TW201540679A - 脆性材料基板之反轉裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之反轉裝置，用於反轉於縱方向及橫方向呈陣列地排列形成有功能區域且除了樹脂層以外被裂斷之基板。 其解決手段為：將基板20保持於端材分離載台15上。端材分離載台15，在臂51上具有腔室52與其上部之底板53及彈性板54。臂51呈可以旋轉軸55為中心而旋轉自如。此外，從所保持之基板之上部使擴展載台16接觸。然後使端材分離載台15與擴展載台16在同一旋轉軸往同方向旋轉，藉此一邊保持基板20一邊使其反轉。

Description

脆性材料基板之反轉裝置
本發明係關於一種使用於反轉脆性材料基板之反轉裝置，該脆性材料基板係在半導體基板、陶瓷基板等脆性材料基板上塗布有樹脂層而成。
在專利文獻1中，提及有如下之基板裂斷裝置：藉由對形成有刻劃線之基板，從形成有刻劃線之面之背面，利用裂斷桿沿刻劃線並與面垂直地按壓而進行裂斷。在成為裂斷對象之基板係半導體晶圓、且呈陣列地形成有多個功能區域的情形，首先在基板以於功能區域之間隔著等間隔之方式於縱方向及橫方向形成刻劃線。在裂斷脆性材料基板、取出周圍之端材後，為了破斷樹脂層以完全分離成各晶片，而有必要使基板反轉。在專利文獻2中，揭示有使用機械臂使脆性材料基板反轉之反轉機構。在該反轉操作中，一旦將已刻劃之基板以機械臂配置於架台，藉由改從下方支承而進行反轉。
專利文獻1：日本特開2004-39931號公報
專利文獻2：日本特許第3787489號公報
在脆性材料基板、例如陶瓷基板上，於製造步驟中沿x軸與y軸以一定之間距形成多個功能區域，使用裂斷裝置對在陶瓷基板之上面填 充有矽樹脂之基板進行裂斷。一旦對該基板呈格子狀地形成刻劃線，且進行裂斷，則沿刻劃線僅將陶瓷基板層分離，矽樹脂層仍維持原狀態而殘留。因此雖必須使基板反轉並於矽樹脂層使刻劃伸展，但存在有如下之問題：難以將幾乎分離之基板，即使是一部分亦不會脫落的情況下反轉。
本發明係著眼於如此般之問題而完成，其目的在於：能夠在不使脆性材料基板已裂斷之基板之一部分脫落的情況下，於維持原狀態下反轉。
為了解決該課題，本發明之脆性材料基板之反轉裝置，係對脆性材料基板進行反轉之反轉裝置，該脆性材料基板，係在一面具有功能區域之脆性材料基板上塗布有樹脂，且於該脆性材料基板形成有刻劃線以用於分斷該功能區域；該反轉裝置，具備設置成旋轉自如之第1載台、以在與該第1載台之旋轉軸為相同之旋轉軸與該第1載台重合之方式設置成旋轉自如之第2載台、以及使該第1載台及該第2載台各自獨立地旋轉之第1、第2旋轉機構；該第1載台，具有藉由該第1旋轉機構而旋轉自如的第1臂、及設置於該第1臂之上面的彈性板；該第2載台，具有藉由該第2旋轉機構而旋轉自如的第2臂、及安裝於該第2臂的彈性支承板。
此處，亦可為：該反轉裝置，具有真空吸附裝置；該第1載台，具備安裝於該第1臂且具有凹部之腔室、及設置於該腔室上且具有多個開口之底板；該彈性板，具有安裝於該底板且與該底板之開口對應之開口；該臂，於臂內具有與該腔室連通之導管(duct)，且與該真空吸附裝置連通。
此處，亦可為：該脆性材料基板，係沿著以功能區域位於中 心之方式形成格子狀的刻劃線而被裂斷；該第2載台之彈性支承板，具有與該脆性材料基板相當之寬度，且具有設置於由該格子狀之刻劃線所圍繞之區域之各個中心位置的保護孔。
根據具有如此般之特徵的本發明，將脆性材料基板配置於設置在第1載台上之彈性構件上，且配置於具有從其上部包含功能區域之突出部分般之開口之彈性支承板上，進一步地，使第2載台從上部接觸。而且，能夠藉由利用同軸的旋轉機構使該等載台同時往同方向旋轉，而使脆性材料基板維持原狀態地反轉。此時，由於在2個載台之間夾入基板，因此能夠獲得亦在旋轉中基板之一部分不會脫落的效果。
10‧‧‧基座
11‧‧‧樑
12‧‧‧線性滑件
13‧‧‧搬送頭
14‧‧‧裂斷載台
15‧‧‧端材分離載台
16‧‧‧擴展載台
17‧‧‧擴展機構
20‧‧‧基板
21‧‧‧陶瓷基板
22‧‧‧功能區域
23‧‧‧矽樹脂
24‧‧‧線狀突起
31‧‧‧吊架基座
32‧‧‧吊架
33、34‧‧‧吊架托架
35‧‧‧線性滑件
40‧‧‧頭部
41‧‧‧底板
42‧‧‧彈性片
43‧‧‧導管
44‧‧‧鼓風機
46‧‧‧閂扣機構
47‧‧‧推板
48‧‧‧氣缸
51‧‧‧臂
52‧‧‧腔室
53‧‧‧底板
54‧‧‧彈性板
55‧‧‧旋轉軸
61‧‧‧臂
62‧‧‧匣
63‧‧‧隔片
64‧‧‧海綿
65‧‧‧擴展橡膠
67‧‧‧保持具
圖1，係表示實現本發明之實施形態的搬送機構之整體構成的立體圖。
圖2，係表示實現本發明之實施形態的搬送機構的前視圖。
圖3，係表示由本實施形態之搬送頭所搬送之基板之一例的前視圖及沿A-A線的部分剖面圖。
圖4，係表示本發明之實施形態之搬送頭的立體圖。
圖5，係本實施形態之搬送頭的前視圖。
圖6，係本實施形態之搬送頭的仰視圖。
圖7，係切開本實施形態之搬送頭的一部分而表示的立體圖。
圖8，係表示使用於本實施形態之搬送裝置的集塵機之一例的立體圖。
圖9，係表示使用於本實施形態之推板(push plate)之一例的立體圖。
圖10，係表示本發明之基板反轉裝置之實施形態之端材分離載台與擴 展載台的側視圖。
圖11，係表示本實施形態之搬送頭與端材分離載台、及擴展載台的剖面圖。
圖12，係表示本實施形態之搬送頭與端材分離載台之一部分的剖面圖。
圖13，係表示本實施形態之端材分離載台與擴展載台的立體圖。
圖14，係表示本實施形態之夾入基板並使其旋轉之狀態的立體圖。
圖15，係表示本實施形態之經旋轉後之擴展載台與端材分離載台的側視圖。
針對本發明之實施形態所適用之搬送機構進行說明。圖1係表示實現本實施形態之搬送裝置之整體構成的立體圖，圖2係其前視圖。如該等圖式所示，在基座10上，樑11藉由支柱而與基座10之上面平行地保持，在此樑11之側方設置線性滑件12。線性滑件12使搬送頭13沿樑11自在地動作。在基座10上，如圖1、圖2所示，設置有對脆性材料基板(以下，簡稱基板)進行裂斷的裂斷載台14、使用於端材分離的第1載台即端材分離載台15、及使用於樹脂層之分離的第2載台即擴展載台16。搬送頭13從裂斷載台14吸引基板並往圖中右方之端材分離載台15搬送。
針對在本發明之實施形態中成為反轉對象之基板進行說明。基板20，如於圖3表示前視圖及其部分剖面圖般，為在陶瓷基板21上於製造步驟中沿x軸與y軸以一定之間距形成有多個功能區域22的基板。該功能區域22，例如為具有作為LED之功能的區域，在各功能區域，用於LED之圓形晶體(lens)形成於各個表面。在該基板之上面填充矽樹脂23，但 為了使該矽樹脂23留置於形成有LED之功能區域22之範圍，在功能區域22外側之周圍形成有較陶瓷基板21之表面稍高的線狀突起24。在填充矽樹脂23時，有時會有矽樹脂23到達線狀突起24之上面或其外側的情況。
而且，為了就各功能區域進行分斷而成為LED晶片，在對基板20進行裂斷前，藉由刻劃裝置以各功能區域位於中心之方式，並以縱方向之刻劃線Sy1~Syn與橫方向之刻劃線Sx1~Sxm相互正交之方式進行刻劃。
經刻劃之基板20在圖2所示之裂斷載台14中，以形成有晶體之面為上面，並藉由未圖示之裂斷裝置沿刻劃線Sx1~Sxm’、刻劃線Sy1~Syn’將其裂斷。經裂斷後的基板20為僅陶瓷基板21層沿刻劃線分斷，而矽樹脂23層尚未被裂斷。亦即，基板20僅藉由表面較薄的矽樹脂23層而成為連接的狀態，而在線狀突起24內側具有排列於x、y軸之多個功能區域的部分與成為外周端材之不要的部分。
接著，針對用於吸引該基板20並進行搬送之搬送頭13進行說明。圖4係表示搬送頭13之立體圖，圖5係其側視圖，圖6係其仰視圖，圖7係切除搬送頭13之一部分而表示之立體圖。
如圖4所示般，搬送頭13，於大致正方形狀之水平方向之吊架基座31垂直地連接有大致L字狀之吊架32。在吊架32之側方連接有長方形狀之吊架托架33，在吊架托架33進一步地以重合其面之方式安裝有長方形狀之吊架托架34，在吊架托架34設置可上下移動自如的線性滑件35。在線性滑件35之下方設置頭部40。線性滑件35係於上方向與下方向之兩方向分別具有流入空氣流之流入口，藉由切換其流入而使頭部40上下移動自如的升降機構。此外，線性滑件35只要是能夠使頭部40升降者即可， 並不僅只為藉由空氣流之流入而使其上下移動者，亦可為利用馬達等而使其上下移動者。
頭部40係直方體狀的筐體，筐體內部為空洞，下面開放。而且如圖7所示般，在下面設置底板41。底板41係下面為平坦的金屬製構件，例如為鋁製。在底板41以與經裂斷之基板20之功能區域22對應的方式，等間隔地設置有呈陣列地排列於xy方向之多個開口。該等開口設成為分別大於晶體之徑長。此外，亦在與基板20之功能區域22之外周端材對應的部分，設置有沿外周之開口。
在底板41下面安裝有薄的彈性片42。彈性片42係平坦的橡膠製之平板。而且，如圖6所示般，亦在彈性片42以與成為搬送對象之基板20之各功能區域22對應之方式於x方向及y方向等間隔地具有開口，進一步地在與其周圍之線狀突起24對向的部分具有四角形之環狀凹部。此外，亦在與基板20之功能區域22之外周端材對應的部分，於環狀凹部之外側設置有沿外周之開口。該等開口在重合底板41與彈性片42時成為同一位置。此處，底板41之開口及彈性片42之開口設成為較形成於功能區域22之LED之晶體的徑長稍大的徑長，且在吸引經裂斷之基板20時，構成為功能區域22之晶體不直接與彈性片42接觸。
接著，在該頭部40之一側面，安裝有導管43，在導管43之前端連結有圖8所示之集塵機之鼓風機(blower)44。此外，於此處雖使用集塵機，但亦可使用鼓風機44單體。在基板20已接觸彈性片42的狀態下，一旦驅動鼓風機44並透過導管43吸引空氣，則從底板41、彈性片42之開口吸引空氣，且能夠吸引基板20。此外，藉由未圖示之切換部將空氣流從 流入切換成流出，藉此能夠切換成使空氣從彈性片42之開口噴出的狀態。
而且，在該頭部40之四側之側壁設置有多個閂扣(latch)機構46。閂扣機構46係為了在頭部40之下面將底板41與彈性片42設成為一體並保持成裝卸自如，並且在彈性片42之橡膠已劣化的情形時能夠容易地更換。此外，該閂扣機構46亦可設於頭部40之至少平行之一對側壁。
在頭部40之下部外周，呈上下移動自如地設置圖9所示之框狀的推板47。推板47，係在已將基板20保持於頭部40與端材分離載台15之間的狀態下，藉由使推板47下降，將基板20周圍不要的部分作為端材而分離者。推板47係與基板20周圍之端材部分相當的尺寸大小的框狀構件。此外如圖示般，構成為上面係一定之高度，一對相對向之邊47a、47b之厚度較厚，與此呈直角的相對向之二邊47c、47d之厚度較薄。
接著，針對推板47之升降機構進行說明。頭部40之側壁之中，在除了連結導管43之一個側壁以外的相互平行之2個側壁，設置氣缸48以作為升降機構。氣缸48，如圖5所示般具有以螺栓固定於頭部40之側壁的本體部48a、上下移動自如之平板狀的連結構件48b、及與其連接之框狀的連結構件48c。此外，在連結構件48c之下方呈上下移動自如地連結有推板47。
接著針對使用於端材之分離及基板之反轉的端材分離載台15進行說明。端材分離載台15，如圖10~圖12所示，在臂51上具有長方形狀之腔室52與其上部的底板53、及與此幾乎相同形狀之彈性板54。在腔室52之中央部分形成有大凹部，且與形成於臂51內部之導管51a連通。底板53係與經裂斷之基板之全功能區域相當的長方形狀之平板，但較佳為稍 微小於全功能區域。底板53例如為鋁製。在底板53以與各功能區域22對應之方式設置有呈陣列地排列於xy方向之多個開口。
在底板41之上面貼附有彈性板54。彈性板54係與相當於基板20之全功能區域的長方形狀區域相當的形狀之橡膠製等平板，但較佳為稍微小於全功能區域。在彈性板54除了4個邊的外周部外，設置有底板53之開口、亦即以與經裂斷之基板之功能區域對應之方式呈陣列地排列於xy方向之多個開口。較佳為彈性板54上面之緣的部分為稍微彎曲之構造。
此外，該彈性板54與底板53之開口均設成為與各功能區域22對應，因此能夠在重合時使外部空氣通過該等開口而流通於腔室52之凹部。在臂51內部之導管51a透過未圖示之管與真空吸附裝置連結，且藉由驅動真空吸附裝置而能夠使空氣從彈性板54之開口噴出或進行吸引。
此外，該臂51構成為可以旋轉軸55為中心而從圖10之狀態往順時針方向旋轉自如180°。在該軸上設置有使臂51與其上部之腔室52、底板53及彈性板54一起旋轉之旋轉機構。旋轉機構只要是能夠使臂51旋轉180°者即可，可為旋轉汽缸，或亦可為由馬達與減速齒輪所構成者。
接著，針對於基板20之反轉及對矽樹脂23層進行裂斷時所使用之擴展載台16，使用圖10、圖11、圖13進行說明。擴展載台16，如圖11所示般，具有臂61與安裝於臂61之直方體狀之匣(cartridge)62。匣62係在其四個角落具有L字形之柱狀部，且在其內側保持隔片(spacer)63、海綿(sponge)64及擴展橡膠65者。隔片63及擴展橡膠65係與基板之功能區域相當之尺寸大小的平板，擴展橡膠65係橡膠製之彈性支承板。在擴展橡膠65，以與經裂斷之基板20之功能區域22對應之方式，等間隔地設置有呈陣 列地排列於xy方向之多個開口。該開口設成為較形成於功能區域22之LED晶體之徑長稍大之徑長，且構成為在吸引經裂斷之基板20時，功能區域22之晶體不與擴展橡膠65直接接觸。
而且在圖11中，於擴展橡膠65之下面設置與匣幾乎相同形狀之框狀之平坦的按壓板66。按壓板66藉由螺栓而與匣62連接，防止隔片63或海綿64、擴展橡膠65之脫落。
此外，臂61構成為可以與臂51之旋轉軸55相同之旋轉軸為中心而旋轉自如180°。而且設置使臂61與匣62或隔片63、海綿64及擴展橡膠65一起旋轉之旋轉機構。旋轉機構只要是能使臂61旋轉180°者即可，可為旋轉汽缸，亦可為由馬達與減速齒輪所構成者。而且，在基座10上，如圖13所示般，設有保持具67。保持具67係在使擴展載台之臂61往順時針方向旋轉180°時，在其位置支承臂61之下面者。
接著，針對將該基板20從裂斷載台14往端材分離載台15搬送，且使其反轉之動作進行說明。首先，使搬送裝置之搬送頭13於裂斷載台14上之基板20之正上方移動，使頭部40下降以與基板20相合。而且以使頭部40最下部之彈性片42之開口與LED之晶體對應的方式進行定位。接著，一旦驅動鼓風機44並透過導管43吸引空氣，則從底板41、彈性片42之開口吸引空氣，且能夠吸引與彈性片42接觸之基板20。此處，在從彈性片42之開口吸引空氣時，即使產生了空氣漏洩，空氣亦始終從開口往內部流入，因此能夠吸引基板20。而且，藉由將搬送頭13往上升，能夠將經裂斷之基板20在維持原狀態下往上升。
在該狀態下藉由線性滑件12使搬送頭13整體移動，藉此能 夠將基板20搬送至所欲的位置。以如此方式，如圖10所示般在使搬送頭13往端材分離載台15之正上方移動後，使頭部40藉由線性滑件35而下降。然後，保持於頭部40下面的基板20與端材分離載台15之上部接觸，其功能區域22以成為分別與彈性板54之開口對應之位置的方式定位並停止下降。然後，在基板20之下面已與彈性板54接觸之狀態下透過臂51吸引空氣，藉此能夠將基板20保持於端材分離載台15上。此時可為使鼓風機44維持動作，或亦可使其停止。
接著，針對端材分離時之動作進行說明。首先，藉由從推板47之升降機構之氣缸48吹出空氣，能夠使頭部15下部之推板47下降。一旦使推板47以與基板20平行地下降，則首先藉由厚度較厚之邊47a、47b而僅基板20之功能區域外側之細長的周邊部分承受向下之壓力，分離而成為端材。進一步地若繼續下降，則藉由厚度較薄之二邊47c、47d而基板20之功能區域外側之細長的周邊部分承受下降之壓力而分離成為端材。圖13表示經分離之4片端材。如此般利用以推板47進行按壓之類的一次的下降操作，能夠將基板20周圍之端材完全分離。此時基板20周圍相鄰接之邊並未同時分離成為端材。此外，彈性板54稍微小於推板47，其上面之緣部分彎曲。因此能夠在不損傷基板20之功能區域的情況下，在短時間內完全分離周圍的端材。
之後，在從臂51吸引空氣之狀態下，從鼓風機44噴出空氣，使頭部40上升。藉此頭部40從基板20分離。在使頭部40上升之狀態下，藉由線性滑件12使搬送頭13往圖2左方移動，而藉此返回至原本狀態。
以如此方式使頭部40從端材分離載台15上方遠離後，使擴 展載台16之臂61旋動，使擴展橡膠65接觸於端材分離載台15上部之基板20之上面。圖13係表示該狀態之圖式。此時，以晶體不接觸擴展橡膠65之開口內壁的方式定位。而且將基板20夾入於端材分離載台15與擴展載台16之間。在該狀態下，使臂51及臂61沿同一旋轉軸如圖14所示般旋轉。據此，能夠在利用端材分離載台15與擴展載台16完全地保持基板20之狀態下反轉，在旋轉途中基板20不會脫落。圖15係使該等載台旋轉180°，且擴展載台16之下面由保持具67支承之狀態。
以如此方式結束旋轉後，透過端材分離載台15之臂51之導管從彈性板54之開口噴出空氣，使基板20從端材分離載台15分離。接著，僅使端材分離載台15反方向旋轉180°，返回至原本位置。藉此雖在擴展載台16上保持基板20，但基板20之上部呈開放之狀態。
在該實施形態中，雖針對使擁有於上面具有晶體之功能區域的LED基板之LED晶片反轉的例子進行說明，但本發明不僅適用於在表面具有晶體之晶片，尤其亦可適用於具有未有任何突出之功能區域的晶片，此外亦可適用於擁有具有晶體以外之突起物之功能區域的脆性材料基板。
進一步地在該實施形態中，雖針對在陶瓷基板塗布有矽樹脂之脆性材料基板進行說明，但亦可為其他各種材質層之基板。例如亦可為對玻璃基板積層有偏光板等層者。
此外在上述之實施形態中，為了亦使用於端材之切離與樹脂層之分離，而將第1載台設為端材分離載台，將第2載台設為擴展載台而進行說明，但僅使用於反轉之情形則無須共用端材分離或擴展。
本發明能夠利用一對載台夾入僅裂斷脆性材料基板之陶瓷 基板而成之基板並使其反轉，能夠於基板製造時使用。
10‧‧‧基座
15‧‧‧端材分離載台
16‧‧‧擴展載台
17‧‧‧擴展機構

Claims (3)

  1. 一種脆性材料基板之反轉裝置，係對脆性材料基板進行反轉，其特徵在於：該脆性材料基板，係在一面具有功能區域之脆性材料基板上塗布有樹脂，且於該脆性材料基板形成有刻劃線以用於分斷該功能區域；該反轉裝置，具備：設置成旋轉自如之第1載台、以在與該第1載台之旋轉軸為相同之旋轉軸與該第1載台重合之方式設置成旋轉自如之第2載台、以及使該第1載台及該第2載台各自獨立地旋轉之第1、第2旋轉機構；該第1載台，具有藉由該第1旋轉機構而旋轉自如的第1臂、及設置於該第1臂之上面的彈性板；該第2載台，具有藉由該第2旋轉機構而旋轉自如的第2臂、及安裝於該第2臂的彈性支承板。
  2. 如申請專利範圍第1項之脆性材料基板之反轉裝置，其中，該反轉裝置，具有真空吸附裝置；該第1載台，具備安裝於該第1臂且具有凹部之腔室、及設置於該腔室上且具有多個開口之底板；該彈性板，具有安裝於該底板且與該底板之開口對應之開口；該臂，於臂內具有與該腔室連通之導管，且與該真空吸附裝置連通。
  3. 如申請專利範圍第1項之脆性材料基板之反轉裝置，其中，該脆性材料基板，係沿著以功能區域位於中心之方式形成格子狀之刻劃線而裂斷； 該第2載台之彈性支承板，具有與該脆性材料基板相當之寬度，且具有設置於由該格子狀之刻劃線所圍繞之區域之各個中心位置的保護孔。
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