KR20070121793A - Method and device for separating products with a controlled cut edge, and separated product - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 공유된 캐리어로부터 반도체 회로 등의 제품을, 제1 레이저빔을 통해 절단이 이루어지는 레이저 커팅을 통해 분리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 공유된 캐리어로부터 반도체 회로 등의 제품을 레이저 커팅을 통해 분리하기 위한 장치로서, 레이저 소스 및 상기 레이저 소스에 관련하여 이동할 수 있는 제품 캐리어를 포함하며, 상기 레이저 소스가 제품 사이에 절단면을 형성하기 위해 제1 레이저빔을 생성하도록 구성되는, 제품 분리 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 방법을 이용하여 레이저빔을 통해 분리되는, 캐리어 상에 장착된 반도체 등의 제품에 관한 것이다.The present invention relates to a method of separating a product, such as a semiconductor circuit, from a shared carrier through laser cutting where cutting is performed via a first laser beam. The present invention is also an apparatus for separating a product, such as a semiconductor circuit, from a shared carrier through laser cutting, comprising a laser source and a product carrier movable relative to the laser source, wherein the laser source is a cutting plane between the products. And to produce a first laser beam to form a device. The invention also relates to products such as semiconductors mounted on a carrier which are separated via a laser beam using this method.
제품의 레이저 커팅은 예컨대 전자 부품 등의 소형의 제품이 분리될 수 있도록 하는 기술이다. 이러한 레이저 커팅 기술은, 예컨대 회전 톱날로 톱질을 하는 등의 종래의 제품 분리 기술에 비해, 제품에 좌우되는 기계 부품을 전혀 필요로 하지 않거나 거의 필요로 하지 않고, 분리할 제품의 설계에서의 자유도가 매우 크다는 장점을 갖는다. 소프트웨어적인 동작으로 이루어질 수 있는 레이저 커팅을 위 한 장치에 대한 제어를 수정함으로써, 처리할 제품에 대해 장치를 변경하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 레이저 커팅의 단점은 레이저 커팅에 의해 형성된 에지(절단 에지)가 어떠한 환경 하에서는 수용 가능하지 않은 소정의 표면 거칠기를 갖는다는 점이다. 또한, 절단면이 통상적으로 더 크거나 더 작은 정도로 테이퍼되어, 절단 에지가 일반적으로 제품의 상면 및 저면에 수직을 이루지 못하며, 이것 또한 바람직하지 못하다.Laser cutting of products is a technique that allows small products such as electronic components to be separated. This laser cutting technique requires little or no mechanical parts depending on the product, compared to conventional product separation techniques such as sawing with a rotary saw blade, and has a degree of freedom in designing a product to be separated. It has the advantage of being very large. By modifying the control of the device for laser cutting, which can be done in software operation, it is possible to change the device for the product to be processed. However, a disadvantage of laser cutting is that the edges (cut edges) formed by laser cutting have some surface roughness that is not acceptable under certain circumstances. In addition, the cut surface is typically tapered to a greater or smaller extent, such that the cut edge is generally not perpendicular to the top and bottom surfaces of the product, which is also undesirable.
본 발명은, 공유된 캐리어로부터 반도체 회로 등의 제품을 레이저 커팅을 통해 분리하기 위한 옵션을 증가시키고, 레이저 커팅 결과의 절단 에지의 표면 거칠기가 제어 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to increase the option for separating products such as semiconductor circuits through laser cutting from a shared carrier, and to make the surface roughness of the cutting edge of the laser cutting result controllable.
본 발명은, 이러한 목적을 달성하기 위해, 공유된 캐리어로부터 반도체 회로 등의 제품을 레이저 커팅을 통해 분리하는 방법으로서, 제1 레이저빔을 통해 절단면이 형성되며, 절단 에지의 표면 거칠기가 제2 레이저빔을 통해 감소되는 제품 분리 방법을 제공한다. 이러한 목적을 위해, 제2 레이저빔은 평탄화할 절단 에지에 거의 평행하게 이동된다. 그에 따라, 제1 레이저빔을 이용한 레이저 커팅 공정에서 비롯되는 불규칙부가 제2 레이저빔을 이용하여 적어도 부분적으로 제거될 수 있다. 레이저 커팅이 연속적인 충격파에 의해 이루어지기 때문에, 제1 레이저빔을 이용한 레이저 커팅에서 비롯되는 불규칙부는 제1 레이저빔의 일반적인 맥동 패턴의 결과물이다(적어도 부분적으로는). 제1 레이저빔을 이용한 레이저 커팅 후의 절단 에지의 표면에는 깊은 개구부("크레이터(crater)")와 덜 깊은 절단부가 남게 되어, 그 결과 평탄도가 낮은 절단 에지(8∼5 Ra, 통상적으로는 약 5.8 Ra의 크기 정도의 거칠기를 갖는)가 형성된다. 제2 레이저빔은 제한된 양의 재료만을, 구체적으로는 제1 레이저빔에 의해 덜 깊게 절단된 부분만을 제거하도록 최적화될 수 있다. 제2 레이저빔을 이용하여 절단 에지의 표면으로부터 이러한 더 높은 부분(또는 돌출 부분)을 제거한 후, 더욱 평탄한 절단 에지(2∼4 Ra, 통상적으로는 약 3.0 Ra의 크기 정도의 거칠기를 갖는)가 남게 된다. 절단 에지를 평탄화하기 위해 제2 레이저빔을 이용하는 것은, 엄밀하게는 거친 절단 에지가 생성되는 레이저빔의 적용에 의한 것이기 때문에, 그리 새롭지 못한 것으로 생각될 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 제품이 결국 레이저 장치에 이미 위치되어 있기 때문에, 이러한 예기치 않은 간편한 방식으로 더 평탄한 절단 에지를 실현하는 것이 실제로 가능한 것으로 판명되었다. 또 다른 중요한 장점은 절단 에지가 제품의 상면 및/또는 저면과 이루는 각도 또한 영향받게 될 수도 있다는 점이다. 제1 레이저빔만을 이용한 가공 후의 절단 에지가 상면측 및/또는 저면측과 상이한 각도를 이루는 경우에도, 이 각도는 이제 직각을 이룰 수 있게 된다. 복수 회의 가공 주행(process run)을 통해 제1 레이저빔에 의해 절단이 이루어질 수 있다. 즉, 실제 요구된 절단이 실현될 때까지, 제1 레이저빔이 점점 더 깊어져 가는 홈을 통해 복수 회 이동된다.In order to achieve this object, the present invention provides a method for separating a product such as a semiconductor circuit from a shared carrier by laser cutting, wherein a cutting surface is formed through a first laser beam, and the surface roughness of the cutting edge is a second laser. It provides a method of product separation which is reduced through the beam. For this purpose, the second laser beam is moved almost parallel to the cutting edge to be planarized. Accordingly, irregularities resulting from the laser cutting process using the first laser beam may be at least partially removed using the second laser beam. Since the laser cutting is made by continuous shock waves, irregularities resulting from laser cutting using the first laser beam are the result (at least in part) of the general pulsation pattern of the first laser beam. Deep openings (“craters”) and less deep cuts remain on the surface of the cut edges after laser cutting with the first laser beam, resulting in lower flat edges (8-5 Ra, typically about 5.8 Ra of roughness) is formed. The second laser beam may be optimized to remove only a limited amount of material, specifically only portions cut less deeply by the first laser beam. After removing this higher portion (or projecting portion) from the surface of the cutting edge using a second laser beam, the flatter cutting edge (having a roughness of about 2 to 4 Ra, typically about 3.0 Ra) Will remain. The use of the second laser beam to planarize the cut edges may be considered not new, since it is strictly due to the application of the laser beam from which the rough cut edges are created. Nevertheless, since the product is already located in the laser device in the end, it has proved practically possible to realize flatter cut edges in this unexpected and convenient way. Another important advantage is that the angle at which the cutting edge forms with the top and / or bottom of the product may also be affected. Even when the cutting edge after machining using only the first laser beam makes an angle different from that of the upper surface side and / or the lower surface side, this angle can now be at right angles. Cutting may be performed by the first laser beam through a plurality of process runs. That is, the first laser beam is moved a plurality of times through the grooves that are getting deeper until the actual required cutting is realized.
제1 레이저빔의 중심선에서부터 절단 에지까지의 거리는 제2 레이저빔에서부터 절단 에지까지의 거리보다 더 큰 것이 바람직하다. 제2 레이저빔은 제1 레이저빔의 위치에서 볼 때 절단 에지에 다소 더 근접하게 이동되어 있다. 그러므로, 제2 레이저빔과 적어도 절단 에지의 더 높은 부분과의 충분한 접촉이 이루어진다.Preferably, the distance from the centerline of the first laser beam to the cutting edge is greater than the distance from the second laser beam to the cutting edge. The second laser beam is moved somewhat closer to the cutting edge when viewed at the position of the first laser beam. Therefore, sufficient contact is made between the second laser beam and at least the higher portion of the cutting edge.
제2 레이저빔이 더 적은 재료를 제거해야 하므로, 제1 레이저빔을 제2 레이저빔보다 더 낮은 주파수로 맥동하도록 할 수 있다. 그 이유는, 절단을 위해서는 현저한 양의 에너지가 요구되고, 또한 보다 긴 펄스로 더 많은 에너지가 전파될 수 있기 때문이다. 평탄화(폴리싱) 동안에는, 펄스가 가능한 한 근접하게 서로 이어지게 하여, 이로써 가능한 한 직선에 가깝도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 이와 달리, 제2 레이저빔이 실질적으로 일정한 신호 강도를 갖고, 그에 따라 직선이 실제로 획득되는 것을 생각해볼 수도 있다. 동일한 이유로, 제품에 대한 제1 레이저빔의 상대적인 이동 속도가, 제품에 대한 제2 레이저빔의 상대적인 이동 속도보다 더 크게 되도록 할 수도 있다.Since the second laser beam must remove less material, it is possible to cause the first laser beam to pulsate at a lower frequency than the second laser beam. This is because a significant amount of energy is required for cutting and more energy can be propagated with longer pulses. During planarization (polishing), it is more desirable to have the pulses run as close as possible to each other, thereby making them as straight as possible. Alternatively, it may be contemplated that the second laser beam has a substantially constant signal intensity and thus a straight line is actually obtained. For the same reason, the relative moving speed of the first laser beam relative to the article may be made larger than the relative moving speed of the second laser beam relative to the article.
단일의 작동 주행으로 절단면의 서로 반대쪽의 절단 에지들을 동시에 평탄화하기 위해서는, 제2 레이저빔이 복수 개의 형태를 취하는 것이 이롭다. 복수의 제2 레이저빔은, 제2 레이저빔이 요구된 방식으로 절단 에지와 정확하게 접촉을 이루도록, 상호 간격(이 간격을 제어하는 것은 옵션임)을 가져야 한다. 제2 레이저빔이 합성 레이저빔의 이동 방향에서 제1 레이저빔 뒤에 위치되도록 하는 형태로, 제1 레이저빔과 제2 레이저빔을 합성 레이저빔으로 함께 결합시키는 것도 생각할 수 있다. 이것은 제2 레이저빔이 제1 레이저빔에 뒤쳐지는 것을 의미한다. 그러므로, 제1 레이저빔과 제2 레이저빔의 가공 주행 역시 합쳐질 수 있다.In order to simultaneously planarize the opposite cutting edges of the cutting plane in a single running run, it is advantageous for the second laser beam to take a plurality of forms. The plurality of second laser beams must have a mutual spacing (controlling this spacing is optional) such that the second laser beam is in precise contact with the cutting edge in the required manner. It is also conceivable to combine the first and second laser beams together into a composite laser beam in such a way that the second laser beam is positioned behind the first laser beam in the direction of movement of the composite laser beam. This means that the second laser beam lags behind the first laser beam. Therefore, the machining travel of the first laser beam and the second laser beam can also be combined.
제품을 분리하기 위해서는, 제1 레이저빔이 분리할 제품의 가공을 위해 접촉면에 대해 실질적으로 수직으로 위치되는 것이 일반적이다. 그러므로, 파워가 최적의 방식으로 전달될 수 있다. 제2 레이저빔에 대해서는 파워를 최적으로 전달할 필요성이 크게 요구되지는 않는다. 따라서, 제2 레이저빔의 위치설정에 대한 조건은 덜 엄격하며, 일반적으로 제2 레이저빔이 평탄화할 절단 에지에 거의 평행하면 실제로는 충분하다.In order to separate the product, it is common for the first laser beam to be positioned substantially perpendicular to the contact surface for processing of the product to be separated. Therefore, power can be delivered in an optimal manner. The need for optimally delivering power to the second laser beam is not greatly required. Thus, the conditions for positioning of the second laser beam are less stringent, and in general it is actually sufficient if the second laser beam is nearly parallel to the cutting edge to planarize.
또한, 본 발명은, 공유된 캐리어로부터 반도체 회로 등의 제품을 레이저 커팅을 통해 분리하기 위한 장치로서, 레이저 소스 및 상기 레이저 소스에 대해 이동 가능한 제품 캐리어를 포함하며, 상기 레이저 소스가 제품 사이에 절단면을 만들기 위한 제1 레이저빔 및 절단 에지의 표면 거칠기를 감소시키기 위한 제2 레이저빔을 발생하도록 구성된, 제품 분리 장치를 제공한다. 본 발명에서는 또한 제1 레이저빔과 제2 레이저빔을 연속적으로 발생하기 위해 레이저 소스를 단일의 형태로 제공할 수도 있다. 이와 반대로, 제1 레이저빔과 제2 레이저빔을 필요에 따라 연속적으로 또는 동시에 발생하기 위해 레이저 소스를 복수 개의 형태로 제공할 수도 있다. 레이저 소스에 대해 이동 가능한 제품 캐리어는, 고정된 레이저 소스와 이동 가능한 제품 캐리어의 조합, 또는 고정된 제품 캐리어와 이동 가능한 레이저 소스(이동 가능한 미러를 갖는 레이저 소스도 가능함)의 조합을 의미하며, 이동 가능한 레이저 소스와 이동 가능한 제품 캐리어의 조합도 가능하다. 본 발명에 따른 장치는 본 발명에 따른 방법에 대해 전술한 장점과 마찬가지의 장점을 달성할 수 있다.The present invention also provides a device for separating a product, such as a semiconductor circuit, from a shared carrier by laser cutting, comprising a laser source and a product carrier movable relative to the laser source, wherein the laser source is a cutting plane between the products. And a second laser beam for reducing the surface roughness of the cutting edge and the first laser beam for making a laser beam. In the present invention, the laser source may also be provided in a single form so as to continuously generate the first laser beam and the second laser beam. In contrast, the laser source may be provided in a plurality of forms so as to generate the first laser beam and the second laser beam continuously or simultaneously as necessary. A product carrier movable relative to a laser source means a combination of a fixed laser source and a movable product carrier, or a combination of a fixed product carrier and a movable laser source (also a laser source with a movable mirror). Combinations of possible laser sources and movable product carriers are also possible. The device according to the invention can achieve advantages similar to those described above for the method according to the invention.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 방법을 이용하는 레이저빔을 통해 분리된, 캐리어 상에 장착된 반도체 등의 제품을 제공한다. 제품 및 그 제품의 어플리케이션에 따라, 절단 에지의 최적의 표면 거칠기가 선택될 수 있으며, 절단 에지가 제품의 상면 및/또는 저면과 이루는 각도가 정밀하게 제어될 수 있다. 그러므로, 예컨대 분리된 제품의 상면 및/또는 저면과 정확한 각도를 이루도록 절단 에지를 구현하는 것이 가능하게 된다.The present invention also provides a product such as a semiconductor mounted on a carrier, separated by a laser beam using the method as described above. Depending on the product and its application, the optimum surface roughness of the cutting edge can be selected and the angle at which the cutting edge forms with the top and / or bottom of the product can be precisely controlled. Thus, for example, it is possible to implement the cutting edge to be at an exact angle with the top and / or bottom of the separated product.
특히, 본 발명은 제품과 적어도 부분적으로 경계를 이루고 있는 절단 에지가 일부분만의 길이에 걸쳐 제2 레이저빔을 통해 감소된 표면 거칠기를 갖도록 할 수 있다. 특정의 변형 실시예는 상이한 표면 거칠기의 2개의 대향 절단 에지가 제공되는 제품을 형성한다. 이러한 제품이 예컨대 Transflash(특히 이동 통신용으로 개발된 표준 치수의 제품) 등의 메모리 카드인 경우, 그 제품을 홀더에 위치시키는 것이 용이하게 되고, 제품의 클램핑 또한 용이하게 제어될 수 있다.In particular, the present invention allows the cutting edge at least partially bordering the article to have a reduced surface roughness through the second laser beam over a portion of the length. Certain variant embodiments form articles that are provided with two opposing cut edges of different surface roughness. If such a product is, for example, a memory card such as Transflash (especially a standard dimension product developed for mobile communication), it is easy to place the product in a holder, and the clamping of the product can also be easily controlled.
도 1A는 개별 세그먼트로 분할될 조립 제품의 사시도이다.1A is a perspective view of an assembled product to be divided into individual segments.
도 1B는 제1 레이저빔에 의해 2개의 세그먼트로 분할되어 있는 상태의 도 1A의 조립 제품의 사시도이다.FIG. 1B is a perspective view of the assembled product of FIG. 1A in a state divided into two segments by a first laser beam. FIG.
도 1C는 제2 레이저빔에 의해 절단 에지가 평탄화되어 있는 상태의 도 1A 및 도 1B의 조립 제품의 사시도이다.1C is a perspective view of the assembled product of FIGS. 1A and 1B with the cutting edge flattened by the second laser beam.
도 2A는 절단 에지의 단면 및 제1 레이저빔에 대한 개략도이다.2A is a schematic diagram of a cross section of a cutting edge and a first laser beam.
도 2B는 절단 에지의 단면 및 제2 레이저빔에 대한 개략도이다.2B is a schematic diagram of a cross section of the cut edge and a second laser beam.
도 3은 레이저 커팅을 통해 분리된 제품의 평면도이다.3 is a plan view of a product separated through laser cutting.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 커팅 장치의 개략적인 사시도이다.4 is a schematic perspective view of a laser cutting device according to the present invention.
본 발명을 첨부 도면에 도시되어 있는 비제한적인 예시 실시예를 기초로 하 여 상세하게 설명한다.The invention is described in detail on the basis of the non-limiting exemplary embodiment shown in the accompanying drawings.
도 1A는 몰딩(3)에 의해 인캡슐레이션된 전자 부품(도시하지 않음)이 위에 배치되어 있는 캐리어(2)를 포함하는 조립 제품을 도시하고 있다. 도 1B는 제1 레이저빔(도시하지 않음)에 의해 절단면(4)이 형성되어 2개의 제품 부분(5, 6)으로 나누어져 있는 것을 도시하는 도면이다. 절단면(4)은 비교적 거친 표면을 갖는 절단 에지(7, 8)에 의해 경계를 이루고 있다. 이들 절단 에지(7, 8)가 제2 레이저빔에 의해 가공된 후, 평탄화된 절단 에지(9, 10)는 제1 레이저빔을 이용하여 형성된 원래의 절단 에지(7, 8)의 표면 거칠기보다 더 낮은 표면 거칠기를 갖는다(도 1C를 참조).1A shows an assembled article comprising a
도 2A는 불규칙부(22)가 형성된 표면을 갖는 부분적으로 도시된 제품(21)의 절단 에지(20)를 도시하고 있다. 분리 동안(그리고 절단 에지(20)의 형성 동안), 제1 레이저빔(23)은 절단 에지(20)로부터 거리 d1에 위치된다. 도 2B에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제2 레이저빔(24)은 후속의 가공 동안 제품(21)으로부터 더 짧은 거리 d2에 위치되어, 그 결과 평탄화된 절단 에지(25)를 형성시킨다.2A shows the
도 3은 레이저 커팅을 통해 분리된 메모리 카드(30)(보다 구체적으로는 Transflash로 지칭됨) 형태의 제품에 대한 평면도이다. 메모리 카드(30)의 둘레는 매우 복잡하여 종래의 톱질 처리로 분리하기에는 적합하지 않다. 과장되어 도시되어 있는 메모리 카드의 3개의 측면(31, 32, 33)은 비교적 거친 절단 에지에 의해 경계를 이루고 있는 한편, 나머지 하나의 측면(34)은 평탄화된 절단 에지에 의해 경계를 이루고 있다. 이 다른 하나의 측면(34)은 제2 레이저빔에 의해 가공된 것이다.3 is a plan view of a product in the form of a memory card 30 (more specifically referred to as Transflash) separated by laser cutting. The circumference of the
도 4는 C자형 프레임(41)을 갖는 레이저 커팅 장치(40)를 도시하고 있다. 프레임(41)은 X 및 Y 방향으로 이동 가능한 제품 캐리어(42)를 지지한다. 가공될 제품(43)이 제품 캐리어(42) 상에 위치되어 있다. 제1 레이저빔과 제2 레이저빔을 각각 발생할 수 있는 2개의 레이저 소스(44, 45)가 제품 캐리어(42) 상에 위치된다.4 shows a
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