KR102232365B1 - 취성 재료 기판의 분단방법 및 분단장치 - Google Patents

Abstract

예리한 날끝의 브레이크 바를 이용하지 않고, 수지 또는 금속의 표면층을 구비하였다.
취성 재료 기판을 효율적으로 분단할 수가 있는 기판 분단방법 및 분단장치를 제공한다.
기판 본체(1)의 상면에 표면층(2)가 적층되고, 기판 본체(1)의 하면에 복수개의 스크라이브 라인(S)이 형성되어 있는 기판(W)을 분단하는 분단방법으로써, 표면층(2)의 상면으로부터 스크라이브 라인(S)을 향하여 브레이크 바(7)를 가압함으로써, 기판(W)을 아래쪽으로 휘게 하여 스크라이브 라인(S)을 따라 기판 본체(1)만을 분단하는 기판 본체 브레이크 공정과, 기판 본체(1)측으로부터 가압부재(8)를 스크라이브 라인(S)을 향해 가압함으로써 표면층(2)을 파단하는 표면층 파단 공정으로 이루어지는 구성으로 한다.

Description

취성 재료 기판의 분단방법 및 분단장치{METHOD AND DEVICE FOR DIVIDING BRITTLE MATERIAL SUBSTRATE}

본 발명은, 유리나 세라믹 등의 취성 재료로 이루어지는 기판 본체의 한쪽 면에 실리콘 수지(실리콘) 등의 수지층이 형성된 기판에 대해서, 기판 본체에 형성된 스크라이브 라인(잘린 자국)을 따라 기판을 분단하는 분단방법 및 분단장치에 관한 것이다.

종래부터, 취성 재료 기판에 대해서, 커터 휠(스크라이빙 휠이라고도 한다)이나 다이싱 소 등을 이용해서 미리 복수개의 스크라이브 라인을 형성하고, 그 후에 외력을 인가(印加)해서 기판을 휘게 하여 스크라이브 라인을 따라 브레이크 함으로써, 칩 등의 단위 제품을 꺼내는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 특허문헌 2 등).

취성 재료 기판에 대해서, 스크라이브 라인을 따라 굽힘 모멘트를 가하여 브레이크할 때, 굽힘 모멘트를 효과적으로 생기게 하기 위해서, 많은 경우 상기 특허문헌 등에 나타내는 3점 굽힘 방식으로 행해지고 있다.

도 8은, 기판 본체의 한쪽 면에 수지층을 적층한 알루미나 기판이나 LTCC 기판(저온 소성세라믹스 기판) 등의 취성 재료 기판을 3점 굽힘 방식으로 브레이크하여 단위 제품을 꺼내는 일반적인 브레이크 공정을 설명하기 위한 도면이다.

회로의 패턴을 표면 또는 내부에 형성한 세라믹 등의 기판 본체(1)의 표면에, 얇은 실리콘 수지 등의 표면층(2)을 적층한 취성 재료 기판(W)(이하, 단순히「기판」이라고 한다)을, 다이싱 링(20)에 지지된 탄력성 있는 점착 필름(21)에 붙인다. 기판 본체(1)의 하면에는 전(前) 공정에서 복수개의 스크라이브 라인(S)이 형성되어 있다.

스크라이브 라인(S)을 걸치고 그 좌우 위치에서 기판(W)의 하면을 받는 한 벌의 절단기(22, 22)가 배치되어 있고, 기판(W)의 스크라이브 라인(S)에 상대하는 부위의 위쪽에는 브레이크 바(23)가 배치되어 있다. 이 브레이크 바(23)를 도 8(b)에 나타내듯이 기판(W)을 누름으로써, 기판(W)을 휘게 하여 스크라이브 라인(S)을 따라 분단하고 있다. 이때, 날끝 선단(기판과 접하는 면)이 예리한 브레이크 바(23)에 의해 최초로 눌리는 표면층(2)은, 브레이크 바(23)의 날끝에 의해 우선 절단되고, 그 후 더 누름으로써 기판(W)이 휘어 스크라이브 라인(S)으로부터 분단된다.

특허문헌 1: 특개 2012－131216호 공보 특허문헌 2: 특개 2011－212963호 공보

분단에 사용되는 브레이크 바(23)는, 표면층(2)을 절단하기 위해서 선단을 날카롭게 만든 예각의 날끝(예를 들면, 날끝 각도 30도)을 필요로 한다. 그러나, 브레이크 바(23)는 표면층(2)을 절단할 뿐만 아니라, 계속해서 기판 본체(1)를 가압하여 기판 본체(1)를 스크라이브 라인(S)으로부터 분단하는 것이기 때문에, 기판 분단시에 큰 하중이 부하된다. 따라서, 브레이크 바의 날끝이 예각이면 마모되거나 칼날의 이가 빠지기 쉬워서 사용 수명이 짧아진다. 또한, 표면층(2)을 절단했을 때에 부스러기가 발생하고, 품질의 열화나 불량품 발생의 원인이 된다.

또한, 표면층(2)의 분단방법으로서는, 레이저광을 사용하여 절단하는 방법이 있다.

그러나, 레이저광의 경우, 절단 라인의 주변 부분에 레이저광의 열에 의해 변성이나 변형을 일으키는 경우가 있고, 기판 본체(1)에도 열이 침투하여 기판 본체의 회로 패턴 등에 악영향을 미치는 경우가 있다. 특히, 열의 영향을 받기 쉬운 수지재로 표면층이 형성되어 있는 기판의 경우에는 문제가 있다.

여기서 본 발명은, 상기한 종래 과제를 해결하고, 수지 또는 금속의 표면층을 구비한 취성 재료 기판을 효율적으로 분단할 수 있는 신규 분단방법 및 분단장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 수단을 강구하였다. 즉, 본 발명의 분단방법은, 기판 본체의 상면에 수지 또는 금속 표면층이 적층되고, 상기 기판 본체의 하면에 소정의 피치로 복수개의 스크라이브 라인이 형성되어 있는 취성 재료 기판을 분단하는 분단방법으로써, 상기 취성 재료 기판의 표면층의 상면으로부터 상기 스크라이브 라인을 향해서 브레이크 바를 가압함으로써, 상기 취성 재료 기판을 아래쪽으로 휘게 하여 상기 스크라이브 라인의 균열을 두께 방향으로 침투시켜서 기판 본체만을 상기 스크라이브 라인을 따라 분단하는 기판 본체 브레이크 공정과, 상기 취성 재료 기판의 기판 본체측으로부터 가압부재를 상기 스크라이브 라인을 향해서 가압함으로써 상기 표면층을 파단하는 표면층 파단 공정으로 이루어진다.

또한, 다른 관점에서 이루어진 본 발명의 분단장치는, 기판 본체의 상면에 수지 또는 금속의 표면층이 적층되고, 상기 기판 본체의 하면에 소정의 피치로 복수개의 스크라이브 라인이 형성되어 있는 취성 재료 기판을 분단하는 기판 분단장치로서, 상기 취성 재료 기판을 재치(載置)하는 테이블과, 상기 테이블상에 재치된 기판에 대해서 승강 가능하도록 형성된 기판 본체 브레이크 공정용 브레이크 바 및 표면층 파단 공정용 가압부재를 구비하며, 상기 기판 본체 브레이크 공정용 브레이크 바는 상기 표면층을 상측으로 한 취성 재료 기판에 대해서 위쪽으로부터 가압하여 취성 재료 기판을 아래쪽으로 휘게 했을 때, 상기 기판 본체는 상기 스크라이브 라인을 따라 분단되지만, 상기 표면층에는 브레이크 바의 날끝이 진입하지 않도록, 상기 브레이크 바의 날끝이 원호 또는 둔각으로 형성되어 있는 구성으로 하였다.

본 발명에 의하면, 기판 본체 브레이크 공정에서 수지층을 남기고 기판 본체만을 스크라이브 라인을 따라 분단하고, 다음의 표면층 파단 공정에서 수지층을 잡아당겨서 응력으로 분단하는 것이기 때문에, 브레이크 공정에 사용되는 브레이크 바는 수지층을 절단하기 위한 예리한 날끝을 필요로 하지 않는다. 따라서, 브레이크 바의 날끝은, 표면층에는 진입하지 않도록 날끝을 원호 또는 둔각으로 형성할 수 있고, 사용 수명을 늘릴 수 있다. 또한, 브레이크 바의 예리한 날끝으로 절단하는 경우와 같은 부스러기의 발생을 막을 수 있고, 부스러기에 의한 불량품의 발생을 억제할 수 있음과 동시에 고품질의 단위 기판을 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 기판 본체 브레이크 공정용 브레이크 바와 표면층 파단 공정용 가압부재가 별개의 브레이크 바 및 가압부재로 형성되고, 상기 표면층 파단 공정용 가압부재는 서로 평행하게 배치된 복수의 단위 가압부재를 구비하고 있으며, 이들 단위 가압부재가 각각 상기 복수의 스크라이브 라인을 향해서 동시에 가압할 수 있도록 형성되어 있는 구성으로 하여도 좋다.

이에 따라, 표면층 파단 공정용 가압부재를 1회 누름으로써, 표면층을 단위 가압부재의 수만큼 동시에 파단할 수 있고, 작업시간의 단축을 꾀할 수 있다.

도 1은 가공 대상이 되는 기판의 분단 과정을 나타내는 설명도이다.
도 2는 본 발명과 관련되는 기판 분단장치의 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3은 분단 대상인 기판을 다이싱 테이프에 붙인 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 있어서의 기판 본체 브레이크 공정을 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명에 있어서의 표면층 파단 공정을 나타내는 설명도이다.
도 6은 도 5의 다른 실시예를 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 분단방법의 다른 실시예를 나타내는 설명도이다.
도 8은 종래의 기판 분단방법을 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명과 관련되는 분단방법 및 분단장치를, 일 실시형태를 나타내는 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 도 1은 가공 대상의 일례가 되는 알루미나 기판(W)을 나타내는 것이다. 기판(W)의 기판 본체(1)의 내부 또는 상면에는 전자회로의 패턴(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 표면에는 실리콘 수지 등의 얇은 표면층(2)이 적층되어 있다. 또한, 기판 본체(1)의 하면에는, 전단계인 스크라이브 공정에서 서로 교차하는 X－Y방향의 복수개의 스크라이브 라인(S)이 소정의 피치를 올려서 형성되어 있다.

이 기판(W)은, 이하에서 말하는 본 발명의 분단장치(A)에 의해서, 모든 스크라이브 라인(S)을 따라 분단되고, 도 1(b)에 나타내는 것과 같은 칩 모양의 단위 제품(W1)이 꺼내어진다.

도 2는 본 발명과 관련되는 분단장치(A)의 일례를 나타내는 사시도이다.

분단장치(A)는, 기판(W)을 재치하고 지지하는 테이블(3)을 구비하고 있다. 테이블(3)은 수평인 레일(4)을 따라 Y방향으로 이동할 수 있게 되어 있고, 모터(M)에 의해 회전하는 나사축(5)에 의해 구동된다. 또한, 테이블(3)은 모터를 내장하는 회전 구동부(6)에 의해 수평면 내에서 회동할 수 있게 되어 있다.

또한, 테이블(3)의 위쪽에는, Y방향으로 간격을 넓혀서 긴 판자모양의 기판 본체 브레이크 공정용 브레이크 바(7)와, 표면층 파단 공정용 가압부재(8)가 각각의 브리지(9a, 9b)에 지지되어 있다.

각 브리지(9a, 9b)는, 테이블(3)을 넘는 것 같은 문의 형태로 형성되어 X방향으로 수평으로 늘어나는 각각의 빔(동살)(10a, 10b)에, 기판 본체 브레이크 공정용 브레이크 바(7) 및 표면층 파단 공정용 가압부재(8)가, 각각 유체 실린더(11a, 11b)에 의해 테이블(3)을 향해서 상하로 움직이도록 장착되어 있다.

기판 본체 브레이크 공정용 브레이크 바(7) 하단의 날끝(7a)은, 후술하는 기판 본체 브레이크 공정에 있어서, 기판(W)의 표면층(2)을 가압했을 때에 절대 표면층(2) 내에 진입하지 않는 정도의 곡률 반경의 원호형상으로 하였다. 또한, 표면층 파단 공정용 가압부재(8)의 하단은, 후술하는 표면층 파단 공정에 있어서, 기판(W)을 가압했을 때에 기판 본체(1)를 손상시키지 않도록 완만한 곡면으로 하는 것이 좋다.

기판(W)을 분단함에 있어서, 도 3에 나타내듯이, 기판(W)을 다이싱 링(12)에 지지된 탄력성 있는 점착성 다이싱 테이프(13)에, 스크라이브 라인(S)이 아래쪽이 되도록 하여 붙인다. 그리고, 이 기판(W)을 붙인 다이싱 테이프(13)를, 도 4(a)에 나타내듯이, 고무 등의 쿠션시트(14)를 통해서 분단장치의 테이블(3) 상에 재치하여 지지한다. 이때, 도면과 같이 기판(W)의 스크라이브 라인(S)이 형성되어 있는 면을 하측이 되도록 재치한다.

그리고, 도 4(b)에 나타내듯이, 기판(W)의 위쪽으로부터 브레이크 바(7)를 스크라이브 라인(S)을 향해 강하시켜서 기판(W)을 누르고, 스크라이브 라인(S)을 쿠션시트(14) 상에서 휘게 하여 스크라이브 라인(S)의 균열을 두께 방향으로 침투시켜서, 기판 본체(1)를 분단한다(기판 본체 브레이크 공정).

이 기판 본체 브레이크 공정에 있어서, 브레이크 바(7)를 밀어 넣음으로써 기판 본체(1)는 상기 스크라이브 라인(S)을 따라서 분단되지만, 브레이크 바(7)의 날끝(7a)은 표면층(2) 내에 진입하지 않는 정도의 곡률 반경의 원호형상을 하고 있기 때문에 표면층(2)이 절단될 일은 없다.

또한, 이 날끝 형상으로서는, 날끝(7a)의 원호의 곡률 반경(R)이 0.025~5㎜로 하는 것이 좋다.

이상의 기판 본체 브레이크 공정에 의해서 모든 스크라이브 라인(S)을 분단한 후, 도 5(a)에 나타내듯이, 표면층(2)이 하측이 되도록 기판(W)을 다이싱 테이프(13)와 함께 반전시키고, 기판 본체(1)의 위쪽으로부터 표면층 파단 공정용 가압부재(8)를 스크라이브 라인(S)을 향해서 기판 본체(1)를 눌러서, 기판(W)을 아래쪽이 넓어지도록 휘게 한다. 이로 인해 표면층(2)은, 도 5(b)의 화살표로 나타내는 것처럼, 가압부재(8)의 밀어넣는 위치(L)를 경계로 하여 좌우 방향을 향하여 잡아당겨서 응력을 받아 찢어지도록 힘이 작용하고, 표면층(2) 내에 균열(K)이 발생한다. 이 균열(K)은, 가압부재(8)를 더 누름으로써, 도 5(c)에 나타내듯이 두께 방향으로 침투하여 표면층(2)이 파단된다(표면층 파단 공정).

따라서, 이 표면층 파단 공정에서는, 가압부재(8)는 균열(K)을 발생시킴과 동시에, 더욱 침투시켜서 파단되어 버리는 깊이의 위치까지 충분히 아래로 움직일 것이 요구된다.

이와 같이 하여, 모든 스크라이브 라인(S)에 상대하는 부분에서 표면층(2)이 파단되고, 도 1(b)에 나타내는 단위 기판(W1)이 다이싱 테이프(13)에 붙을 수 있었던 상태로 잘라내어 진다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 기판 본체 브레이크 공정에서 수지층(2)을 남겨서 기판 본체(1)만을 스크라이브 라인(S)을 따라 분단하고, 다음 표면층 파단 공정에서 수지층(2)을 잡아당겨서 응력으로 파단하는 것이기 때문에, 브레이크 공정에 사용되는 브레이크 바(7)는 수지층(2)을 절단하기 위한 예리한 날끝을 필요로 하지 않는다. 따라서, 브레이크 바(7)의 날끝(7a)을 원호 또는 둔각으로 형성할 수가 있고, 사용 수명을 늘릴 수가 있다. 또한, 예리한 브레이크 바의 날끝으로 표면층을 절단하는 경우와 같은 부스러기의 발생을 없앨 수가 있고, 부스러기에 의한 불량품의 발생을 억제할 수 있음과 동시에 고품질의 단위 기판을 얻을 수 있다.

상기 실시예에서는, 기판 본체(1)를 분단하는 기판 본체 브레이크 공정과, 표면층(2)을 파단하는 표면층 파단 공정을, 각각 다른 브레이크 바(7) 및 가압부재(8)로 실시하도록 했지만, 표면층 파단 공정용 가압부재(8)를 생략하고, 기판 본체 브레이크 공정용의 브레이크 바(7)를 이용해서 다음의 표면층 파단 공정을 실시하도록 해도 좋다.

(다른 실시예)

도 6은 표면층 파단 공정을, 상술한 기판 본체 브레이크 공정용 브레이크 바(7)로 바꾸어 다른 가압부재로 실시하는 경우의 실시예를 나타내는 것이다.

이 실시예에서의 표면층 파단 공정용 가압부재(15)는, 복수개, 예를 들면 3개의 단위 가압부재(15a, 15b, 15c)를 구비하고 있다. 이들 단위 가압부재(15a, 15b, 15c)는 서로 평행이 되도록 나열하여 배치되고, 공통의 지지 부재(16)에 설치되어 동시에 승강할 수 있도록 형성되어 있다. 단위 가압부재(15a, 15b, 15c)는, 도 6(a)에 나타내듯이, 기판 본체(1)에 형성된 복수의, 본 실시예에서는 5개의 평행한 스크라이브 라인(S)에 대해서, 2피치씩 간격을 두어 배치되어 있다.

이로 인해, 도 6(b)에 나타내듯이, 단위 가압부재(15a, 15b, 15c)를 기판 본체(1)의 위쪽으로부터 스크라이브 라인(S)을 향해서 눌렀을 때에, 선행의 기판 본체 브레이크 공정에서 분단된 각 스크라이브 라인(S)을 마디로 하여 기판 본체(1)가 표면층(2)과 함께 지그재그 모양으로 휜다. 이로 인해, 상기 실시예의 경우와 마찬가지로, 표면층(2)이 스크라이브 라인(S)에 인접하는 부분에서 잡아당기고 응력을 받아서 파단된다. 따라서, 이 실시예에서는, 표면층 파단 공정용 가압부재(15)를 1회 누르는 것만으로, 5개의 스크라이브 라인(S)을 따라 표면층(2)을 한번에 파단할 수가 있으므로, 작업시간의 단축을 꾀할 수가 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 단위 가압부재(15a, 15b, 15c)의 1회 동작으로 지그재그 모양으로 휘는 것을 이용하여, 표면층(2)을 한번에 분단 하도록 하고 있지만, 2회의 동작으로 확실히 분단하도록 해도 좋다. 그 경우, 1회째의 브레이크 조작으로 홀수 번째의 스크라이브 라인, 2번째의 브레이크 조작으로 짝수 번째의 스크라이브 라인을 누르듯이 함으로써, 확실히 분단할 수가 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 기판(W)의 하면에 쿠션시트(14)를 부설(敷設)하여 브레이크 바(7) 및 표면층 파단 공정용 가압부재(8)를 누름으로써 기판(W)을 휘도록 했지만, 쿠션시트(14) 대신에, 도 7에 나타내는 것 같은 스크라이브 라인(S)을 사이에 두고 기판(W)을 받는 한 벌의 절단기(17, 17)를 배치하듯이 해도 좋다.

이상, 본 발명의 대표적인 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 반드시 상기 실시예 구조로만 특정되는 것이 아니다. 예를 들면, 상기한 다이싱 테이프(13)를 생략하는 것도 가능하다.

그 외 본 발명에서는, 그 목적을 달성하고, 청구의 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절하게 수정, 변경할 수 있다.

본 발명은, 표면에 수지나 금속의 얇은 표면층을 가지는 알루미나 기판, LTCC 기판 등의 취성 재료로 이루어지는 기판의 분단에 매우 적합하게 이용된다.

A　분단장치
K　균열
L　가압부재의 밀어넣는 위치
S　스크라이브 라인
W　기판
1　기판 본체
2　표면층
3　테이블
7　브레이크 바
7a　날끝
8　표면층 파단 공정용 가압부재
13　다이싱 테이프
14　쿠션시트
15　표면층 파단 공정용 가압부재
15a, 15b, 15c　단위 가압부재

Claims (4)

1. 취성 재료로 이루어지는 기판 본체의 표면에 수지 또는 금속의 표면층이 적층되고, 상기 기판 본체의 하면에 소정의 피치로 복수개의 스크라이브 라인이 형성되어 있는 취성 재료 기판을 분단하는 분단방법으로써,
   상기 기판 본체의 이면에 다이싱 테이프를 적층하는 이면층 적층 공정과,
   상기 취성 재료 기판을 상기 이면층이 쿠션시트 위에 놓여지도록 안치시키는 공정과,
   상기 취성 재료 기판의 표면층의 상면으로부터 상기 스크라이브 라인을 향하여 브레이크 바를 가압함으로써, 상기 취성 재료 기판이 상기 쿠션시트의 변형을 통해 아래쪽으로 휘게 하여 상기 스크라이브 라인의 균열을 두께 방향으로 침투시켜 상기 표면층과 이면층의 파단 없이 상기 기판 본체만을 상기 스크라이브 라인을 따라 분단하는 기판 본체 브레이크 공정과,
   상기 기판 본체가 분단된 상기 취성 재료 기판을 표면층과 이면층의 상하 위치를 반전시켜 상기 표면층이 하측이 되어 쿠션시트 위에 놓여지도록 안치시키는 반전 공정과,
   상기 위치 반전에 따라 상기 취성 재료 기판의 상부에 위치하게 된 이면층의 상부로부터 가압부재를 상기 스크라이브 라인을 향하여 가압함으로써 상기 쿠션시트에 의한 휨 변형에 따라 상기 스크라이브 라인을 경계로 좌우로 벌어지게 되는 단위 기판에 의해 상기 표면층은 파단되나 상기 단위 기판은 상기 이면층에 붙어있는 상태가 되게 상기 표면층을 파단하는 표면층 파단 공정으로 이루어지는 취성 재료 기판의 분단방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 기판 본체 브레이크 공정용의 브레이크 바의 날끝은, 당해 브레이크 바를 가압할 때에 상기 표면층에 진입하지 않도록 원호 또는 둔각으로 형성되어 있는 취성 재료 기판의 분단방법.
3. 취성 재료로 이루어지는 기판 본체의 상면에 수지 또는 금속의 표면층이 적층되고, 상기 기판 본체의 하면에 소정의 피치로 복수개의 스크라이브 라인이 형성되어 있는 취성 재료 기판을 분단하는 기판 분단 장치로서,
   상기 취성 재료 기판을 재치하는 테이블과
   상기 테이블상에 재치된 기판에 대해서 승강이 가능하도록 형성된 기판 본체 브레이크 공정용 브레이크 바 및 표면층 파단 공정용 가압부재를 구비하고,
   상기 취성 재료 기판을 재치하고 지지하는 테이블과 상기 취성 재료 기판 사이에 개재되는 쿠션시트를 구비하며,
   상기 기판 본체 브레이크 공정용 브레이크 바는, 상기 표면층을 상측으로 한 취성 재료 기판에 대해서 위쪽으로부터 가압하여 상기 쿠션시트에 의해 지지되는 취성 재료 기판을 아래쪽으로 휘게 했을 때에, 상기 기판 본체는 상기 스크라이브 라인을 따라 분단되지만 상기 표면층에는 브레이크 바의 날끝이 진입하지 않도록, 상기 브레이크 바의 날끝이 원호 또는 둔각으로 형성되어 있는 취성 재료 기판의 분단장치.
   
4. 삭제

Images