JP2013232604A - 積層体の切断方法および樹脂封止電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 セラミックおよび金属の一方または両方から形成された基板本体上に樹脂層が積層されている積層体を、効率良く低コストで切断できる切断方法、および、樹脂封止電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の切断方法は、
基板本体１１上に樹脂層１２が積層され、基板本体１１がセラミックおよび金属の少なくとも一方から形成されている積層体１０をレーザ光により切断する方法であって、
積層体１０は、さらに、レーザ光吸収材料１３を含み、
レーザ光吸収材料１３は、樹脂層１２の、基板本体１１と反対側に積層され、
レーザ光吸収材料１３にレーザ光照射することで、積層体１０を切断することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層体の切断方法および樹脂封止電子部品の製造方法に関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＩＣ（集積回路）等の電子部品は、前記電子部品（チップ）が樹脂中に封止された樹脂封止電子部品として製造され、使用されることがある。前記樹脂封止電子部品は、例えば、セラミックまたは金属から形成された基板本体上に樹脂層が積層され、前記樹脂層中に電子部品（チップ）が樹脂封止されている。このような樹脂封止電子部品の製造のためには、例えば、複数の電子部品が前記樹脂層中に樹脂封止された封止済基板を切断して個々の樹脂封止電子部品に分割する。

前記封止済基板は、基板本体（セラミックまたは金属）と樹脂層との積層体である。このような積層体は、例えば、ダイサーによる切断（ダイシング）またはレーザ光により切断される。例えば、特許文献１では、電子部品チップを樹脂封止したリードフレームを、レーザ光により切断している。

一方、セラミック等から形成された基板の表面に、レーザ光の吸収率が高い塗料を塗布してレーザ光照射し、高精度かつ高能率に割断（切断）することが行われている（特許文献２）。

特開２００３−２４９６１６号公報 特開平９−２５３８７９号公報

前記封止済基板は、基板本体と、その上に積層された樹脂層との材質が異なるため、その切断には、作業効率およびコスト上の課題がある。まず、ダイシングによる切断の場合、前記基板本体がセラミックまたは金属という硬い材質であるために、切断速度が、約１０ｍｍ／ｓｅｃ以下と遅く、ダイサーの刃の寿命も短くなる。

一方、レーザ光による切断の場合、樹脂層におけるレーザ光吸収率が低いと、前記樹脂層が効率良く切断できなかったり、切断できずに前記基板本体の発熱で溶けてしまったり、焦げてしまったりするおそれがある。特に、前記樹脂層が、透明樹脂等である場合に、このような問題が起こるおそれが大きい。

樹脂層に係る前記問題を解決するために、例えば、波長が異なる二種類のレーザを、樹脂層切断用および基板本体切断用にそれぞれ用いて、二段階で切断する方法が考えられる。しかし、二段階で切断するために、切断効率の向上に限界がある。また、前記樹脂層のレーザ光吸収率が低いと、前記樹脂層の切断速度が遅くなり、さらに切断効率が低下するおそれがある。また、特許文献２の方法は、基板本体単独で形成された基板の割断（切断）方法であり、樹脂層を含む積層体における前記問題を解決する方法ではない。

そこで、本発明は、セラミックおよび金属の一方または両方から形成された基板本体上に樹脂層が積層されている積層体を、効率良く低コストで切断できる切断方法、および、樹脂封止電子部品の製造方法の提供を目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の切断方法は、
基板本体上に樹脂層が積層され、前記基板本体がセラミックおよび金属の少なくとも一方から形成されている積層体をレーザ光により切断する方法であって、
前記積層体は、さらに、レーザ光吸収材料を含み、
前記レーザ光吸収材料は、前記樹脂層の、前記基板本体と反対側に積層され、
前記レーザ光吸収材料にレーザ光照射することで、前記積層体を切断することを特徴とする。

また、本発明の電子部品の製造方法は、
電子部品を樹脂封止した樹脂封止電子部品の製造方法であって、
前記本発明の切断方法により、前記積層体を切断する切断工程を含み、
前記積層体は、前記樹脂層中に電子部品が封止された封止済基板であることを特徴とする。

本発明の切断方法、およびそれを用いた本発明の樹脂封止電子部品の製造方法によれば、セラミックおよび金属の一方または両方から形成された基板本体上に樹脂層が積層されている積層体を、効率良く低コストで切断できる。

図１は、本発明の切断方法で用いる（切断する）積層体の構造の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の切断方法および本発明の樹脂封止電子部品の製造方法において用いる（切断する）封止済基板の構造の一例を、模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の切断方法および本発明の樹脂封止電子部品の製造方法において用いる（切断する）封止済基板の構造の別の一例を、模式的に示す断面図である。 図４は、本発明の切断方法および本発明の樹脂封止電子部品の製造方法において用いる（切断する）封止済基板の構造のさらに別の一例を、模式的に示す断面図である。 図５は、実施例における吸着テーブルを示す模式図である。図５（ａ）は斜視図であり、図５（ｂ）は断面図である。 図６は、実施例における工程断面図である。図６（ａ）は、封止済基板切断前の状態を示す模式図であり、図６（ｂ）は、封止済基板切断中および切断後の状態を示す模式図である。

以下、本発明について、必要に応じて図面を用いて、さらに詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定されない。また、各図は、説明の便宜のため、適宜省略、誇張等をして模式的に描いている。

図１の断面図に、前記積層体の構造の一例を模式的に示す。図示のとおり、この積層体１０は、基板本体１１と、樹脂層１２と、レーザ光吸収材料１３とが、前記順序で積層されて形成されている。すなわち、基板本体１１上に樹脂層１２が積層され、レーザ光吸収材料１３は、樹脂層１２の、基板本体１１と反対側に積層されている。レーザ光吸収材料１３の任意の位置にレーザ光照射することで、その照射位置に沿って積層体１０を切断することができる。

前記積層体の構造は、図１の構造のみには限定されない。例えば、樹脂層１２は、図１では、基板本体１１上（基板本体１１の片面）の全体に積層されているが、一部のみに積層されていても良い。また、レーザ光吸収材料１３は、図１では、樹脂層１２上の全体に積層されているが、例えば、レーザ光照射する部分のみに積層されていても良い。さらに、前記積層体は、前記基板本体、前記樹脂層、および前記レーザ光吸収材料以外の構成要素を適宜含んでいても良い。例えば、前記基板本体と前記樹脂層との間、および、前記樹脂層と前記レーザ光吸収材料との間には、それぞれ、他の層が存在しても良いし、存在しなくても良い。また、例えば、後述の図２、図３または図４のように、前記樹脂層中に電子部品が封止されていることが好ましい。

前記基板本体を形成するセラミックおよび金属は、それぞれ、特に限定されない。なお、本発明において、「セラミック」は、非金属無機材料全般を含む。前記基板本体において、セラミックとしては、例えば、ケイ酸塩、アルミナ、ＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミック）、ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミック）、炭化ケイ素、窒化アルミ等が挙げられる。また、前記基板本体は、セラミックおよび金属の一方のみから形成されていても、両方により形成されていても良く、または、セラミックおよび金属以外の材質をさらに含んでいても良い。前記積層体は、例えば、前記基板本体が金属フレームを含む積層体等であっても良い。

また、前記基板本体の厚みは、特に限定されないが、例えば、２ｍｍ以下、好ましくは、０．５ｍｍ以下である。前記基板本体の厚みの下限値は、特に限定されないが、０を超える値である。

前記樹脂層を形成する樹脂は、特に限定されず、一種類でも複数種類でも良い。また、前記樹脂層は、一層のみからなっていても、複数の層を含んでいても良い。前記樹脂層は、例えば、透明樹脂、蛍光性樹脂、および白色樹脂からなる群から選択される少なくとも一つにより形成されていても良い。前記樹脂層が透明樹脂である例として、後述の図２のように、ＬＥＤ用の基板本体上に、ＬＥＤレンズ用の透明樹脂層が積層され、前記透明樹脂層中にＬＥＤチップ（電子部品）が封止された封止済基板が挙げられる。

また、前記樹脂層の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下である。前記樹脂層の厚みの下限値は、特に限定されないが、０を超える値である。

前記レーザ光吸収材料も特に限定されず、一種類でも複数種類でも良いが、例えば、有色インクおよび吸光性フィルムの少なくとも一方であっても良い。前記レーザ光吸収材料は、有色インクが、簡便さと低コストの観点から好ましい。例えば、一般的な筆記具として用いられるマーキングペン等により、前記樹脂層上に有色インクを塗布するだけで、前記有色インクを前記レーザ光吸収材料として用いることもできる。前記有色インクは、速乾性有色インクが好ましく、塗布後１０秒以内に乾燥することがより好ましい。また、前記有色インクは、塗布後、無色に変化するインクであっても良い。この場合、例えば、前記有色インクが無色に変化する前に、レーザ光を照射して本発明の切断方法を行っても良い。

前記レーザ光の波長は、特に限定されないが、例えば５００〜２１００ｎｍである。前記レーザ光の波長は、例えば、前記基板本体および前記樹脂層の形成材料等に応じて、切断効率が良くなるように、または、前記樹脂層の溶けや焦げが起こりにくいように、適宜選択することができる。より具体的には、前記レーザ光の波長は、例えば、１０００〜２１００ｎｍ、１０００〜１１００ｎｍ、５００〜６００ｎｍ等から適宜選択しても良い。また、前記レーザ光吸収材料は、前記レーザ光の波長に応じて適切に選択することが好ましい。例えば、前記レーザ光波長が５００〜６００ｎｍの場合は、前記レーザ光吸収材料として、黒色インクまたは赤色インク等が使用できる。前記レーザ光波長が１０００〜２１００ｎｍの場合は、前記レーザ光波長として、黒色インク、緑色インク、青色インク、または赤外線吸収インク等が使用できる。

また、前記レーザ光は、例えば、ＣＷ発振のレーザ光でも、パルス発振のレーザ光でも良く、特に限定されない。レーザ発振器も特に限定されず、例えば、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＹＬＦレーザ、ディスクレーザ、ＤＰＳＳレーザ、エキシマレーザ等が挙げられる。

前記積層体は、前記樹脂層中に電子部品が封止された封止済基板であることが好ましい。図２に、その一例を示す。同図は、ＬＥＤ用の封止済基板を示す断面図である。図示のとおり、この封止済基板（積層体）２０は、樹脂層１２が、ＬＥＤ用レンズを兼ねており、樹脂層１２のレンズ部分を複数有する。前記レンズ部分は、半球状に盛り上がっており、その中に、ＬＥＤチップ（電子部品）２１およびワイヤ２２が封止されている。レーザ光吸収材料１３は、樹脂層１２上の、前記複数のレンズ部分間の間隙にのみ積層されている。また、樹脂層１２は、少なくともＬＥＤチップ２１から発せられる波長の光を透過可能な、透明性樹脂（透光性樹脂）から形成されている。これら以外は、図２の封止済基板（積層体）２０は、図１の積層体１０と同様である。図２の封止済基板（積層体）２０を本発明の切断方法（本発明の樹脂封止電子部品の製造方法）に用いる場合は、レーザ光吸収材料１３にレーザ光を照射し、そのレーザ光照射位置（例えば、図中の点線の位置）に沿って切断することができる。

また、図３に、前記封止済基板の別の一例を示す。同図は、ＩＣ用の封止済基板を示す断面図である。図示のとおり、この封止済基板（積層体）３０は、樹脂層１２が平坦であり、ＬＥＤチップ（電子部品）２１およびワイヤ２２に代えて、ＩＣチップ（電子部品）３１およびワイヤ３２が複数封止されている。レーザ光吸収材料１３は、樹脂層１２上の、前記複数のチップ間の間隙にのみ積層されている。また、同図では、電子部品３１は、ＬＥＤチップではないため、樹脂層１２は、ＬＥＤの光を透過可能な樹脂には限定されない。これら以外は、図３の封止済基板（積層体）３０は、図２の封止済基板（積層体）２０と同様である。図３の封止済基板（積層体）３０を本発明の切断方法（本発明の樹脂封止電子部品の製造方法）に用いる場合は、レーザ光吸収材料１３にレーザ光を照射し、そのレーザ光照射位置（例えば、図中の点線の位置）に沿って切断することができる。

図４に、前記封止済基板のさらに別の一例を示す。同図は、光半導体素子用の封止済基板であって、さらにリフレクターを有する封止済基板を示す断面図である。図示のとおり、この封止済基板（積層体）４０は、樹脂層１２が、透明樹脂１２ａおよびリフレクター１２ｂから形成されている。透明樹脂１２ａおよびリフレクター１２ｂは、それぞれ複数である。各透明樹脂１２ａ内には、電子部品２１または３１、およびワイヤ２２または３２に代えて、光半導体素子（電子部品）４１およびワイヤ４２が封止されている。リフレクター１２ｂは、各透明樹脂１２ａの周囲を囲むように配置されている。また、リフレクター１２ｂは、光半導体素子４１から発せられる光を反射可能な樹脂で形成されている。レーザ光吸収材料１３は、樹脂層１２上において、リフレクター１２ｂ上にのみ積層されている。これら以外は、図４の封止済基板（積層体）４０は、図２の封止済基板（積層体）２０または図３の封止済基板（積層体）３０と同様である。図４の封止済基板（積層体）４０を本発明の切断方法（本発明の樹脂封止電子部品の製造方法）に用いる場合は、レーザ光吸収材料１３にレーザ光を照射することができる。そのレーザ光照射位置（例えば、図中の点線の位置）に沿って、リフレクター１２ｂの部分を基板本体１１とともに切断することが可能である。

なお、本発明の切断方法または本発明の樹脂封止電子部品の製造方法に用いる封止済基板は、図２〜４の例には限定されない。例えば、電子部品は、ＬＥＤチップ、ＩＣチップまたは光半導体素子に限定されず、どのような電子部品でも良い。

本発明の電子部品の製造方法は、前述のとおり、電子部品を樹脂封止した樹脂封止電子部品の製造方法であって、前記本発明の切断方法により、前記封止済基板を切断する切断工程を含むことを特徴とする。これ以外は、本発明の電子部品の製造方法は、特に限定されず、例えば、前記切断工程以外の任意の工程を含んでいても良い。

本発明の切断方法、または本発明の樹脂封止電子部品の製造方法によれば、例えば、下記（１）〜（４）の効果を得ることができる。ただし、これらの効果は例示であり、本発明の範囲を何ら限定しない。

（１） 前記基板本体と前記樹脂層との積層体を、一度のレーザ光照射により、１プロセス（一工程）で同時に切断することにより、効率良く低コストで切断できる。
（２） 前記積層体の切断を、一種類の波長のレーザ光のみで行うことができる。このため、波長が異なる二種類のレーザを、樹脂層切断用および基板本体切断用にそれぞれ用いて、二段階で切断する方法よりも簡便で低コストである。
（３） 前記レーザ光吸収材料を用いることで、前記積層体を、高速に（例えば、２００ｍｍ／ｓｅｃ以上で）切断できる。
（４） 前記樹脂層の溶けや焦げを軽減または防止できるため、切断後の前記積層体（樹脂封止電子部品）の品質が向上する。また、例えば、前記切断後の前記積層体（樹脂封止電子部品）を、追加で洗浄することにより、さらなる品質の向上も可能である。

なお、例えば、前記基板本体の、前記樹脂層と反対側に前記レーザ光吸収材料を積層させ、そのレーザ光吸収材料にレーザ光を照射して、前記基板本体と前記樹脂層とを同時に切断することもできる。すなわち、例えば図１〜４の積層体１０、２０、３０または４０において、レーザ光吸収材料１３を、樹脂層１２上に代えて、基板本体１１の裏側（樹脂層１２と反対側）に積層させても良い。この積層体に対し、基板本体１１の裏側（樹脂層１２と反対側）からレーザ光吸収材料１３にレーザ光照射することで、前記積層体を１プロセスで切断しても良い。しかし、この方法では、レーザ光照射による発熱で前記樹脂層に溶けや焦げが生じることを軽減または防止しにくい。このため、本発明では、前記レーザ光吸収材料を、前記樹脂層の、前記基板本体と反対側に積層し、前記基板本体側ではなく前記樹脂層側から、前記レーザ光吸収材料にレーザ光を照射する。

本実施例では、図５に示す吸着テーブルを用いて、図２に示す積層体２０（ＬＥＤ用の封止済基板）を切断する。

図５は、本実施例で用いる吸着テーブルを示す模式図である。図５（ａ）は斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の、Ｉ−Ｉ方向に見た断面図である。図示のとおり、この吸着テーブル５０は、吸着テーブル本体５１上に吸着パッド５２が貼付されて形成されている。吸着テーブル５０には、吸着パッド５２上面から吸着テーブル本体５１まで達する溝５３が縦横に形成されており、溝５３の直上で積層体２０を切断することができる。また、溝５３とは別に、吸着パッド５２上面から吸着テーブル本体５１まで達する孔５４が設けられている。吸着テーブル本体５１の内部には、空洞５５が設けられており、孔５４と空洞５５とは、つながって一体となっている。空洞５５は、孔５４を介してのみ、吸着テーブル本体５１の外に向かって開かれており、その他の部分は閉じられている。後述のように、吸着パッド５２上に積層基板を載置した後、孔５４および空洞５５内部を減圧にすることで、前記積層基板を吸着パッド５２上に吸着することができる。吸着パッド５２は、特に限定されないが、例えば、切断に用いるレーザ光の吸収率が低い透明樹脂等により形成することができる。吸着パッド５２の寿命を長くするためには、前記レーザ光の吸収率が低いことに加え、耐熱性が高いことが好ましい。

つぎに、図６の工程断面図を用いて、本実施例による積層基板の切断方法を説明する。図６（ａ）は、封止済基板切断前の状態を示す模式図であり、図６（ｂ）は、封止済基板切断中および切断後の状態を示す模式図である。

まず、図６（ａ）に示すように、吸着パッド５２上に積層体（封止済基板）２０を載置する。このとき、基板本体１１側が吸着パッド５２に接し、切断しようとする部分（レーザ光吸収材料１３が積層された部分）が溝５３の直上に位置し、かつ、孔５４が基板本体１１により完全に塞がれて密閉状態となるようにする。つぎに、密閉状態となった孔５４および空洞５５の内部を、真空ポンプ（図示せず）により吸引して減圧にすることで、積層体２０（基板本体１１）を吸着パッド５２に吸着させて固定する。

つぎに、図６（ａ）に示すように、レーザ（図示せず）を用いてレーザ光６１をレーザ光吸収材料１３に照射する。なお、同図において、積層体（封止済基板）２０の上方に配置した６２は、後述するアシストガス６３噴射用のノズルである。ノズル６２は、アシストガス６３を、レーザ光６１と同軸上において高圧で噴射可能な同軸高圧ノズルであることが好ましい。より具体的には、例えば、０．５ＭＰａ以上、好ましくは２ＭＰａ程度の高圧ガスに対応した同軸ノズル仕様であっても良い。

そして、レーザ光６１の照射により、図６（ｂ）に示すように、基板本体１１および樹脂層１２を、１ステップで切断する。この切断により発生したドロス（切りくず）６４が溝５３の中に落ちることで、ドロス６４が積層体（封止済基板）２０に付着することを一層効果的に防止できる。アシストガス６３を上方から噴射することで、さらにドロス６４が溝５３の中に落ちやすくなり、ドロス６４の積層体（封止済基板）２０への付着を、より一層効果的に防止できる。溝５３内に溜まったドロス６４は、適時に溝５３内から掻き出すことで処理できる。

なお、本発明の切断方法では、前述のとおり、前記レーザ光吸収材料にレーザ光照射して前記積層体を切断すること以外は、特に限定されない。すなわち、図５に示したような上部に溝を有するテーブルを用いなくても良い。しかし、このようなテーブルを用いれば、前記のとおり、ドロスの積層体（封止済基板）への付着を一層効果的に防止できるため好ましい。なお、前記溝は、例えば、前記テーブル上部のみにとどまらず前記テーブル下部または下端まで達していても良い。さらに、前述のとおり、アシストガスを噴射してドロスを落とすことで、例えば、積層基板のメタライズ部溝形状や内部配線等由来のドロスに起因する問題を、より一層効果的に軽減できる。また、図６では、図２に示す積層体２０（ＬＥＤ用の封止済基板）を切断する例を示した。しかしながら、図５に示したような上部に溝を有するテーブルは、この積層体２０に限定されず、他の任意の積層体または封止済基板の切断に使用可能である。

また、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、または選択して採用できるものである。

１０、２０、３０、４０ 積層体
１１ 基板本体
１２ 樹脂層
１２ａ 透明樹脂
１２ｂ リフレクター
１３ レーザ光吸収材料
２１ 電子部品（ＬＥＤチップ）
３１ 電子部品（ＩＣチップ）
４１ 電子部品（光半導体素子）
２２、３２、４２ ワイヤ
５０ 吸着テーブル
５１ 吸着テーブル本体
５２ 吸着パッド
５３ 溝
５４ 孔
５５ 空洞
６１ レーザ光
６２ ノズル
６３ アシストガス
６４ ドロス

Claims (7)

1. 基板本体上に樹脂層が積層され、前記基板本体がセラミックおよび金属の少なくとも一方から形成されている積層体をレーザ光により切断する方法であって、
   前記積層体は、さらに、レーザ光吸収材料を含み、
   前記レーザ光吸収材料は、前記樹脂層の、前記基板本体と反対側に積層され、
   前記レーザ光吸収材料にレーザ光照射することで、前記積層体を切断することを特徴とする切断方法。
2. 前記樹脂層が、透明樹脂、蛍光性樹脂、および白色樹脂からなる群から選択される少なくとも一つにより形成されている請求項１記載の切断方法。
3. 前記樹脂層の厚みが１ｍｍ以下である請求項１または２記載の切断方法。
4. 前記レーザ光吸収材料が、有色インクおよび吸光性フィルムの少なくとも一方である請求項１から３のいずれか一項に記載の製造方法。
5. 前記レーザ光の波長が、５００〜２１００ｎｍである請求項１から４のいずれか一項に記載の切断方法。
6. 前記積層体は、前記樹脂層中に電子部品が封止された封止済基板である請求項１から５のいずれか一項に記載の切断方法。
7. 電子部品を樹脂封止した樹脂封止電子部品の製造方法であって、
   請求項６記載の切断方法により、前記封止済基板を切断する切断工程を含むことを特徴とする製造方法。

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