JP6078107B2 - 脆性材料基板のブレイク装置 - Google Patents

Description

本発明は、分断する際の単位領域となる製品ユニットが格子状にパターン形成されているとともに、各製品ユニットには基板面から突出する突部が含まれている脆性材料基板を、当該製品ユニットごとにブレイクするブレイク装置に関する。

セラミック基板やガラス基板等の脆性材料基板を分断する加工では、カッターホイール（スクライビングホイールともいう）等の溝加工用ツールを用いたりレーザビームを照射したりして、基板表面に機械的あるいは熱的にスクライブラインを形成し、その後に、基板を反転しスクライブラインに沿って裏面側からブレイクバーによって外力を印加して基板を撓ませることにより基板をブレイクすることにより分断する方法が一般的に知られており、例えば特許文献１の従来例として開示されている。

図５は上述した一般的な分断方法の一例の手順を示す図である。
まず、図５（ａ）に示すように、スクライブ装置のテーブル４０上に脆性材料の加工基板Ｗを載置し、その表面にカッターホイール４１を用いてスクライブラインＳを形成する。
次いで、図５（ｂ）に示すように、弾性体のクッションシート４３が敷かれたブレイク装置のテーブル４２上に加工基板Ｗを載置する。このとき加工基板ＷのスクライブラインＳを形成した表面（表面側）をクッションシート４３側に向け、反対側の表面（裏面側）が上面となるように反転させる。
そして下向きとなったスクライブラインＳの上方から、スクライブラインＳに沿って細長く延びる板状のブレイクバー４４を下降させて加工基板Ｗの裏面側から押圧し、加工基板Ｗをクッションシート４３上で僅かにＶ字状に撓ませることにより、スクライブラインＳ（クラック）を深さ方向に浸透させるブレイクを行う。これにより加工基板ＷはスクライブラインＳに沿って分断される。

特許第３７８７４８９号公報

図５に記載したブレイク方法により分断される加工基板Ｗでは、基板表面に機能素子がパターン形成されていることが多いが、形成されている機能素子は、スクライブ加工やブレイク加工においてほぼ平坦な基板面であるとみなせる厚さの薄膜であることを前提としている。

しかしながら、加工基板によっては表面に突部が形成された状態で分断しなければなら
ない場合がある。
図２は、基板表面に突部が格子状に形成された加工基板Ｗを示す斜視図（図２（ａ））と隣接する突部を横断する面での断面図（図２（ｂ））である。このような基板としては、基板自体に突部が形成されている場合の他に、例えば、突部となる樹脂製キャップが固着された状態で分断されるＬＥＤ用マザー基板がある。
ＬＥＤ用のマザー基板が加工基板Ｗである場合、例えばアルミナセラミック基板１１上に、正方格子状に素子（ＬＥＤ）Ｅが埋め込むように形成され、各素子Ｅの上にシリコーン樹脂製のシート面１２とキャップ（突部）１３とが一体に形成された樹脂部品１４を固着するようにして素子Ｅを封止してある。隣接するキャップ１３の間隔Ｌ１は０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度の幅にしてあり、樹脂部品１４の厚さＬ２は０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度、セラミック基板１１の厚さＬ３は０．３ｍｍ〜１ｍｍである。

そして隣接するキャップ１３の間のシート面１２の位置に、カッターホイール４１（図５参照）等の溝加工ツールあるいはレーザビームの焦点を位置決めし、機械的あるいは熱的にスクライブすることによりスクライブ溝Ｓを形成し、続いてスクライブ溝Ｓに沿ってブレイクすることで、製品ユニット（ＬＥＤ素子）ごとに分断することになる。
なお、以下の説明では突部を有する面を基板表面側とし、反対側を裏面側とする。

しかしながら、スクライブ溝Ｓを形成した後、加工基板Ｗを反転して裏面側からブレイクバーで押圧するようにすると、加工基板Ｗはキャップ１３の球面の頂部でブレイク装置のテーブルと接することになるので、ブレイクバーからの押圧力はどうしてもキャップ１３の球面の頂部に集中して加わるようになる。そのため、たとえテーブル上にクッションシートを敷いたとしても集中荷重が加わるためキャップ１３が破損するおそれがあった。

また、スクライブ溝Ｓを形成した表面側とは反対の裏面側にてブレイクバーを位置決めし、押圧することになるが、基板が透明材料でない限り裏面側からはスクライブ溝の位置が見えないため、直接スクライブ溝自体を目印にして位置決めすることができず、予め基板裏面あるいは基板側面等にマーカを設ける等の余分な工程も必要になる。

そこで、本発明は基板表面から突出する突部が格子状に形成された脆性材料基板に対し、隣接する突部の間に形成されたスクライブ溝に沿ってブレイクする際に、突部を破損することなくブレイクすることができるブレイク方法を提供することを目的とする。
また、できるだけ位置決めが簡単なブレイク方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の基板のブレイク方法は、基板表面から突出する突部が格子状に形成された脆性材料基板を、基板表面の隣接する突部の間に形成されたスクライブ溝に沿って基板の裏面側からブレイクバーで押圧することによりブレイクするブレイク方法であって、各突部の位置に対応する格子状の凹部が形成された弾性シートを用いて、各突部を当該凹部に埋まるように被せ、弾性シートが支持手段（例えば、テーブル）に接するようにして基板を前記支持手段上に載置し、当該基板の裏面側からブレイクバーを押圧してブレイクするようにしている。

本発明によれば、突部は弾性シートの凹部に埋まるようにしてあるので、裏面側からブレイクバーにより押圧されたときに突部の頂部のみが支持手段（例えば、テーブル）と接するようなことがなくなり、荷重が突部のみに集中して加わることがないようになる。したがって、突部を破損することなくブレイクすることができるようになる。

上記発明において、弾性シートは透明材料からなり、前記支持手段がテーブルの場合、ブレイクバーの直下にスクライブ溝を可視化するための開口が形成されているようにするのが好ましい。
あるいは、弾性シートは透明材料からなり、テーブルも透明材料であるのが好ましい。例えばガラス製のテーブルとすることが好ましい。
このようにすれば、テーブル側からスクライブ溝を見ることができるので、直接スクライブ溝を利用して簡単に正確な位置決めができる。
前記弾性シートが不透明材料である場合は、スクライブ溝を観察するための開口等が形成されたものを使用することができる。開口等は、スクライブ溝の少なくとも一部をテーブル側から観察できるような形状、大きさの開口部を形成したものでよく、また、弾性シートの端部を切り欠いてスクライブ溝の端部を観察できるようにしたものでもよい。
また、前記支持手段が２以上に分割されたテーブル、複数（通常は２個）の棒状部材または板状部材（例えば、ブレイクバー）である場合は、複数の部材（分割されたテーブル、棒状部材、板状部材等）の間隙から、スクライブ溝を観察するようにしてもよい。

本発明に係るブレイク方法を含む分断加工の手順の一例を説明する図。 突部を有する加工基板（ＬＥＤ用マザー基板）の一例を示す斜視図およびその断面図。 弾性シートの一例を示す斜視図。 基板にブレイクバーを押圧した状態を示す斜視図。 従来からの一般的な分断方法の一例の手順を示す図。

以下において、本発明のブレイク方法の詳細を図に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明のブレイク方法を含む分断加工の手順の一例を説明するための図である。
ここでは図２で示したＬＥＤ用の加工基板Ｗを加工する場合について説明する。

図１（ａ）は図２で説明した突部を有する加工基板Ｗを、キャップ（突部）１３を横断する断面で切り出した断面図である。シート面１２およびキャップ１３が一体に形成された樹脂部品１４が、素子Ｅが形成されたセラミック基板１１上に固着してある。

そして従来から用いられている一般的なスクライブ装置により、ブレイク工程を行う前に、隣接する突部１３の中間位置にスクライブ溝Ｓを形成する。このスクライブ溝Ｓを形成する方法は特に限定されないが、例えば図５で説明したカッターホイール４１を圧接転動させる方法で加工することができる。これ以外に、基板材料によってはレーザ照射による熱応力を利用してスクライブ溝を形成したりすることもできる。スクライブ溝Ｓは少なくとも樹脂部品１４のシート面１２を超えてセラミック基板１１まで達する深さとなるようにする。
また、セラミック基板１１にスクライブ溝Ｓを形成する前に、樹脂部品１４のシート面１２における少なくともセラミック基板１１に形成しようとするスクライブ溝Ｓに相当する部分（スクライブ溝Ｓに沿った部分）を除去した後にセラミック基板１１にスクライブ溝Ｓを形成するようにしてもよい。樹脂部品を除去する方法としては、例えば、樹脂部品１４の種類等に応じて、ダイシング（ダイヤモンドソー等を使用した切削）、レーザ光照射による除去等を採用することができる。

続いて凹部が形成された弾性シート１６を用いて、加工基板Ｗのキャップ１３が弾性シート１６の凹部１５に埋まるように被せる。
図３は弾性シートの一例を示す斜視図である。弾性シート１６は、透明材料、例えば高透明シリコーンゴムでできており、内部を透過して反対側を視認することができるようになっている。なお凹部１５は、キャップ１３の頂部のみが弾性シート１６と接触するのを防止できる形状、大きさであればよく、図３では貫通孔としたが、有底穴であってもよく、有底穴である場合は、キャップ１３の破損を防止する効果の点より、キャップ１３を埋め込んだときに、キャップ１３の頂部の上に空間が形成される深さのある有底穴とするのがよい。

図１（ｂ）はすべてのキャップ１３を凹部１５に埋まるようにして弾性シート１６を被せた状態を示す加工基板Ｗの断面図である。弾性シート１６は樹脂部品１４のシート面１２に当接するようになり、キャップ１３は凹部１５の中に入り込む。スクライブ溝Ｓは透明な弾性シートを通して位置が確認できる。

続いて、弾性シート１６を被せた加工基板Ｗに対し、裏面側から押圧してブレイクを行う。図１（ｃ）はブレイク時の加工基板Ｗの状態を示す断面図である。また図４は加工基板Ｗにブレイクバー２２を押圧させた状態を示す斜視図である。
加工基板Ｗは反転され、弾性シート１６がテーブル２１に接するようにしてブレイク装置に載置される。
ブレイク装置のテーブル２１には、ブレイクバー２２の真下の位置に、位置確認用の開口２３が形成してある。この開口２３を介して弾性シート１６を見ることができ、弾性シート２３自体は透明材料で形成されているので、スクライブ溝Ｓの位置が、テーブル２１の下に設けたカメラ等（不図示）により、弾性シート１６および開口２３を介して確認することができるようになっている。

したがって、加工基板Ｗに形成されたスクライブ溝Ｓの位置をカメラ（目視でもよい）で確認しながら、手動または搬送ロボットにより位置調整するようにしてスクライブ溝Ｓをブレイクバー２２の位置に合わせるようにする。
位置合わせができた状態でブレイクバー２２を下降してブレイク加工を行う。このときブレイクバー２２の押圧力が加わるとセラミック基板１１、樹脂部品１４のシート面１２、弾性シート１６には荷重が伝達されるが、樹脂部品１４のキャップ１３は凹部１５の空間内に入っており、テーブル２１に接していないので荷重が加わることはない。
したがってキャップ１３を破損することなくスクライブ溝Ｓに沿ってブレイクすることができる。

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述した実施例の構成のみに特定されるものではない。
例えば、上記実施形態ではテーブルに位置確認用の開口２３を設けたが、これに代えてテーブル２１自体をガラス製にして透明にしてもよい。
また、上記実施形態はＬＥＤ用のマザー基板の分断加工について説明したが、はんだボールやバンプ付きの基板についても同様のブレイク方法を適用することができる。

本発明は、突部が形成された脆性材料基板のブレイク加工に適用することができる。

Ｗ 加工基板（脆性材料基板）
Ｓ スクライブ溝
１１ セラミック基板
１２ シート面
１３ キャップ（突部）
１４ 樹脂部品
１５ 凹部（貫通孔または有底穴）
１６ 弾性シート
２１ テーブル（支持手段）
２２ ブレイクバー
２３ 開口

Claims (3)

1. 基板表面から突出する突部が格子状に形成された脆性材料基板を、前記基板表面の隣接する突部の間に形成されたスクライブ溝に沿って当該基板の裏面側からブレイクバーで押圧することによりブレイクするブレイク装置であって、
   前記各突部の位置に対応する格子状の凹部が形成された弾性シートが支持手段に接するようにして当該支持手段上に載置され、
   前記各突部が前記弾性シートの凹部に埋まるように載置される脆性材料基板を当該基板の裏面側から押圧するブレイクバーを有する脆性材料基板のブレイク装置。
2. 前記弾性シートは透明材料からなり、前記支持手段はブレイクバーの直下にスクライブ溝を可視化するための開口が形成されているテーブルである請求項１に記載のブレイク装置。
3. 前記弾性シートは透明材料からなり、前記支持手段も透明材料からなるテーブルである請求項１に記載のブレイク装置。