JP2012011756A

JP2012011756A - 分断装置

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Publication number: JP2012011756A
Application number: JP2010153351A
Authority: JP
Inventors: Yasutomo Okajima; 康智岡島
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-07-05
Also published as: JP5161926B2

Abstract

【課題】３点曲げ方式によって脆性材料基板を分断する際に欠けや破損が生じにくくきれいな分断面を得ることができるとともに、微細なカレットが発生しても分断と同時に除去することのできる分断装置を提供する。
【解決手段】表面にスクライブラインＳが形成された脆性材料基板１を載置するテーブル１０と、スクライブラインＳの上方でその左右近傍に跨がるように配置され、脆性材料基板１の表面を押さえる左右一対の上部ブレイクバー４と、スクライブラインＳの直下に配置され、基板１をスクライブラインＳの直下から突き上げて分断するための下部ブレイクバー５と、スクライブラインＳの直上に配置され、基板１が分断された際に分断端縁部分を弾力的に押圧して上方への跳ね上がりを阻止する弾性押さえ部材６と、弾性押さえ部材６の近傍に配置され、基板１が分断された際に発生するカレットを吸引する吸引口２０を備えたカレット吸引手段とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、ガラス、シリコン、セラミック、化合物半導体等の脆性材料からなる基板の分断方法に関する。特に本発明は、基板上に短冊状あるいは格子状に形成した複数条のスクライブラインに沿って基板を分断してチップ等の単位製品に分断する装置に関する。

従来より、脆性材料基板に対して、ダイシングソー、カッターホイール、レーザビームを用いて、複数条のスクライブラインを形成し、その後に、外力を印加して基板を撓ませてスクライブラインに沿ってブレイクすることにより、チップ等の製品を取り出す方法が知られている（例えば特許文献１等）。

図１１はレーザビームを用いてテーブル３０上の基板３１にスクライブラインを形成する場合の一例を示す斜視図である。スクライブ予定ラインＬに沿って走査機構３２によりレーザ光学系３３のビームスポットを走査し、続いて直後を追従するように冷却機構３４のノズル３４ａから冷媒を噴射することにより、基板内の熱応力分布を利用してスクライブラインＳを形成する。このスクライブ形成工程の後に、スクライブラインを形成した面とは反対側の面からスクライブラインに相対する部分をブレイクバーやローラ等で押圧することにより脆性材料基板を撓ませ、曲げモーメントによりスクライブラインに沿ってブレイクする。

脆性材料基板に対し、スクライブラインに沿って曲げモーメントを加えてブレイクする際、曲げモーメントを効果的に生じさせるために、３点曲げ方式にて行うのが好ましい。
図１２は板状のブレイクバーを用いた一般的な３点曲げ方式によるブレイク方式を示すものである。基板３１の分断すべきスクライブラインＳを跨いでその左右位置に一対の上部ブレイクバー３５，３５を配置し、スクライブラインＳを設けた面とは反対側の面でスクライブラインＳの直下に下部ブレイクバー３６を配置し、上下ブレイクバーの何れか一方を基板３１に押圧することによって、曲げモーメントを生じさせて分断している。
このブレイクバーによる３点曲げ方式で分断する方法は、例えば特許文献２でも開示されている。なお、ブレイクバーに代えて、ローラを用いた押圧による３点曲げ方式で分断する手段も特許文献１の図３に開示されている。

特開平０８−１７５８３７号公報実開平０５−４５０３２号公報

しかし、このような３点曲げ方式でブレイクする手段においては、次のような問題点があった。図１２に示すように、一対の上部ブレイクバー３５，３５を基板３１の表面に接触させ、下部ブレイクバー３６を突き上げて曲げモーメントを生じさせて分断した際、基板３１の分断端縁部分が曲げによる弾性反力により上方に弾かれて、端縁の角の部分に欠けや破損が生じることがあり、歩留まりが悪くなるといった欠点があった。
また、上記の欠けによる破片や、分断時に生じる微細なカレット（破片屑）が基板３１の表面に付着、残存して不良品の大きな要因となる。そのため、後処理でカレットを除去する工程が必要となって作業が煩雑となるといった問題点があった。
そこで本発明は、３点曲げ方式によって脆性材料基板を分断するものでありながら、分断の際に欠けや破損が生じにくくきれいな分断面を得ることができるとともに、微細なカレットが発生しても分断と同時に除去することのできる分断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明の分断装置は、表面にスクライブラインが形成された脆性材料基板を載置するテーブルと、スクライブラインの上方でその左右近傍に跨がるように配置され、脆性材料基板の表面を押さえる左右一対の上部ブレイクバーと、スクライブラインの直下に配置され、脆性材料基板をスクライブラインの直下から突き上げて脆性材料基板を分断するための下部ブレイクバーと、スクライブラインの直上に配置され、脆性材料基板が分断された際に分断端縁部分を弾力的に押圧して上方への跳ね上がりを阻止する弾性押さえ部材と、弾性押さえ部材の近傍に配置され、脆性材料基板が分断された際に発生するカレットを吸引する吸引口を備えたカレット吸引手段とからなる構成とした。

本発明の分断装置によれば、下部ブレイクバーを押し上げて上部ブレイクバーとの３点曲げモーメントによりスクライブラインから脆性材料基板を分断する際、弾性押さえ部材によってスクライブラインの上方部分が弾力的に押さえられているので、基板が分断されたときに分断端縁が曲げの反力により上方に弾かれて大きな衝撃を生じることがなくなり、分断端縁角部に欠けや破損が生じることを防止してきれいな分断面を得ることができる。また、基板分断時に、微細なカレットが発生してもカレット吸引手段によって分断と同時に吸引除去することができるので、カレット飛散による弊害を防止することができて歩留まりのよい良品を得ることができるといった効果がある。

（その他の課題を解決するための手段及び効果）
本発明において、カレット吸引手段の吸引口が、弾性押さえ部材と上部ブレイクバーとの間に形成されている構成とするのがよい。
これにより、上部ブレイクバーの左右間の限られた狭い間隔で、スクライブラインに近接した箇所に吸引口を設けることが可能となり、これにより、カレットを効果的に吸引除去することができる。

また本発明において、左右の上部ブレイクバーの間隔が広い場合は、カレット吸引手段の吸引口を形成する覆い体を弾性押さえ部材に取り付け、覆い体の内部空間を吸引機構の吸引ポンプに連通した構成とするのがよい。
これにより、分断すべきスクライブラインの直上部分を覆い体で確実に覆うことができて、カレットの吸引除去を効果的に行うことができる。

本発明において、弾性押さえ部材の先端を少し幅をもたせた平面に形成して、スクライブラインの上面近傍を面接触で接するようにするのがよい。
これにより、分断の際に分断端縁を余裕をもって弾接し、上方への跳ね上がりを確実になくすことができる。

また、本発明において、前記弾性押さえ部材は金属などの硬質材料で形成してスプリングにより脆性材料基板に向かって付勢するように構成するのが好ましいが、スプリングを省略して弾性押さえ部材全体若しくは少なくともその一部を弾力性を有する材料で形成するようにしてもよい。
これにより、構成の簡略化とコストの低減化を図ることができる。

本発明にかかる分断装置の一実施態様を示す斜視図。図１に示した装置の側面図。図１における上部ブレイクバー部分の一部の斜視図。図３の長さ方向に沿った縦断面図。加工対象のＬＴＣＣ基板をテーブル上に載置した状態を示す、図１における分断機構部分の断面図。基板の分断工程を示す拡大断面図。図６の状態から下部ブレイクバーを突き上げて基板を分断した状態を示す拡大断面図。本発明におけるカレット吸引手段の吸引口部分の別実施例を示す断面図。本発明における弾性押さえ部材の別の実施例を示す断面図。本発明における弾性押さえ部材のさらに別の実施例を示す断面図。スクライブ工程の一例を示す斜視図。従来の３点曲げモーメントにより基板を分断する状態を示す説明図。

以下、本発明にかかる分断装置の詳細を、一実施形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、多数の電子部品（製品）が格子状に振り分けて一体成形されたＬＴＣＣ基板（低温焼成セラミックス基板）を、スクライブラインに沿って単位要素の電子部品に分断する例を、図１〜図７に基づいて説明する。

本発明によって分断されるＬＴＣＣ基板１は、弾性のある薄い粘着フイルム２に貼り付けられており、粘着フイルム２はリング状のダイシングフレーム３（図１参照）にその周囲へ引っ張られた状態で取り付けられている。粘着フイルム２に貼り付けられたＬＴＣＣ基板１には複数の電子部品Ｐが一体成形されており、先行するスクライブ工程によって、電子部品Ｐを区分けする縦横の複数のスクライブラインＳが形成されている。ダイシングフレーム３は後述する分断装置Ａのテーブル１０上に載置され、搬送機構１１によりＹ方向に移動することができるようになっている。

分断装置Ａは、表面に多数の吸引孔１０ａを備えたテーブル１０を備えており、吸引孔１０ａに吸引エアを生じさせることによりテーブル１０上に載置したＬＴＣＣ基板１を粘着フイルム２とともに吸着固定する。

テーブル１０を挟んで配置された左右の支持体１２，１２と、Ｘ方向に延びる水平な横枠１３とで構成されるブリッジ１４は、テーブル１０を跨ぐように設けられている。横枠１３には、ブレイク機構Ｂの一部を構成する上部ブレイクバー４と弾性押さえ部材６とを保持するホルダー部材７が駆動機構（図示外）を介して昇降可能に取り付けられている。

また、分断装置Ａの上部にはカメラ１５，１５が配置されている。このカメラ１５，１５は、台板１６上に設けられたガイド１７，１８を介してＸ方向及びＹ方向に移動できるようになっている。カメラ１５，１５は、手動操作で上下動することができ、撮像の焦点を調整することができる。カメラで撮影された画像はモニタ（図示外）に表示される。ＬＴＣＣ基板１には位置合わせ用マーク（アライメントマーク）が形成してあり、カメラでＬＴＣＣ基板１の表面を撮像することで、撮像された位置合わせ用マークを参照してブレイク位置の位置決めをすることができる。なお、位置合わせ用マークに代えて、スクライブライン自体を参照してブレイク位置の位置決めをすることもできる。

次に、ＬＴＣＣ基板１を分断するブレイク機構Ｂの部分について図３〜図７に基づいて説明する。
ブレイク機構Ｂは、分断すべきＬＴＣＣ基板１の上方に配置された左右一対の上部ブレイクバー４と、ＬＴＣＣ基板１の下方に配置された下部ブレイクバー５と、ＬＴＣＣ基板１の上方で上部ブレイクバー４の間の中心に配置された弾性押さえ部材６とから構成される。
上部ブレイクバー４、下部ブレイクバー５並びに弾性押さえ部材６は何れもＸ方向に延びる帯状の板材で形成され、先端部を細くしてある。また、その材質は金属で作られている。

左右一対の上部ブレイクバー４は昇降可能なホルダー部材７に固着保持されており、その細くした先端部は、所定の間隔、好ましくは２．５ｍｍ〜６．０ｍｍの間隔をあけて配置されている。また、弾性押さえ部材６は、その先端部６ａが上部ブレイクバー４の先端より少し突き出た姿勢までスプリング８により付勢された状態でホルダー部材７に弾力的に保持されている。

さらに、上部ブレイクバー４と弾性押さえ部材６との間は、カレット吸引手段の吸引口２０として形成されている。吸引口２０は、上部ブレイクバー４と弾性押さえ部材６との隙間２１を抜けて上部空間２２に通じる。隙間２１並びに上部空間２２は、図３並びに図４に示すように、上部ブレイクバー４の端部で蓋板２３により密閉されており、この蓋板２３に吸引ポンプ２４に連なるダクト２５が連通されている。従って、吸引ポンプ２４を作動させることにより、吸引口２０にカレットを吸引する吸引エアを発生させることができる。

また、前記テーブル１０に、基板載置面に向かって開口する開口部９が設けられ、この開口部９に前記下部ブレイクバー５が昇降可能に配置されている。下部ブレイクバー５は、その先端がテーブル１０の表面から出ないように開口部９内に引き込まれており、ＬＴＣＣ基板１をブレイクするときだけ突き出るようになっている。ブレイク時以外は、下部ブレイクバー５がテーブル１０の開口部９内に収められているので、テーブル１０上にＬＴＣＣ基板１を載置する際の邪魔にならず、かつ、ＬＴＣＣ基板１を載置する際にダイシングフレーム３などが当接してＬＴＣＣ基板１や下部ブレイクバー５を傷つけてしまうことを未然に防止している。
なお、上記下部ブレイクバー５の昇降、並びに上部ブレイクバー４と弾性押さえ部材６を保持するホルダー部材７の昇降は、駆動機構（図示外）により行われる。

ＬＴＣＣ基板１を分断するにあたって、図５に示すように、粘着フイルム２に貼り付けたＬＴＣＣ基板１をテーブル１０上に載置する。ＬＴＣＣ基板１には先行するスクライブライン形成工程でスクライブラインＳが形成されており、このスクライブラインＳが下部ブレイクバー５の直上となるように位置合わせをしてテーブル１０により吸着保持する。さらに、上部ブレイクバー４，４の中心に配置された弾性押さえ部材６がスクライブラインＳの直上となるように位置合わせを行う。位置合わせの操作は、先に説明した位置合わせ用のカメラ１５を用いて行われる。

次いで、図６に示すように、左右の上部ブレイクバー４の先端がＬＴＣＣ基板１上に接触する位置までホルダー部材７を降下させる。この際、上部ブレイクバー４より突き出た弾性押さえ部材６の先端部６ａは、上部ブレイクバー４より先にスクライブラインＳの直上に接触するが、自身の弾性力によって後退して常時スクライブラインＳの上面部分を弾力的に押しつけた状態となる。

このあと、図７に示すように、下部ブレイクバー５を上昇させてこの下部ブレイクバー５と左右の上部ブレイクバー４，４との３点曲げモーメントによりＬＴＣＣ基板１をスクライブラインＳから分断する。
この分断の際、スクライブラインＳの上面部分は弾性押さえ部材６によって弾力的に押さえられているので、ＬＴＣＣ基板１の分断端縁が上方に弾かれることがなく、分断端縁角部に欠けや破損が生じることを未然に防止することができる。

また、分断の際に、微細なカレットが発生しても、上部ブレイクバー４と弾性押さえ部材６との間に形成された吸引口２０が、分断されるスクライブラインＳの近傍に開口されているので、速やかに吸引除去されてカレットがＬＴＣＣ基板１の表面に付着するようなことがない。
なお、上記実施例で示したカレット吸引手段の吸引口２０が、弾性押さえ部材６と上部ブレイクバー４との間に形成されているので、上部ブレイクバー４，４間の限られた狭い間隔内で、スクライブラインに近接した箇所に吸引口２０を設けることが可能となり、これによりカレットを効果的に吸引除去することができる。

また、ＬＴＣＣ基板１は、分断時にテーブル１０の吸引孔１０ａによって強く吸着固定されるので、下部ブレイクバー５がＬＴＣＣ基板１を突き上げた際に基板１がずれることがなく、正確にスクライブラインに沿って分断することができる。

なお、弾性押さえ部材６の先端を少し幅をもたせた平面６ｂとしてスクライブラインＳの上面近傍を面接触で接するようにするのがよい。これにより、分断の際に分断端縁を、余裕をもって弾接し、上方への跳ね上がりを確実になくすことができる。なお、前記平面６ｂの幅は０．５ｍｍ程度が好ましい。

スクライブラインＳのブレイクが終わると、上部ブレイクバー４、弾性押さえ部材６並びに下部ブレイクバー５を後退させ、ＬＴＣＣ基板１を移動させて次に分断するスクライブラインの真下に下部ブレイクバー５がくるようにし、以下、同様の手順により、次々とブレイクを実行する。

上記実施例で示したカレット吸引手段では、その吸引口２０を上部ブレイクバー４と弾性押さえ部材６との間に形成したが、図８に示すように上部ブレイクバー４，４の間隔が広い場合には、この間隔内で硬質材料製の弾性押さえ部材６に覆い体２６を取り付けてカレット吸引手段の吸引口２０を形成するようにしてもよい。この場合、覆い体２６の内部空間２７は長さ方向に沿った両端部でシール板（図示外）により密閉され、この何れか一方のシール板を貫通してダクトにより吸引ポンプ（図示外）に連通されており、吸引ポンプを作動させることにより吸引口２０にカレット吸引用のエアを生じさせるように構成する。
この実施例では、分断すべきスクライブラインの直上部分を覆い体２６で確実に覆うことができるので、カレットの吸引除去を効果的に行うことができる。

上記実施例において、弾性押さえ部材６は金属などの硬質材で形成してスプリング８によりＬＴＣＣ基板１に向かって付勢する構成としたが、図９に示すように、スプリング８を省略して弾性押さえ部材６全体を適度な弾力性のある硬質ゴムなどの材質で形成するようにしてもよい。また、図１０に示すように、弾性押さえ部材６の下方部分６’のみを硬質ゴムなどの適度な弾力性のある材質で形成することも可能である。

以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものではない。例えば、上記実施例では加工対象の基板として、ＬＴＣＣ基板を例にしたが、ガラス基板やシリコン基板であってもよい。またテーブル上に基板を固定する手段としてテーブル１０に多数の吸引孔１０ａを設けたが、この吸引孔１０ａをなくして別の手段で基板を保持するようにしてもよい。
その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

本発明の分断方法は、ガラス基板、シリコン、セラミック、化合物半導体等の脆性材料からなる基板の分断に利用される。

Ａ分断装置
Ｂブレイク機構
Ｓスクライブライン
１ＬＴＣＣ基板（脆性材料基板）
２粘着フイルム
３ダイシングフレーム
４上部ブレイクバー
５下部ブレイクバー
６弾性押さえ部材
６ａ弾性押さえ部材の先端部
６ｂ弾性押さえ部材の先端面
７ホルダー部材
８スプリング
９開口部
１０テーブル
２０カレット吸引手段の吸引口
２６覆い体
２７覆い体の内部空間

Claims

表面にスクライブラインが形成された脆性材料基板を載置するテーブルと、
スクライブラインの上方でその左右近傍に跨がるように配置され、脆性材料基板の表面を押さえる左右一対の上部ブレイクバーと、
スクライブラインの直下に配置され、脆性材料基板をスクライブラインの直下から突き上げて脆性材料基板を分断するための下部ブレイクバーと、
スクライブラインの直上に配置され、脆性材料基板が分断された際に分断端縁部分を弾力的に押圧して上方への跳ね上がりを阻止する弾性押さえ部材と、
弾性押さえ部材の近傍に配置され、脆性材料基板が分断された際に発生するカレットを吸引する吸引口を備えたカレット吸引手段とからなる分断装置。
カレット吸引手段の吸引口が弾性押さえ部材と上部ブレイクバーとの間に形成されている請求項１に記載の分断装置。
カレット吸引手段の吸引口を形成する覆い体が弾性押さえ部材に取り付けられ、覆い体の内部空間が吸引手段の吸引ポンプに連通されている請求項１に記載の分断装置。
弾性押さえ部材の先端を幅をもたせた平面に形成して、スクライブラインの上面近傍を面接触で接するようにした請求項１〜３に記載の分断装置。
前記弾性押さえ部材は硬質材で形成され、スプリングにより脆性材料基板に向かって付勢されている構成とした請求項１〜４に記載の分断装置。
前記弾性押さえ部材は、少なくともその一部が弾力性を有する材料で形成されている請求項１〜４に記載の分断装置。