JP6342659B2 - 分割装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状の被加工物を複数のチップに分割する分割装置に関する。

金属箔と絶縁体とを交互に積層して構成されたセラミックコンデンサー基板は、分割装置によって個々のチップコンデンサーに分割されて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。

セラミックコンデンサー基板を個々のチップコンデンサーに分割する分割装置としては、一般に切削ブレードを備えた切削装置が用いられている（例えば特許文献１参照）。

また、セラミックコンデンサー基板を個々のチップコンデンサーに分割する分割方法として、セラミックコンデンサー基板に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射し、セラミックコンデンサー基板を分割予定ラインに沿って切断する方法も試みられている。

特開２００３−１４２３３４号公報

而して、セラミックコンデンサー基板は所定の温度で焼結されると硬質になり、切削ブレードによってセラミックコンデンサー基板を切断すると、切削ブレードが激しく消耗するとともに、破損することがあり、生産性が悪いという問題がある。
また、セラミックコンデンサー基板にレーザー光線を照射して個々のチップコンデンサーに分割すると、溶融物(ドロス)がチップコンデンサーの側面に付着して品質を低下させるという問題がある。
更に、セラミックコンデンサー基板が個々のチップコンデンサーに分割された後においても搬送等の取り扱いを容易にするために、セラミックコンデンサー基板は保持基板またはテープ等の支持部材によって支持されるため、支持部材の貼着および剥離の工程が必要であり生産性が悪いという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、チップの品質を低下させることなくセラミックコンデンサー基板を含む板状の被加工物を効率よく分割することができる分割装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、板状の被加工物を複数のチップに分割する分割装置であって、
加工前の被加工物を収容したカセットを載置するカセット載置領域と、
加工前の被加工物を仮置きする仮置き手段と、
該カセット載置領域に載置されたカセットに収容されている加工前の被加工物を仮置き手段に搬出する被加工物搬出手段と、
加工前の被加工物を吸引保持する保持テーブルと、
該保持テーブルを被加工物を搬入および搬出する搬入・搬出領域と加工領域に移動せしめる移動手段と、
該仮置き手段に搬出された加工前の被加工物を該搬入・搬出領域に位置付けられた該保持テーブルに搬送する被加工物搬入手段と、
該加工領域に配設され該保持テーブルに吸引保持された加工前の被加工物にレーザー光線を照射し、被加工物にチップに分割すべき破断起点となる分割溝を形成するレーザー光線照射手段と、
破断起点となる分割溝が形成された被加工物に外力を付与し、被加工物を分割溝に沿って複数のチップに分割する分割手段と、
該分割手段によって分割されることにより支持部材に支持されない状態でバラバラになった複数のチップを該収容手段に落とし込むチップ落とし込み手段と、を具備し、
該分割手段は、柔軟部材で形成された被加工物を載置する被加工物載置部材と、該被加工物載置部材に載置された被加工物を押圧する押圧ローラと、を含むことを特徴とする分割装置が提供される。

本発明による分割装置は上記のように構成され、レーザー光線照射手段によって被加工物にレーザー光線を照射してチップに分割すべき破断の起点となる分割溝を形成するので、切削ブレードによって切断する従来の分割方法のように切削ブレードの消耗および破損による生産性の低下を招くことがない。
また、レーザー光線照射手段によるレーザー加工は、被加工物にチップに分割すべき破断の起点となる分割溝を形成するので、チップの側壁に溶融物(ドロス)が付着するようなことはない。
更に、チップに分割すべき破断の起点となる分割溝が形成された被加工物が分割手段によって個々のチップに分割された後に支持部材に支持されない状態でバラバラになった状態で収容手段に収容するので、被加工物を保持基板またはテープ等の支持部材に支持する必要がなく、支持部材の貼着および剥離の工程が不要となり生産性が向上する。

本発明によって構成された分割装置の斜視図。 図１に示す分割装置に装備されるバルク収容手段を構成するチップ落とし部材およびチップ収容容器の斜視図。 図１に示す分割装置に装備される制御手段のブロック構成図。 図１に示す分割装置によって実施するレーザー加工工程の説明図。 板状の被加工物としてのセラミックコンデンサー基板の斜視図。

以下、本発明に従って構成された分割装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図５には、板状の被加工物としてのセラミックコンデンサー基板の斜視図が示されている。図５に示すセラミックコンデンサー基板１０は、厚みが５００μm程度で矩形状に形成されており、表面１０aに所定の方向に延びる複数の第１の分割予定ライン１０１と、該第１の分割予定ライン１０１と直交する方向に延びる複数の第２の分割予定ライン１０２が格子状に形成されている。第１の分割予定ライン１０１と第２の分割予定ライン１０２によって区画された複数の領域にチップコンデンサー１０３が形成されている。このように形成されたセラミックコンデンサー基板１０は、第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って個々のチップコンデンサー１０３に分割される。

図１には、上記セラミックコンデンサー基板１０を第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って分割するための本発明に従って構成された分割装置の斜視図が示されている。
図１に示された分割装置は、装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２の中央部には、被加工物を保持する被加工物保持機構３と、該被加工物保持機構３に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４が配設されている。被加工物保持機構３は、上記板状の被加工物としてのセラミックコンデンサー基板１０を吸引保持する保持テーブル３１と、該保持テーブル３１を支持する保持テーブル支持手段３２とを具備している。保持テーブル３１は、図１に示すように矩形状に形成され表面中央部に上記セラミックコンデンサー基板１０を吸引保持するためのポーラスセラミックスによって形成された吸着チャック３１１が配設されている。そして、吸着チャック３１１が図示しない吸引手段に接続されている。従って、吸着チャック３１１上にセラミックコンデンサー基板１０を載置し、図示しない吸引手段を作動することにより、吸着チャック３１１上にセラミックコンデンサー基板１０を吸引保持する。

被加工物保持機構３を構成する保持テーブル支持手段３２は、保持テーブル３１を上面である保持面に対して垂直な軸周りに回動せしめる図示しない回転駆動手段を備えている。このように構成された保持テーブル支持手段３２は、保持テーブル３１を図１に示す被加工物を搬入および搬出する搬入・搬出領域とレーザー光線照射手段４による加工領域に移動可能に構成されており、図示しないX軸方向移動手段によって矢印Xで示す加工送り方向(X軸方向)に移動せしめられるようになっている。

上記被加工物保持機構３を構成する保持テーブル３１に保持されたセラミックコンデンサー基板１０にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４は、パルスレーザー光線を発振するレーザー光線発振手段(図示せず)と、該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を集光する集光器４１を具備しており、集光器４１が加工領域に配設されている。

上記被加工物保持機構３のY軸方向における一方の側には、加工前の板状の被加工物としてのセラミックコンデンサー基板１０を収容したカセットを載置するカセット載置領域５aが設けられており、カセット載置領域５aには図示しない昇降手段によって矢印Zで示す上下方向（Z軸方向）に移動せしめられるカセットテーブル５０が配設されている。このカセットテーブル５０上に被加工物である上記セラミックコンデンサー基板１０が複数枚収容されたカセット５が載置される。カセット載置領域５aの前側には、カセット５に収容されたセラミックコンデンサー基板１０を仮置きするとともに位置合わせを行う仮置き手段６と、カセット５に収容されたセラミックコンデンサー基板１０を仮置き手段６に搬出する被加工物搬出手段７が配設されている。

上記仮置き手段６と搬入・搬出領域との間には、仮置き手段６に搬出され位置合わせが行われた加工前の板状の被加工物としてのセラミックコンデンサー基板１０を搬入・搬出領域に位置付けられている被加工物保持機構３を構成する保持テーブル３１の上面である保持面上に搬送する被加工物搬入手段８が配設されている。この被加工物搬入手段８は、セラミックコンデンサー基板１０の上面を吸引保持する吸引保持パッド８１と、該吸引保持パッド８１を支持し吸引保持パッド８１を上下方向（Z軸方向）に移動するエアシリンダ機構８２と、該エアシリンダ機構８２を支持する作動アーム８３と、該作動アーム８３をY軸方向に移動せしめる図示しない移動手段とからなっている。このように構成された被加工物搬入手段８の吸引保持パッド８１は、図示しない吸引手段に接続されている。

図示の実施形態における分割装置は、上記被加工物搬入手段８のエアシリンダ機構８２に装着され搬入・搬出領域に位置付けられている保持テーブル３１に保持された板状の被加工物としてのセラミックコンデンサー基板１０の加工すべき領域を検出する撮像手段９を具備している。この撮像手段９は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。

上記被加工物保持機構３のY軸方向における他方の側には、加工領域においてレーザー加工された板状の被加工物としてのセラミックコンデンサー基板１０を個々のチップコンデンサーに分割するための分割手段１１が配設されている。分割手段１１は、被加工物保持機構３のY軸方向における他方の側方に配設された被加工物載置部材１１１と、該被加工物載置部材１１１上に載置されたレーザー加工された板状の被加工物としてのセラミックコンデンサー基板１０に外力を付与する押圧ローラ１１２と、該押圧ローラ１１２を出入可能に収容するローラ収容ハウジング１１３を具備している。被加工物載置部材１１１は、ゴム等の柔軟部材によって矩形状に形成されている。押圧ローラ１１２は、被加工物載置部材１１１上に載置されたセラミックコンデンサー基板１０の上面を押圧しつつX軸方向に転動せしめられるように構成されている。

図示の実施形態における分割装置は、搬入・搬出領域に位置付けられている被加工物保持機構３を構成する保持テーブル３１に載置されているレーザー加工された板状の被加工物としてのセラミックコンデンサー基板１０を上記分割手段１１を構成する被加工物載置部材１１１に搬送する被加工物搬送手段１２を具備している。この被加工物搬送手段１２は、保持テーブル３１に載置されているレーザー加工された板状の被加工物としてのセラミックコンデンサー基板１０の上面を吸引保持する吸引保持パッド１２１と、該吸引保持パッド１２１を支持し吸引保持パッド１２１を上下方向（Z軸方向）に移動するエアシリンダ機構１２２と、該エアシリンダ機構１２２を支持する作動アーム１２３と、該作動アーム１２３をY軸方向に移動せしめる図示しない移動手段とからなっている。このように構成された被加工物搬送手段１２の吸引保持パッド１２１は、図示しない吸引手段に接続されている。

図示の実施形態における分割装置は、上記分割手段１１を構成する被加工物載置部材１１１に隣接して配設され個々に分割された複数のチップコンデンサーをバルク収容するバルク収容手段１３を具備している。バルク収容手段１３は、被加工物載置部材１１１に隣接して開口する開口部１３１aを備えたチップ落とし部材１３１を具備している。このチップ落とし部材１３１は、図２に示すように開口部１３１aから下方に向けてロート状に形成されている。このよう構成されたチップ落とし部材１３１の下側にはチップ収容容器１３２が配設されている。このようにチップ落とし部材１３１とチップ収容容器１３２とからなるバルク収容手段１３が配設された装置ハウジング２の前壁には、図１に示すようにチップ収容容器１３２を出し入れするための引き出し１３３が設けられている。

図１を参照して説明を続けると、図示の実施形態における分割装置は、上記分割手段１１を構成する被加工物載置部材１１１上においてセラミックコンデンサー基板１０が分割された複数のチップコンデンサーを上記バルク収容手段１３を構成するチップ落とし部材１３１の開口部１３１aに落とし込むためのチップ落とし込み手段１４を具備している。このチップ落とし込み手段１４は、チップ落とし込みワイパー１４１と、チップ落とし込みワイパー１４１を支持する作動アーム１４２と、該作動アーム１４２をY軸方向に移動せしめる図示しない移動手段とからなっている。

図示の実施形態における分割装置は、図３に示す制御手段２０を具備している。制御手段２０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）２０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３と、入力インターフェース２０４および出力インターフェース２０５とを備えている。このように構成された制御手段２０の入力インターフェース２０４には、上記撮像手段９等からの検出信号が入力される。そして、制御手段２０の出力インターフェース２０５からは、上記被加工物保持機構３、レーザー光線照射手段４、被加工物搬出手段７、被加工物搬入手段８、分割手段１１、被加工物搬送手段１２等に制御信号を出力する。

図示の実施形態における分割装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
カセット載置領域５aに配設されたカセットテーブル５０上に載置されたカセット５に収容されている加工前のセラミックコンデンサー基板１０は、図示しない昇降手段によってZ軸方向に上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、制御手段２０は被加工物搬出手段７を進退作動して搬出位置に位置付けられたセラミックコンデンサー基板１０を仮置き手段６上に搬出する。仮置き手段６に搬出されたセラミックコンデンサー基板１０は、ここで位置合わせされる。次に、制御手段２０は被加工物搬入手段８を作動して仮置き手段６において位置合わせされたセラミックコンデンサー基板１０の上面を吸引保持パッド８１によって吸引保持し、搬入・搬出領域に位置付けられている被加工物保持機構３を構成する保持テーブル３１の吸着チャック３１１の上面である保持面上に搬送する。このようにして保持テーブル３１の吸着チャック３１１の上にセラミックコンデンサー基板１０が載置されたならば、制御手段２０は図示しない吸引手段を作動することにより、保持テーブル３１の吸着チャック３１１の上面である保持面にセラミックコンデンサー基板１０を吸引保持する（被加工物保持工程）。

上述したように保持テーブル３１の吸着チャック３１１の上面である保持面にセラミックコンデンサー基板１０を吸引保持したならば、制御手段２０は被加工物搬入手段８を作動してエアシリンダ機構８２に装着されている撮像手段９を保持テーブル３１に保持されたセラミックコンデンサー基板１０の上側に位置付ける。次に、制御手段２０は、撮像手段９を作動して保持テーブル３１に保持されたセラミックコンデンサー基板１０に形成された第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２を撮像せしめ、第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２がX軸方向およびY軸方向と平行である否かを確認するアライメント作業実施する。もし、第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２がX軸方向およびY軸方向と平行でない場合には、制御手段２０は被加工物保持機構３を構成する保持テーブル支持手段３２を回動する図示しない回転駆動手段を制御して保持テーブル３１に保持されたセラミックコンデンサー基板１０に形成された第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２がX軸方向およびY軸方向と平行となるように調整する（アライメント工程）。

上述したようにアライメント工程を実施したならば、制御手段２０は図示しないX軸方向移動手段を作動して保持テーブル３１を加工領域に移動し、図４の(a)に示すように所定の第１の分割予定ライン１０１の一端（図４の(a)において左端）をレーザー光線照射手段４の集光器４１の直下に位置付ける。そして、集光器４１から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐをセラミックコンデンサー基板１０の表面１０a（上面）付近に合わせる。次に、制御手段２０はレーザー光線照射手段４を作動してセラミックコンデンサー基板１０に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を集光器４１から照射しつつ図示しないX軸方向移動手段を作動して保持テーブル３１を図４の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、第１の分割予定ライン１０１の他端（図４の（ｂ）において右端）が集光器４１の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともに保持テーブル３１の移動を停止する。この結果、図４の（ｂ）および図４の（c）に示すようにセラミックコンデンサー基板１０には、第１の分割予定ライン１０１に沿って破断の起点となる分割溝１０４が形成される（レーザー加工工程）。なお、分割溝１０４は下記加工条件において５０μm程度の深さで形成される。

なお、上記レーザー加工工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：１０ｋＨｚ
平均出力 ：５W
集光スポット ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：５０ｍｍ／秒

上述したレーザー加工工程をセラミックコンデンサー基板１０に所定方向に形成された全ての第１の分割予定ライン１０１に沿って実施したならば、制御手段２０は図示しない回転駆動手段を作動して保持テーブル３１を９０度回動する。そして、保持テーブル３１に上記第１の分割予定ライン１０１と直交する方向に形成された全ての第２の分割予定ライン１０２に沿って上述したレーザー加工工程を実施する。この結果、保持テーブル３１に保持されたセラミックコンデンサー基板１０は、全ての第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って破断の起点となる分割溝１０４が形成される。

以上のようにしてレーザー加工工程が実施されたセラミックコンデンサー基板１０を保持している保持テーブル３１は、加工領域から搬入・搬出領域に移動せしめられる。そして、保持テーブル３１が図１に示す搬入・搬出領域に達したならば、保持テーブル３１の移動を停止する。次に、保持テーブル３１に保持されているセラミックコンデンサー基板１０の吸引保持を解除する。

次に、制御手段２０は被加工物搬送手段１２の図示しない移動手段を作動して吸引保持パッド１２１を搬入・搬出領域に位置付けられた保持テーブル３１上に載置されているセラミックコンデンサー基板１０の直上に位置付けるとともに、エアシリンダ機構１２２を作動して吸引保持パッド１２１の下面である吸引保持面をセラミックコンデンサー基板１０の上面に接触させる。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、吸引保持パッド１２１の下面である吸引保持面にセラミックコンデンサー基板１０を吸引保持する。

上述したように吸引保持パッド１２１にセラミックコンデンサー基板１０を吸引保持したならば、制御手段２０は被加工物搬送手段１２の図示しない移動手段を作動して吸引保持パッド１２１に吸引保持されたセラミックコンデンサー基板１０を分割手段１１を構成する被加工物載置部材１１１の直上に位置付けるとともに、エアシリンダ機構１２２を作動して吸引保持パッド１２１を下降し、吸引保持パッド１２１に吸引保持されたセラミックコンデンサー基板１０を分割手段１１を構成する被加工物載置部材１１１の上面に位置付ける。そして、吸引保持パッド１２１によるセラミックコンデンサー基板１０の吸引保持を解除する。この結果、セラミックコンデンサー基板１０は、分割手段１１を構成する被加工物載置部材１１１上に載置される。

次に、制御手段２０は分割手段１１を構成する押圧ローラ１１２を作動して被加工物載置部材１１１上に載置されたセラミックコンデンサー基板１０の上面を押圧しつつX軸方向に転動せしめる。この結果、セラミックコンデンサー基板１０には第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って破断の起点となる分割溝１０４が形成されているので、セラミックコンデンサー基板１０は分割溝１０４が形成された第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って破断され個々のチップコンデンサー１０３に分割される（分割工程）。

上述した分割工程を実施したならば、制御手段２０はチップ落とし込み手段１４の図示しない移動手段を作動して作動アーム１４２に装着されたチップ落とし込みワイパー１４１をバルク収容手段１３を構成するチップ落とし部材１３１の開口部１３１aに向けて移動せしめる。この結果、被加工物載置部材１１１上において個々に分割された複数のチップコンデンサー１０３は、開口部１２１aを通してチップ収容容器１３２に収容される。

以上のように、図示の実施形態における分割装置は、レーザー光線照射手段４によってセラミックコンデンサー基板１０における第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿ってレーザー光線を照射することにより破断の起点となる分割溝１０４を形成するので、切削ブレードによって切断する従来の分割方法のように切削ブレードの消耗および破損による生産性の低下を招くことがない。
また、レーザー光線照射手段４によるレーザー加工は、セラミックコンデンサー基板１０における第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って破断の起点となる分割溝１０４を形成するので、チップコンデンサーの側壁に溶融物(ドロス)が付着するようなことはない。
更に、第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って破断の起点となる分割溝１０４が形成されたセラミックコンデンサー基板１０が分割手段１１によって個々のチップコンデンサー１０３に分割された後においては、チップ収容容器１３２に収容するので、セラミックコンデンサー基板１０を保持基板またはテープ等の支持部材に支持する必要がなく、支持部材の貼着および剥離の工程が不要となり生産性が向上する。

なお、上述した実施形態においては板状の被加工物としてのセラミックコンデンサー基板１０を第１の分割予定ライン１０１および第２の分割予定ライン１０２に沿って個々のチップコンデンサー１０３に分割する例を示したが、本発明による分割装置は板状の被加工物として分割予定ラインが形成されていないガラス基板を複数のチップに分割しても同様の作用効果を奏する。

２：装置ハウジング
３：被加工物保持機構
３１：保持テーブル
４：レーザー光線照射手段
４１：集光器
５：カセット
５a：カセット載置領域
６：仮置き手段
７：被加工物搬出手段
８：被加工物搬入手段
９：撮像手段
１０：セラミックコンデンサー基板
１１：分割手段
１１１：被加工物載置部材
１１２：押圧ローラ
１２：被加工物搬送手段
１３：バルク収容手段
１４：チップ落とし込み手段
２０：制御手段

Claims (1)

1. 板状の被加工物を複数のチップに分割する分割装置であって、
   加工前の被加工物を収容したカセットを載置するカセット載置領域と、
   加工前の被加工物を仮置きする仮置き手段と、
   該カセット載置領域に載置されたカセットに収容されている加工前の被加工物を仮置き手段に搬出する被加工物搬出手段と、
   加工前の被加工物を吸引保持する保持テーブルと、
   該保持テーブルを被加工物を搬入および搬出する搬入・搬出領域と加工領域に移動せしめる移動手段と、
   該仮置き手段に搬出された加工前の被加工物を該搬入・搬出領域に位置付けられた該保持テーブルに搬送する被加工物搬入手段と、
   該加工領域に配設され該保持テーブルに吸引保持された加工前の被加工物にレーザー光線を照射し、被加工物にチップに分割すべき破断起点となる分割溝を形成するレーザー光線照射手段と、
   破断起点となる分割溝が形成された被加工物に外力を付与し、被加工物を分割溝に沿って複数のチップに分割する分割手段と、
   該分割手段によって分割された複数のチップを収容する収容手段と、
   該分割手段によって分割されることにより支持部材に支持されない状態でバラバラになった複数のチップを該収容手段に落とし込むチップ落とし込み手段と、を具備し、
   該分割手段は、柔軟部材で形成された被加工物を載置する被加工物載置部材と、該被加工物載置部材に載置された被加工物を押圧する押圧ローラと、を含むことを特徴とする分割装置。

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