KR20160014524A - 패키지 기판의 가공 방법 - Google Patents

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구니미츠 다카하시
세이지 후지와라
노부카즈 데지마
마사야 다케우치
지카라 아이카와
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 패키지 디바이스의 품질을 저하시키지 않고 패키지 기판을 개개의 패키지 디바이스로 분할할 수 있는 패키지 기판의 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
열확산 기판의 표면에 격자형으로 형성된 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 각각 디바이스가 배치되고, 상기 복수의 디바이스를 수지에 의해 피복한 패키지 기판을 분할 예정 라인을 따라 개개의 패키지 디바이스로 분할하는 패키지 기판의 가공 방법으로서, 펄스폭이 수 ㎲ 이하로 설정된 CO2 레이저의 펄스 레이저 광선을 패키지 기판의 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 복수의 디바이스를 피복한 수지를 분할 예정 라인을 따라 제거함으로써 열확산 기판의 표면을 분할 예정 라인을 따라 노출시키는 수지 제거 공정과, 파장이 대략 1 ㎛인 레이저 광선을 수지가 제거된 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 열확산 기판을 분할 예정 라인을 따라 분할함으로써 개개의 패키지 디바이스를 생성하는 패키지 디바이스 생성 공정을 포함한다.

Description

패키지 기판의 가공 방법{PROCESSING METHOD OF PACKAGE SUBSTRATE}
열확산 기판의 표면에 격자형으로 형성된 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 각각 디바이스가 배치되고, 상기 복수의 디바이스를 수지층에 의해 피복한 패키지 기판을 분할 예정 라인을 따라 분할하는 패키지 기판의 가공 방법에 관한 것이다.
IC, LSI, LED 등의 디바이스는, 발열에 의해 기능의 저하를 초래하지 않도록 히트 싱크라고 불리는 열확산 기판에 배치하여 이용되는 경우가 있다. 이와 같이 열확산 기판에 디바이스가 배치된 패키지 디바이스는, 열확산 기판의 표면에 복수의 디바이스가 배치된 패키지 기판을 분할함으로써 제조된다. 한편, 열확산 기판은, 스테인리스강이나 구리 등의 금속 외에, 질화알루미늄 등의 열전도율이 높은 세라믹스에 의해 형성된다(예컨대 특허문헌 1 참조).
패키지 기판은, 열확산 기판의 표면에 분할 예정 라인이 되는 미리 정해진 간격을 가지고 복수의 디바이스가 본드제를 통해 배치되고, 분할 예정 라인이 되는 미리 정해진 간격을 메우도록 합성 수지가 피복되어 구성된다.
상기 패키지 기판을 분할 예정 라인을 따라 절단하여 개개의 패키지 디바이스로 분할하기 위해서는, 다이서라고 불리는 절삭 블레이드를 구비한 절삭 장치가 이용되고 있다.
또한, 패키지 기판을 분할 예정 라인을 따라 절단하는 방법으로서, 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사하는 방법도 이용되고 있다.
일본 특허 공개 제2009-224683호 공보
그런데, 절삭 블레이드를 구비한 절삭 장치에 의해 패키지 기판을 분할 예정 라인을 따라 절단하면, 가공 이송 속도가 30 ㎜/초 정도로 저속으로 설정하지 않으면 안 되어, 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다. 또한, 절삭 블레이드에 의해 패키지 기판을 분할 예정 라인을 따라 절단하면, 열확산 기판이 금속으로 형성되어 있는 경우에는 버어(burr)가 발생하여 패키지 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
한편, 패키지 기판의 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사(照射)함으로써 패키지 기판을 분할 예정 라인을 따라 절단하는 방법에 있어서는, 합성 수지가 용융하여 패키지 디바이스의 품질을 현저히 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는, 패키지 디바이스의 품질을 저하시키지 않고 패키지 기판을 개개의 패키지 디바이스로 분할할 수 있는 패키지 기판의 가공 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 주된 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하면, 열확산 기판의 표면에 격자형으로 형성된 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 각각 디바이스가 배치되고, 상기 복수의 디바이스를 수지에 의해 피복한 패키지 기판을 분할 예정 라인을 따라 개개의 패키지 디바이스로 분할하는 패키지 기판의 가공 방법으로서,
펄스폭이 수 ㎲ 이하로 설정된 CO2 레이저의 펄스 레이저 광선을 패키지 기판의 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 복수의 디바이스를 피복한 수지를 분할 예정 라인을 따라 제거함으로써 열확산 기판의 표면을 분할 예정 라인을 따라 노출시키는 수지 제거 공정과,
파장이 대략 1 ㎛인 레이저 광선을 수지가 제거된 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 열확산 기판을 분할 예정 라인을 따라 분할함으로써 개개의 패키지 디바이스를 생성하는 패키지 디바이스 생성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지 기판의 가공 방법이 제공된다.
상기 열확산 기판은 스테인리스강, 구리 등의 금속재로 형성되고, 수지는 에폭시 수지이다.
본 발명에 따른 패키지 기판의 가공 방법은, 패키지 기판의 분할 예정 라인을 따라 펄스 레이저 광선을 조사하여, 복수의 디바이스를 피복한 수지를 분할 예정 라인을 따라 제거함으로써 열확산 기판의 표면을 분할 예정 라인을 따라 노출시키는 수지 제거 공정에 있어서 조사하는 펄스 레이저 광선은, 피복된 수지(에폭시 수지)에 대해 흡수성이 양호한 CO2 레이저가 이용되고, 펄스폭이 수 ㎲ 이하로 짧게 설정되어 있기 때문에, 열확산 기판에 잔사를 남기지 않고 수지를 고속으로 제거할 수 있다.
또한, 수지가 제거된 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 열확산 기판을 분할 예정 라인을 따라 분할함으로써 개개의 패키지 디바이스를 생성하는 패키지 디바이스 생성 공정에 있어서 조사하는 레이저 광선은, 파장이 대략 1 ㎛인 레이저 광선이 이용되기 때문에, 열확산 기판을 버어를 발생시키지 않고 고속으로 절단할 수 있으므로, 품질이 좋은 패키지 디바이스를 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 패키지 기판의 가공 방법에 의해 가공되는 패키지 기판의 사시도 및 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 패키지 기판의 가공 방법을 실시하기 위한 레이저 가공 장치를 도시한 사시도.
도 3은 도 2에 도시한 레이저 가공 장치에 장비되는 유지 테이블의 사시도.
도 4는 도 2에 도시한 레이저 가공 장치에 장비되는 제1 레이저 광선 조사 수단을 구성하는 집광기의 단면도.
도 5는 도 2에 도시한 레이저 가공 장치에 장비되는 제2 레이저 광선 조사 수단을 구성하는 집광기의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 패키지 기판의 가공 방법에 있어서의 수지 제거 공정의 설명도.
도 7은 본 발명에 따른 패키지 기판의 가공 방법에 있어서의 패키지 디바이스 생성 공정의 설명도.
이하, 본 발명에 따른 패키지 기판의 가공 방법의 적합한 실시형태에 대해, 첨부 도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.
도 1의 (a) 및 도 1의 (b)에는, 피가공물로서의 패키지 기판의 사시도 및 단면도가 도시되어 있다. 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)에 도시한 패키지 기판(2)은, 두께가 400 ㎛인 스테인리스강, 구리 등의 금속으로 이루어지는 열확산 기판(21)의 표면(21a)에 격자형의 분할 예정 라인(22)이 되는 미리 정해진 간격을 가지고 복수의 LED 등의 디바이스(23)가 본드제를 통해 배치되고, 분할 예정 라인(22)이 되는 미리 정해진 간격을 메우며 디바이스(23)를 덮도록 에폭시 수지(24)가 피복되어 구성된다. 한편, 에폭시 수지(24)는, 열확산 기판(21)의 표면(21a)으로부터 예컨대 300 ㎛의 두께로 형성되어 있다.
상기 패키지 기판(2)을 복수의 분할 예정 라인(22)을 따라 분할하는 가공 방법에 대해 설명한다.
도 2에는, 본 발명에 따른 패키지 기판의 가공 방법을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 사시도가 기재되어 있다. 도 2에 도시한 레이저 가공 장치(3)는, 정지(靜止) 베이스(30)와, 이 정지 베이스(30)에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X)으로 이동 가능하게 배치되며 피가공물인 패키지 기판(2)을 유지하는 유지 테이블 기구(4)와, 정지 베이스(30)에 가공 이송 방향(X)과 직교하는 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(5)와, 이 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(5)에 화살표 Z로 나타내는 집광점 위치 조정 방향으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛(6)을 구비하고 있다.
상기 유지 테이블 기구(4)는, 정지 베이스(30) 상에 가공 이송 방향(X)을 따라 평행하게 배치된 한 쌍의 안내 레일(41, 41)과, 이 안내 레일(41, 41) 상에 가공 이송 방향(X)으로 이동 가능하게 배치된 제1 슬라이딩 블록(42)과, 이 제1 슬라이딩 블록(42) 상에 인덱싱 이송 방향(Y)으로 이동 가능하게 배치된 제2 슬라이딩 블록(43)과, 이 제2 슬라이딩 블록(43) 상에 원통 부재(44)에 의해 지지된 커버 테이블(45)과, 피가공물 유지 수단으로서의 유지 테이블(46)을 구비하고 있다. 유지 테이블(46)은, 도 3에 도시한 바와 같이 직사각형 형상으로 형성되며 표면 중앙부에 상기 패키지 기판(2)을 흡인 유지하는 흡인 유지부(460)가 돌출되어 설치되어 있다. 흡인 유지부(460)의 상면(유지면)에는 패키지 기판(2)에 형성된 분할 예정 라인(22)과 대응하는 영역에 여유홈(461)이 격자형으로 형성되어 있다. 한편, 여유홈(461)의 폭은 1 ㎜ 이상으로 형성되어 있고, 패키지 기판(2)에 형성된 분할 예정 라인(22)이 미리 정해진 범위 내에 위치하게 되도록 되어 있다. 또한, 흡인 유지부(460)에는, 분할 예정 라인(22)에 의해 구획된 복수의 영역에 각각 흡인 구멍(462)이 형성되어 있고, 이 흡인 구멍(462)이 도시하지 않은 흡인 수단에 연통(連通)되어 있다. 이와 같이 구성된 유지 테이블(46)은, 원통 부재(44) 내에 배치된 도시하지 않은 펄스 모터에 의해 회전시켜진다.
상기 제1 슬라이딩 블록(42)은, 그 하면에 상기 한 쌍의 안내 레일(41, 41)과 감합(嵌合)되는 한 쌍의 피안내홈(421, 421)이 형성되어 있고, 그 상면에 Y축 방향을 따라 평행하게 형성된 한 쌍의 안내 레일(422, 422)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 슬라이딩 블록(42)은, 피안내홈(421, 421)이 한 쌍의 안내 레일(41, 41)에 감합됨으로써, 한 쌍의 안내 레일(41, 41)을 따라 가공 이송 방향(X)으로 이동 가능하게 구성된다. 도시하는 실시형태에서의 유지 테이블 기구(4)는, 제1 슬라이딩 블록(42)을 한 쌍의 안내 레일(41, 41)을 따라 가공 이송 방향(X)으로 이동시키기 위한 가공 이송 수단(47)을 구비하고 있다. 이 가공 이송 수단(47)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(41과 41) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(471)와, 이 수나사 로드(471)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(472) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(471)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(30)에 고정된 베어링 블록(473)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(472)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 한편, 수나사 로드(471)는, 제1 슬라이딩 블록(42)의 중앙부 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(472)에 의해 수나사 로드(471)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제1 슬라이딩 블록(42)은 안내 레일(41, 41)을 따라 가공 이송 방향(X)으로 이동시켜진다.
상기 제2 슬라이딩 블록(43)은, 그 하면에 상기 제1 슬라이딩 블록(42)의 상면에 설치된 한 쌍의 안내 레일(422, 422)과 감합되는 한 쌍의 피안내홈(431, 431)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(431, 431)을 한 쌍의 안내 레일(422, 422)에 감합함으로써, 인덱싱 이송 방향(Y)으로 이동 가능하게 구성된다. 도시하는 유지 테이블 기구(4)는, 제2 슬라이딩 블록(43)을 제1 슬라이딩 블록(42)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(422, 422)을 따라 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 인덱싱 이송 수단(48)을 구비하고 있다. 이 제1 인덱싱 이송 수단(48)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(422와 422) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(481)와, 이 수나사 로드(481)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(482) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(481)는, 그 일단이 상기 제1 슬라이딩 블록(42)의 상면에 고정된 베어링 블록(483)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(482)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 한편, 수나사 로드(481)는, 제2 슬라이딩 블록(43)의 중앙부 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(482)에 의해 수나사 로드(481)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제2 슬라이딩 블록(43)은 안내 레일(422, 422)을 따라 인덱싱 이송 방향(Y)으로 이동시켜진다.
상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(5)는, 정지 베이스(30) 상에 인덱싱 이송 방향(Y)을 따라 평행하게 배치된 한 쌍의 안내 레일(51, 51)과, 이 안내 레일(51, 51) 상에 인덱싱 이송 방향(Y)으로 이동 가능하게 배치된 가동 지지 베이스(52)를 구비하고 있다. 이 가동 지지 베이스(52)는, 안내 레일(51, 51) 상에 이동 가능하게 배치된 이동 지지부(521)와, 이 이동 지지부(521)에 부착된 장착부(522)로 이루어져 있다. 장착부(522)는, 일측면에 집광점 위치 조정 방향(Z)으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(523, 523)이 평행하게 설치되어 있다. 도시하는 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(5)는, 가동 지지 베이스(52)를 한 쌍의 안내 레일(51, 51)을 따라 인덱싱 이송 방향(Y)으로 이동시키기 위한 제2 인덱싱 이송 수단(53)을 구비하고 있다. 이 제2 인덱싱 이송 수단(53)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(51, 51) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(531)와, 이 수나사 로드(531)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(532) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(531)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(30)에 고정된 도시하지 않은 베어링 블록에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(532)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 한편, 수나사 로드(531)는, 가동 지지 베이스(52)를 구성하는 이동 지지부(521)의 중앙부 하면에 돌출되어 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 이 때문에, 펄스 모터(532)에 의해 수나사 로드(531)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 가동 지지 베이스(52)는 안내 레일(51, 51)을 따라 인덱싱 이송 방향(Y)으로 이동시켜진다.
도시하는 실시형태에서의 레이저 광선 조사 유닛(6)은, 유닛 홀더(61)와, 이 유닛 홀더(61)에 부착된 제1 레이저 광선 조사 수단(62)과, 제2 레이저 광선 조사 수단(63)을 구비하고 있다. 유닛 홀더(61)는, 상기 가동 지지 베이스(52)의 장착부(522)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(523, 523)에 미끄럼 이동 가능하게 감합되는 한 쌍의 피안내홈(611, 611)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(611, 611)을 상기 안내 레일(523, 523)에 감합함으로써, 집광점 위치 조정 방향(Z)으로 이동 가능하게 지지된다.
상기 제1 레이저 광선 조사 수단(62)은, 실질적으로 수평으로 배치된 원통 형상의 케이싱(621)을 포함하고 있다. 케이싱(621) 내에는 도시하지 않은 CO2 레이저 발진기나 반복 주파수 설정 수단을 구비한 펄스 레이저 광선 발진 수단이 배치되어 있다. 상기 케이싱(621)의 선단부에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하기 위한 집광기(622)가 장착되어 있다. 집광기(622)는, 도 4에 도시한 바와 같이 하우징(623)과, 이 하우징(623) 내에 배치되며 도시하지 않은 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(624)로 이루어져 있다. 이 집광기(622)를 구성하는 하우징(623)에 있어서의 집광 렌즈(624)의 하방에는, 하방을 향해 좁혀진 공기실(623a)이 형성되고, 하단에 분출구(623b)가 형성되어 있다. 또한, 하우징(623)의 하부에는, 공기실(623a)에 개구하는 어시스트 가스 도입구(623c)가 형성되어 있고, 이 어시스트 가스 도입구(623c)가 도시하지 않은 어시스트 가스 공급 수단에 접속되어 있다.
도 2로 되돌아가서 설명을 계속하면, 상기 제2 레이저 광선 조사 수단(63)은, 실질적으로 수평으로 배치된 원통 형상의 케이싱(631)을 포함하고 있다. 케이싱(631) 내에는 도시하지 않은 YAG 레이저 발진기나 반복 주파수 설정 수단을 구비한 펄스 레이저 광선 발진 수단이 배치되어 있다. 상기 케이싱(631)의 선단부에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하기 위한 집광기(632)가 장착되어 있다. 집광기(632)는, 상기 제1 레이저 광선 조사 수단(62)의 집광기(622)와 동일한 구성이며, 도 5에 도시한 바와 같이 하우징(633)과, 이 하우징(633) 내에 배치되며 도시하지 않은 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(634)로 이루어져 있다. 이 집광기(632)를 구성하는 하우징(633)에 있어서의 집광 렌즈(634)의 하방에는, 하방을 향해 좁혀진 공기실(633a)이 형성되고, 하단에 분출구(633b)가 형성되어 있다. 또한, 하우징(633)의 하부에는, 공기실(633a)에 개구하는 어시스트 가스 도입구(633c)가 형성되어 있고, 이 어시스트 가스 도입구(633c)가 도시하지 않은 어시스트 가스 공급 수단에 접속되어 있다.
도 2를 참조하여 설명을 계속하면, 레이저 광선 조사 유닛(6)은, 유닛 홀더(61)를 한 쌍의 안내 레일(523, 523)을 따라 집광점 위치 조정 방향(Z)으로 이동시키기 위한 집광점 위치 조정 수단(64)을 구비하고 있다. 집광점 위치 조정 수단(64)은, 한 쌍의 안내 레일(523, 523) 사이에 배치된 수나사 로드(도시하지 않음)와, 이 수나사 로드를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(642) 등의 구동원을 포함하고 있고, 펄스 모터(642)에 의해 도시하지 않은 수나사 로드를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 유닛 홀더(61) 및 제1 레이저 광선 조사 수단(62), 제2 레이저 광선 조사 수단(63)을 안내 레일(523, 523)을 따라 집광점 위치 조정 방향(Z)으로 이동시킨다. 한편, 도시하는 집광점 위치 조정 수단(64)은, 펄스 모터(642)를 정회전 구동시킴으로써 제1 레이저 광선 조사 수단(62) 및 제2 레이저 광선 조사 수단(63)을 상방으로 이동시키고, 펄스 모터(642)를 역회전 구동시킴으로써 제1 레이저 광선 조사 수단(62) 및 제2 레이저 광선 조사 수단(63)을 하방으로 이동시키도록 되어 있다.
도 2를 참조하여 설명을 계속하면, 상기 제1 레이저 광선 조사 수단(62)을 구성하는 케이싱(621)의 선단부에는, 제1 레이저 광선 조사 수단(62) 및 제2 레이저 광선 조사 수단(63)에 의해 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 촬상 수단(65)이 배치되어 있다. 이 촬상 수단(65)은, 피가공물을 조명하는 조명 수단과, 이 조명 수단에 의해 조명된 영역을 포착하는 광학계와, 이 광학계에 의해 포착된 상(像)을 촬상하는 촬상 소자(CCD) 등을 구비하고, 촬상한 화상 신호를 도시하지 않은 제어 수단에 보낸다.
다음으로, 전술한 레이저 가공 장치(3)를 이용하여 실시하는 상기 패키지 기판(2)을 복수의 분할 예정 라인(22)을 따라 분할하는 가공 방법에 대해 설명한다.
먼저, 펄스폭이 수 ㎲ 이하로 설정된 CO2 레이저의 펄스 레이저 광선을 패키지 기판(2)의 분할 예정 라인(22)을 따라 조사하여, 복수의 디바이스를 피복한 수지[에폭시 수지(24)]를 분할 예정 라인(22)을 따라 제거함으로써 열확산 기판(21)의 표면을 분할 예정 라인(22)을 따라 노출시키는 수지 제거 공정을 실시한다. 이 수지 제거 공정을 실시하기 위해서는, 유지 테이블(46)의 흡인 유지부(460)의 상면인 유지면 상에 패키지 기판(2)의 열확산 기판(21)측을 배치한다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동함으로써, 패키지 기판(2)을 유지 테이블(46) 상에 흡인 유지한다(패키지 기판유지 공정). 이때, 유지 테이블(46)의 흡인 유지부(460)에 형성된 복수의 흡인 구멍(462)에 작용하는 부압에 의해 개개의 디바이스(23)가 확실하게 흡인 유지된다. 이렇게 해서, 유지 테이블(46) 상에 흡인 유지된 패키지 기판(2)은, 디바이스(23)를 덮도록 피복한 에폭시 수지(24)가 상측이 된다. 이렇게 해서, 패키지 기판(2)을 유지한 유지 테이블(46)은, 가공 이송 수단(47)을 작동함으로써 촬상 수단(65) 바로 아래에 위치하게 된다.
유지 테이블(46)이 촬상 수단(65) 바로 아래에 위치하게 되면, 촬상 수단(65) 및 도시하지 않은 제어 수단에 의해 패키지 기판(2)의 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(65) 및 도시하지 않은 제어 수단은, 패키지 기판(2)에 미리 정해진 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(22)과, 제1 레이저 광선 조사 수단(62)의 집광기(622) 및 제2 레이저 광선 조사 수단(63)의 집광기(632)와의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 가공 영역의 얼라인먼트를 수행한다(얼라인먼트 공정). 또한, 패키지 기판(2)에 형성되어 있는 상기 미리 정해진 방향에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 분할 예정 라인(22)에 대해서도, 마찬가지로 가공 영역의 얼라인먼트를 수행한다.
전술한 바와 같이 얼라인먼트 공정을 실시했다면, 도 6의 (a)에서 도시한 바와 같이 유지 테이블(46)을 레이저 광선을 조사하는 제1 레이저 광선 조사 수단(62)의 집광기(622)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시켜, 미리 정해진 분할 예정 라인(22)을 집광기(622) 바로 아래에 위치시킨다. 이때, 도 6의 (a)에서 도시한 바와 같이 패키지 기판(2)은, 분할 예정 라인(22)의 일단[도 6의 (a)에 있어서 좌단]이 집광기(622) 바로 아래에 위치하도록 위치하게 된다. 그리고, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 집광기(622)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선(LB1)의 집광점(P1)을 에폭시 수지(24)의 표면(상면) 부근에 맞춘다. 다음으로, 제1 레이저 광선 조사 수단(62)의 집광기(622)로부터 CO2 레이저이며 펄스폭이 수 ㎲ 이하로 설정된 펄스 레이저 광선을 조사하면서 가공 이송 수단(47)을 작동하여 유지 테이블(46)을 도 6의 (a)에 있어서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 미리 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 6의 (b)에서 도시한 바와 같이 분할 예정 라인(22)의 타단[도 6의 (b)에 있어서 우단]이 집광기(622) 바로 아래 위치에 도달했다면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하고, 유지 테이블(46)의 이동을 정지한다(수지 제거 공정). 이와 같이 수지 제거 공정을 실시함으로써, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이 복수의 디바이스(23)를 피복한 에폭시 수지(24)는 분할 예정 라인(22)을 따라 형성된 레이저 가공홈(241)에 의해 제거되고, 열확산 기판(21)의 표면(상면)이 분할 예정 라인(22)을 따라 노출된다. 이 수지 제거 공정에서는, 도시하지 않은 어시스트 가스 공급 수단을 작동하여 집광기(622)를 구성하는 하우징(623)에 형성된 어시스트 가스 도입구(623c)로부터 공기실(623a)에 어시스트 가스가 공급되어 어시스트 가스 도입구(623c)로부터 펄스 레이저 광선에 의한 가공부에 예컨대 압력이 1 ㎫인 압축 공기가 분사된다. 이 결과, 압축 공기에 포함되는 산소가 펄스 레이저 광선에 의한 가공을 촉진하고, 펄스 레이저 광선에 의해 가공할 때에 발생하는 데브리(debris)가 압축 공기에 의해 날아가 버려 데브리가 패키지 디바이스의 표면에 부착되는 일은 없다.
한편, 상기 수지 제거 공정은, 예컨대 이하의 가공 조건으로 행해진다.
레이저 광선의 파장 : CO2 레이저(9.2 ㎛∼10.6 ㎛)
반복 주파수 : 100 ㎑
펄스폭 : 10 ㎱∼5 ㎲
평균 출력 : 40 W
집광 스폿 직경 : φ100 ㎛
가공 이송 속도 : 600 ㎜/초
어시스트 가스 : 1 ㎫
전술한 바와 같이 수지 제거 공정에서 조사하는 펄스 레이저 광선은, 피복된 에폭시 수지(24)에 대해 흡수성이 양호한 CO2 레이저가 이용되고, 펄스폭이 수 ㎲ 이하로 짧게 설정되어 있기 때문에, 열확산 기판에 잔사를 남기지 않고 수지를 고속으로 제거할 수 있다.
전술한 수지 제거 공정을 패키지 기판(2)에 미리 정해진 방향으로 형성된 모든 분할 예정 라인(22)을 따라 실시했다면, 유지 테이블(46)을 90도 회동시켜, 유지 테이블(46)에 유지된 패키지 기판(2)에 상기 미리 정해진 방향에 대해 직교하는 방향으로 형성된 분할 예정 라인(22)을 따라 수지 제거 공정을 실시한다.
이상과 같이 하여 수지 제거 공정을 실시했다면, 패키지 기판(2)을 분할 예정 라인(22)을 따라 분할함으로써 개개의 패키지 디바이스를 생성하는 패키지 디바이스 생성 공정을 실시한다. 이 패키지 디바이스 생성 공정은, 전술한 바와 같이 수지 제거 공정이 실시된 패키지 기판(2)을 유지한 유지 테이블(46)을, 도 7의 (a)에서 도시한 바와 같이 제2 레이저 광선 조사 수단(63)의 집광기(632)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시켜, 미리 정해진 레이저 가공홈(241)을 집광기(632) 바로 아래에 위치시킨다. 이때, 도 7의 (a)에서 도시한 바와 같이 패키지 기판(2)은, 레이저 가공홈(241)의 일단[도 7의 (a)에 있어서 좌단]이 집광기(632) 바로 아래에 위치하도록 위치하게 된다. 그리고, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 집광기(632)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선(LB2)의 집광점(P2)을 레이저 가공홈(241)의 바닥면[열확산 기판(21)의 표면] 부근에 맞춘다. 다음으로, 제2 레이저 광선 조사 수단(63)의 집광기(632)로부터 패키지 기판(2)의 열확산 기판(21)에 대해 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 유지 테이블(46)을 도 7의 (a)에 있어서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 미리 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 7의 (b)에서 도시한 바와 같이 레이저 가공홈(241)의 타단[도 7의 (b)에 있어서 우단]이 집광기(632) 바로 아래 위치에 도달했다면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하고, 유지 테이블(46)의 이동을 정지한다(패키지 디바이스 생성 공정). 이와 같이 패키지 디바이스 생성 공정을 실시함으로써, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이 패키지 기판(2)의 열확산 기판(21)은, 레이저 가공홈(241)을 따라 형성되는 레이저 가공홈(211)에 의해 절단된다. 이 열확산 기판 레이저 절단 공정에서는, 도시하지 않은 어시스트 가스 공급 수단을 작동하여 집광기(632)를 구성하는 하우징(633)에 형성된 어시스트 가스 도입구(633c)로부터 공기실(633a)에 어시스트 가스가 공급되어 어시스트 가스 도입구(633c)로부터 펄스 레이저 광선에 의한 가공부에 예컨대 압력이 1 ㎫인 압축 공기가 분사된다. 이 결과, 압축 공기에 포함되는 산소가 펄스 레이저 광선에 의한 가공을 촉진하고, 펄스 레이저 광선에 의해 가공할 때에 발생하는 데브리가 압축 공기에 의해 날아가 버려 데브리가 패키지 디바이스의 표면에 부착되는 일은 없다.
한편, 상기 패키지 디바이스 생성 공정은, 예컨대 이하의 가공 조건으로 행해진다.
레이저 광선의 파장 : YAG 레이저(1.06 ㎛)
반복 주파수 : 20 ㎑
평균 출력 : 150 W
집광 스폿 직경 : φ50 ㎛
가공 이송 속도 : 160 ㎜/초
어시스트 가스 : 1 ㎫
전술한 패키지 디바이스 생성 공정을 패키지 기판(2)에 미리 정해진 방향으로 형성된 모든 레이저 가공홈(241)을 따라 실시했다면, 유지 테이블(46)을 90도 회동시켜, 유지 테이블(46)에 유지된 패키지 기판(2)에 상기 미리 정해진 방향에 대해 직교하는 방향으로 형성된 레이저 가공홈(241)을 따라 패키지 디바이스 생성 공정을 실시한다. 이 결과, 도 7의 (d)에 도시한 바와 같이 패키지 기판(2)은 개개의 패키지 디바이스(230)로 분할된다. 한편, 개개로 분할된 패키지 디바이스(230)는, 유지 테이블(46)의 흡인 유지부(460)에 흡인 유지되어 패키지 기판의 상태로 유지된다. 단, 패키지 기판(2)의 패키지 디바이스를 구성하지 않는 외주부는 유지 테이블(46)에 흡인 유지되어 있지 않기 때문에, 유지 테이블(46)로부터 단재(端材)로서 탈락된다.
전술한 패키지 디바이스 생성 공정에서 조사하는 레이저 광선은, 파장이 대략 1 ㎛인 레이저 광선이 이용되기 때문에, 열확산 기판을 버어를 발생시키지 않고 고속으로 절단할 수 있기 때문에, 품질이 좋은 패키지 디바이스를 생성할 수 있다.
2: 패키지 기판 21: 열확산 기판
22: 분할 예정 라인 23: 디바이스
24: 에폭시 수지 3: 레이저 가공 장치
4: 유지 테이블 기구 46: 유지 테이블
461: 여유홈 462: 흡인 구멍
47: 가공 이송 수단 48: 제1 인덱싱 이송 수단
5: 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구 53: 제2 인덱싱 이송 수단
6: 레이저 광선 조사 유닛
62: 제1 레이저 광선 조사 수단
622: 집광기 624: 집광 렌즈
63: 제2 레이저 광선 조사 수단 632: 집광기
634: 집광 렌즈 64: 집광점 위치 조정 수단
65: 촬상 수단

Claims (2)

  1. 열확산 기판의 표면에 격자형으로 형성된 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 각각 디바이스가 배치되고, 상기 복수의 디바이스를 수지에 의해 피복한 패키지 기판을 분할 예정 라인을 따라 개개의 패키지 디바이스로 분할하는 패키지 기판의 가공 방법으로서,
    펄스폭이 수 ㎲ 이하로 설정된 CO2 레이저의 펄스 레이저 광선을 패키지 기판의 분할 예정 라인을 따라 조사(照射)하여, 상기 복수의 디바이스를 피복한 수지를 분할 예정 라인을 따라 제거함으로써 열확산 기판의 표면을 분할 예정 라인을 따라 노출시키는 수지 제거 공정과,
    파장이 1 ㎛인 레이저 광선을 수지가 제거된 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 열확산 기판을 분할 예정 라인을 따라 분할함으로써 개개의 패키지 디바이스를 생성하는 패키지 디바이스 생성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지 기판의 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열확산 기판은 스테인리스강, 구리를 포함한 금속재로 형성되고, 수지는 에폭시 수지인 패키지 기판의 가공 방법.
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