TW201511113A

TW201511113A - 封裝基板之加工方法

Info

Publication number: TW201511113A
Application number: TW103123332A
Authority: TW
Inventors: Nobukazu Dejima; Kunimitsu Takahashi; Saki Kimura; Masaya Takeuchi
Original assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2015-03-16
Also published as: JP6199659B2; JP2015037145A; TWI611474B

Abstract

本發明的課題是提供一種可以在不使封裝基板之品質降低的情況下將封裝基板分割成一個個封裝裝置的封裝基板之加工方法。解決手段為將在熱擴散基板表面以形成格子狀之分割預定線所劃分而成的複數個區域中分別配置有裝置，並將複數個裝置以合成樹脂層被覆之封裝基板沿著分割預定線分割成一個個封裝裝置的封裝基板之加工方法，其包含，透過將封裝基板的熱擴散基板側以保持機構保持，並將切削刀定位於分割預定線同時切入進給至熱擴散基板的表面附近，且沿著分割預定線進行切削的作法，以沿著分割預定線形成切削溝之切削溝形成步驟，以及透過將實施過切削溝形成步驟之封裝基板的熱擴散基板側以保持機構保持，並沿著依分割預定線形成之該切削溝照射雷射光線的作法，以沿該切削溝將熱擴散基板切斷之熱擴散基板切斷步驟。

Description

封裝基板之加工方法

發明領域

本發明是有關於將在熱擴散基板的表面以形成格子狀之分割預定線所劃分而成的複數個區域中分別配置有裝置，並將該複數個裝置以合成樹脂層被覆之封裝基板沿著分割預定線分割的封裝基板之加工方法。

發明背景

為了避免IC、LSI、功率裝置(Power Device)等裝置，因發熱而導致功能低下，而有將其配置在稱為散熱器(heat sink)之熱擴散基板上使用的狀況。像這樣在熱擴散基板上配置有裝置的封裝裝置，是藉由將在熱擴散基板的表面上配置有複數個裝置的封裝基板分割而製造。又，熱擴散基板，是由不鏽鋼、銅等金屬，或氮化鋁等熱傳導率高的陶瓷所製成(參照例如，專利文件1)。

封裝基板，是在熱擴散基板表面透過黏合劑以保有和分割預定線形成的預定間隔的方式配置複數個裝置，同時以將和分割預定線形成的預定間隔填滿的方式被覆合成樹脂而構成。

為了沿分割預定線將上述封裝基板切斷並分割成一個個的封裝裝置，會使用稱為切割機(dicer)之具備切削刀之切削裝置。

又，沿著分割預定線切斷封裝基板的方法，也有應用沿著分割預定線照射雷射光線的方法。

先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2009-224683號公報

發明概要

而且，以具備切削刀之切削裝置沿著分割預定線切斷封裝基板時，當熱擴散基板是以金屬製成時，會產生毛邊而有使封裝裝置之品質降低的問題。又，當熱擴散基板是以陶瓷製成時，則切削困難，加工速度變慢而有生產性差的問題。

另一方面，藉由沿著封裝基板的分割預定線照射雷射光線，以沿著分割預定線將封裝基板切斷的方法中，會因為合成樹脂溶融而有使封裝裝置的品質明顯降低的問題。

本發明是有鑒於上述事實而作成者，其主要技術課題為，提供一種可以在不使封裝裝置的品質降低的情況下將封裝基板分割成一個個封裝裝置的封裝基板之加工方法。

為解決上述主要的技術課題，根據本發明所提供的封裝基板之加工方法，為將在熱擴散基板的表面以形成格子狀之分割預定線所劃分而成的複數個區域中分別配置有裝置，並將該複數個裝置以合成樹脂層被覆之封裝基板沿著分割預定線分割成一個個封裝裝置的封裝基板之加工方法，其特徵在於，該加工方法包含：切削溝形成步驟，是透過將封裝基板的熱擴散基板側以保持機構保持，並將切削刀定位於分割預定線同時切入進給至熱擴散基板的表面附近，且沿著分割預定線進行切削的作法，以沿著分割預定線形成切削溝；以及熱擴散基板切斷步驟，是透過將實施過該切削溝形成步驟之封裝基板的熱擴散基板側以保持機構保持，並沿著依分割預定線而形成之該切削溝照射雷射光線的作法，以沿該切削溝將熱擴散基板切斷。

在上述熱擴散基板切斷步驟中用於保持封裝基板的保持機構具備，在和封裝基板之分割預定線對應的區域中形成有退刀溝，同時在以該退刀溝所劃分而成的複數個區域中分別設有吸引孔的保持台，且是以將封裝基板的熱擴散基板側吸引保持於該保持台上的狀態實施上述熱擴散基板切斷步驟。

本發明的封裝基板之加工方法，包含透過將封裝基板的熱擴散基板側以保持機構保持，並將切削刀定位於分割預定線同時切入進給至熱擴散基板的表面附近，且沿著分割預定線進行切削的作法，以沿著分割預定線形成切削溝之切削溝形成步驟，以及透過將已實施過該切削溝形成步驟之封裝基板的熱擴散基板側以保持機構保持，並沿著依分割預定線形成之該切削溝照射雷射光的作法，以沿該切削溝將熱擴散基板切斷之熱擴散基板切斷步驟，因為熱擴散基板切斷步驟，不是以切削刀進行切斷而是以雷射加工進行切斷，因此即使熱擴散基板是由金屬所製成，也不會有產生毛邊的情形，因而可解決使封裝裝置之品質降低的問題。

又，根據本發明的封裝基板之加工方法，因為熱擴散基板切斷步驟，不是以切削刀進行切斷而是以雷射加工進行切斷，因此即使熱擴散基板是由陶瓷所製成，也可以圓滑地切斷，而可使生產性變得良好。

2‧‧‧封裝基板

21‧‧‧熱擴散基板

21a‧‧‧表面

211‧‧‧雷射加工溝

22‧‧‧分割預定線

23‧‧‧裝置

24‧‧‧合成樹脂

241‧‧‧切削溝

3‧‧‧切削裝置

31、41‧‧‧保持台

311‧‧‧吸附夾頭支持台

312‧‧‧吸附夾頭

32‧‧‧切削機構

321‧‧‧轉軸殼體

322‧‧‧旋轉軸

323‧‧‧切削刀

323a、X、X1、Y、Z1、Z2‧‧‧箭形符號

33、43‧‧‧攝像機構

4‧‧‧雷射加工裝置

410‧‧‧吸引保持部

411‧‧‧退刀溝

412‧‧‧吸引孔

42‧‧‧雷射光線照射機構

421‧‧‧套殼

422‧‧‧聚光器

424‧‧‧輔助氣體噴射機構

LB‧‧‧脈衝雷射光線

P‧‧‧聚光點

圖1(a)、(b)為以本發明的封裝基板之加工方法加工之封裝基板的立體圖及截面圖。

圖2為顯示本發明的封裝基板之加工方法中用於實施切削溝形成步驟的切削裝置之主要部位的立體圖。

圖3(a)~(c)為本發明的封裝基板之加工方法的切削溝形成步驟的說明圖。

圖4為顯示本發明的封裝基板之加工方法中用於實施熱擴散基板切斷步驟的雷射加工裝置之主要部位的立體圖。

圖5為顯示在圖4所示之雷射加工裝置之保持台上保持有已實施過切削溝形成步驟的封裝基板之狀態的立體圖。

圖6(a)~(c)為本發明的封裝基板之加工方法中的熱擴散基板切斷步驟之說明圖。

用以實施發明之形態

以下，針對本發明的封裝基板之加工方法的較佳實施形態，參照附圖，以進一步詳細地作說明。

圖1的(a)和(b)中顯示了作為被加工物的封裝基板的立體圖及截面圖。圖1的(a)及(b)中所示的封裝基板2，是在由厚度為0.3mm的不鏽鋼鋼板所形成之熱擴散基板21之表面21a，透過黏合劑以保有和格子狀的分割預定線22形成的預定間隔的方式，配置複數個IC、LSI、功率裝置等裝置23，同時以將和分割預定線22形成的預定間隔填滿的方式被覆合成樹脂24而構成。

為了沿著複數條分割預定線22分割上述封裝基板2，首先是實施切削溝形成步驟，透過將封裝基板2的熱擴散基板21側以保持機構保持，並將切削刀定位於分割預定線同時切入進給至熱擴散基板21的表面附近，且沿著分割預定線22進行切削的作法，以沿著分割預定線22形成切削溝。這個切削溝形成步驟是使用圖2所示之切削裝置實施。圖2所示之切削裝置3具備作為保持被加工物之保持機構的保持台31、用於切削該保持台31上所保持之被加工物的切削機構32，以及用於拍攝保持台31上所保持之被加工物的攝像機構33。保持台31是形成為矩形，並具備吸附夾頭支持台311，及裝設於該吸附夾頭支持台311上之吸附夾頭312，且形成為以圖未示之吸引機構將上述封裝基板2保持於為該吸附夾頭312之表面的載置面上。又，保持台31是藉由圖未示之旋轉機構而構成為可旋轉。如此所構成之保持台31形成為，可藉由圖未示之切削傳送機構使其在圖2之以箭形符號X所示的加工傳送方向上移動，同時可藉由圖未示之分度傳送機構使其在以箭形符號Y所示之分度傳送方向上移動。

上述切削機構32，包含實質上配置成水平之轉軸殼體321、被該轉軸殼體321支撐成旋轉自如的旋轉軸322，以及裝設於該旋轉軸322前端部之厚度為200μm的切削刀323，並形成為藉由配置於轉軸殼體321內之圖未示的伺服馬達使旋轉軸322沿箭形符號323a所示的方向旋轉。

上述攝像機構33是由顯微鏡及CCD攝影機等光學機構所構成，並可將所拍攝之影像訊號傳送至圖未示之控制機構。

以下，將就使用上述切削裝置3實施的切削溝形成步驟進行說明。

切削溝形成步驟，首先是將上述封裝基板2的熱擴散基板21側載置於保持台31之為吸附夾頭312表面的載置面上，並藉由作動圖未示之吸引機構而將封裝基板2吸引保持於保持台31上(晶圓保持步驟)。因此，保持於保持台31上的封裝基板2，是將裝置23及合成樹脂24側變成上側。如此進行，就可以將保持封裝基板2的保持台31，藉由圖未示之切削傳送機構定位於攝像機構33的正下方。

將保持台31定位於攝像機構33的正下方後，可以藉由攝像機構33及圖未示之控制機構實行用於檢測封裝基板2的應切削加工之加工區域的校準作業。亦即，攝像機構33及圖未示之控制機構，可實行用於使在封裝基板2上沿預定方向形成的分割預定線22和切削刀323進行位置對齊的型樣匹配(pattern matching)等的影像處理，而完成切削區域的校準(校準步驟)。又，對於在封裝基板2上所形成之在相對於上述預定方向為直交的方向上延伸的分割預定線22，也是同樣地完成切削區域之校準。

如上所述地進行，而執行了用於檢測出保持於保持台31上之封裝基板2的切削區域之校準後，可將保持封裝基板2的保持台31移動至切削作業區域，並如圖3(a)所示地將預定的分割預定線22的一端(圖3(a)的左端)定位於切削刀323的正下方。然後，一邊使切削刀323沿箭形符號323a所示的方向旋轉，一邊進一步將切削刀323從2點鏈線所示之退避位置朝箭形符號Z1所示之方向進行預定量的切入進給。這個切入進給位置，位於熱擴散基板21的表面附近，且在圖示之實施形態中是設定成使切削刀323之外周緣到達熱擴散基板21的表面(上表面)的深度處。如此進行，當實施了切削刀323的切入進給後，使保持台31在圖3(a)中朝箭形符號X1所示的方向以預定之切削傳送速度移動，如圖3(b)所示，將形成於保持台31所保持之封裝基板2上的分割預定線22的另一端(圖3(a)的右端)傳送到比切削刀323的正下方稍稍偏左側處之後，使保持台31停止移動，同時使切削刀 323朝箭形符號Z2所示的方向上升到以實線所示的退避位置處。其結果為，在封裝基板2上會如圖3(c)所示地沿分割預定線22切削合成樹脂24而形成寬度為200μm的切削溝241(切削溝形成步驟)。

再者，上述切削溝形成步驟，是以例如，以下的加工條件進行。

切削刀之厚度：200μm

切削刀之直徑：52mm

切削刀之旋轉速度：20000rpm

切削傳送速度：100mm/秒

當已沿著在封裝基板2的預定方向上形成的所有的分割預定線22都實施過上述之切削溝形成步驟後，可使保持台31旋轉90度，在保持台31所保持之封裝基板2上沿著在相對於上述預定方向為直交的方向上延伸的分割預定線22實施切削溝形成步驟。

當已實施過上述之切削溝形成步驟後，可實施熱擴散基板切斷步驟，透過將封裝基板2的熱擴散基板21側以保持機構保持，並沿著依分割預定線22形成之切削溝241照射雷射光線的作法，以沿著切削溝241將熱擴散基板21切斷。這個熱擴散基板切斷步驟是使用圖4所示之雷射加工裝置實施。圖4所示之雷射加工裝置4具備作為保持被加工物之保持機構的保持台41、對該保持台41上所保持之被加工物照射雷射光線的雷射光線照射機構42，以及用於拍攝保持台41上所保持之被加工物的攝像機構43。保持台41是形成為矩形，且在其表面中央部有突出設置之用於吸引保持上述封裝基板2的吸引保持部410。吸引保持部410的上表面(保持面)在與封裝基板2上所形成的分割預定線22對應的區域有形成格子狀的退刀溝411。再者，是將退刀溝411的寬度形成為1mm以上，而形成為可將形成在封裝基板2的切削溝241定位於預定範圍內。又，吸引保持部410中，以分割預定線22所劃分而成的複數個區域中分別形成有吸引孔412，並可將這個吸引孔412連通到圖未示的吸引機構。再者，保持台41是藉由圖未示之旋轉機構而構成為可旋轉。如此所構成之保持台41形成為，可藉由圖未示之加工傳送機構使其在圖4之以箭形符號X所示之加工傳送方向上移動，同時可藉由圖未示之分度傳送機構使其在以箭形符號Y所示之分度傳送方向上移動。

上述雷射光線照射機構42包含實質上配置成水平的圓筒狀的套殼421。套殼421內配置有具備圖未示之脈衝雷射光線發射器及重複頻率設定機構的脈衝雷射光線發射機構。在上述套殼421的前端部，裝設有用於將由脈衝雷射光線發射機構所發射之脈衝雷射光線聚光的聚光器422。又，圖示之實施形態中的雷射光線照射機構42具有可將以從聚光器422照射出來的脈衝雷射光線進行加工時所產生之碎片吹走的輔助氣體噴射機構424。再者，雷射光線照射機構42具備用於調整以聚光器422聚光的脈衝雷射光線的聚光點位置的聚光點位置調整機構(圖未示)。

在構成上述雷射光線照射機構42之套殼421的前端部所裝設的攝像機構43，是由顯微鏡及CCD攝影機等光學機構所構成，並可將所拍攝之影像訊號傳送至圖未示之控制機構。

為了使用上述雷射加工裝置4實施熱擴散基板切斷步驟，如圖5所示，是將實施過上述切削溝形成步驟之封裝基板2的熱擴散基板21側載置於保持台41之為吸引保持部410的上表面之保持面上。然後，藉由作動圖未示之吸引機構，就可將封裝基板2吸引保持於保持台41上(封裝基板保持步驟)。此時，可藉由作用於設置在保持台41之吸引保持部410的複數個吸引孔412之負壓而將一個個封裝裝置23確實地吸引保持住。如此進行，將被吸引保持於保持台41上的封裝基板2，變成沿著分割預定線22切削合成樹脂24而形成之切削溝241在上側。

當如上所述地實施過封裝基板保持步驟後，吸引保持封裝基板2的保持台41，會藉由圖未示之切削傳送機構定位到攝像機構43的正下方。當將保持台41定位於攝像機構43的正下方後，可實行藉由攝像機構43及圖未示之控制機構檢測封裝基板2之應雷射加工之加工區域的校準作業。亦即，使攝像機構43及圖未示之控制機構，在封裝基板2上沿著分割預定線22拍攝所形成之切削溝241，並實施確認切削溝241是否與X軸方向及Y軸方向平行的校準作業。如果，分割預定線22與X軸方向及Y軸方向不平行時，可作動圖未示之旋轉驅動機構以將保持於保持台41的封裝基板2上所形成之切削溝241調整成與X軸方向及Y軸方向平行(校準步驟)。

當如上述地實施過校準步驟後，如圖6(a)所示，將保持台41移動至照射雷射光線之雷射光線照射機構42的聚光器422所在的雷射光線照射區域，並將預定之切削溝241定位於聚光器422的正下方。此時，如圖6(a)所示，可將封裝基板2定位成切削溝241的一端(圖6(a)之左端)位於聚光器422的正下方。然後，如圖6(c)所示，將從聚光器422照射出來的脈衝雷射光線LB的聚光點P對準切削溝241的底面(熱擴散基板21的表面)附近。接著，一邊從雷射光線照射機構42的聚光器422照射對封裝基板2的熱擴散基板21具有吸收性波長的脈衝雷射光線，一邊使保持台41在圖6(a)朝箭形符號X1所示之方向以預定的加工傳送速度移動。並且，如圖6(b)所示，於切削溝241的另一端(圖6(b)之右端)到達聚光器422的正下方位置後，停止脈衝雷射光線的照射同時停止保持台41的移動(熱擴散基板切斷步驟)。藉由像這樣實施熱擴散基板切斷步驟，就能如圖6(c)所示，透過沿著切削溝241形成之雷射加工溝211將封裝基板2的熱擴散基板21切斷。在這個熱擴散基板切斷步驟中，可作動輔助氣體噴射機構424，以將例如，壓力為1MPa的空氣噴射到透過從聚光器422照射出來的脈衝雷射光線而形成的加工部處。其結果為，可將以脈衝雷射光線加工時所產生的碎片吹走並推入形成於保持台41之退刀溝411中。因此，不會有以脈衝雷射光線加工時所產生的碎片附著在封裝裝置之表面的情形。

再者，上述熱擴散基板切斷步驟，是以例如，以下之加工條件進行。

雷射光線波長：1μm

重複頻率：18kHz

平均輸出：150W

聚光點點徑：φ50μm

加工傳送速度：160mm/秒

當已在封裝基板2上沿在預定方向上形成的所有切削溝241都實施過上述熱擴散基板切斷步驟後，使保持台41轉動90度，並於保持台41所保持之封裝基板2上沿著在相對於上述預定方向為直交的方向上形成的切削溝241實施熱擴散基板切斷步驟。其結果為，可將封裝基板2分割成一個個的封裝裝置。再者，分割後之一個個封裝裝置會受到保持台41的吸引保持部410吸引保持而得以封裝基板的狀態被維持。但是，封裝基板2中不是用於構成封裝裝置的外周部因為沒有受到保持台41吸引保持，所以會形成邊料從保持台41脫落。

上述之熱擴散基板切斷步驟，因為並非以切削刀切斷而是藉由雷射加工切斷，因此即使熱擴散基板21是用金屬製成的，也不會有產生毛邊的情形，而可解決使封裝裝置之品質降低的問題。

而且，熱擴散基板切斷步驟，因為並非以切削刀切斷而是藉由雷射加工切斷，所以即使熱擴散基板21是用陶瓷製成的，也可以圓滑地切斷，而可使生產性變好。

以上，雖然是以圖示之實施形態為基礎說明本發明，但是本發明並非僅受限於實施形態者，並可在本發明之主旨範圍內做種種變更。例如，雖然在上述之實施形態中顯示了將切削裝置3的保持台31和雷射加工裝置的保持台41分別做成不同構造之例，但是將切削裝置3的保持台31做成與雷射加工裝置的保持台41相同的構造亦可。