザ加工手段により切断される曲線状のスクライブ線、及び前記基板が前記ダイシング手段により切断される直線状のスクライブ線のそれぞれの位置を認識し、
   前記レーザ加工手段は、前記アライメント手段のアライメントテーブルに位置決めされた基板に、前記曲線状のスクライブ線を目標にしてレーザ光を照射し、
   前記ダイシング手段は、前記カッティングテーブルに位置決めされた基板を、前記直線状のスクライブ線に沿って切断することを特徴とする複合切断装置。
2. 物性の相違する材料から成る基板をアライメントテーブルに位置決めするアライメント手段と、前記物性の相違する材料のうち一の材料を切断するレーザ加工手段と、前記基板をカッティングテーブルに位置決めし前記物性の相違する材料のうち他の材料を切断するダイシング手段と、前記基板を前記アライメントテーブルから前記カッティングテーブルに移送する移送手段とを備え、
   前記アライメント手段は、前記基板が切断されるスクライブ線の位置を認識し、
   前記レーザ加工手段は、前記アライメント手段のアライメントテーブルに位置決めされた基板の一の材料に、前記スクライブ線を目標にしてレーザ光を照射し、
   前記ダイシング手段は、前記カッティングテーブルに位置決めされた基板の他の材料を、前記スクライブ線に沿って切断することを特徴とする複合切断装置。
3. １つの基板に対して、前記レーザ加工手段によるレーザ光の照射、及び前記ダイシング手段による切断を実行することにより、前記１つの基板を複数片に分割することを特徴とする請求項１又は２に記載の複合切断装置。
4. 前記ダイシング手段が、前記基板に直線状に延びる断面Ｖ形の溝を形成するＶカットブレードと、前記基板を直線状に切断するストレートブレードとを備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の複合切断装置。

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