TWI397357B - 用雷射以銳角切割電子元件之載具的方法與裝置 - Google Patents

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Description

用雷射以銳角切割電子元件之載具的方法與裝置
本發明相關於一種切割電子元件之實質扁平載具的方法，其用雷射射束以相互交換該雷射射束及載具，本發明亦相關一種用雷射射束來切割電子元件之實質扁平載具的裝置，該裝置包含：保持器，用以保持被雷射射束切割之電子元件的扁平載具；雷射源，用以產生雷射射束；框架，用以連接保持器及雷射源；以及控制裝置，用以將由雷射源所產生之雷射射束與保持器相互交換。
以雷射射束來切割電子元件之電子載具係熟知之技術，其中應用該技術係為了要從更大的載具(亦稱為板或引線架)來釋放片段。針對諸如鋸解法及碾磨法之多種傳統的加工法，雷射射束切割法是另一種選擇。以雷射將片段自載具分離將提供若干有效的優點，例如相對於片段形狀之更大釋出自由度，以及能執行乾式分離操作，此乾式分離操作相對於可能存在於釋出之載具片段上的一般對液體敏感的電子元件而言尤其重要。相較於傳統的分割，雷射切割法之進一步優點在於，因為製造出相當小的切割寬度而只會產生少許的廢棄物。而現有之電子元件的實質扁平載具之雷射切割法的缺點在於，雷射切割之形式並非完全地可控制或產生非預期的結果。
美國專利申請案號US 2004/164060描述一種方法和設備，其使用雷射射束鑽孔穿透印刷電路板。在幅射一雷射 射束垂直於該板之該表面(步驟a)之後，侅雷射射束被用以(在步驟b中)從相對於該垂直方向傾斜一角度之方向幅射該板。步驟b接著自複數個方向被重複直到該孔的上部和下部的直徑變成實質上彼此相等。該預定角度為自垂直於該板的方向所測得約2至5度傾斜的一角度。該雷射射束之改變的角度係藉由使用透鏡和面鏡來實行，特別是電流鏡(Galvano mirror，GM)之調節裝置。不同於該第一垂直雷射射束，該第二傾斜雷射射束係行進通過一聚光鏡的外周圍部分。然而該方法僅適用於鑽孔。
美國專利申請案號US 2002/17089關於加工一基板以形成一通孔或穿透孔洞。為了避免熱損害，使用一氣體。此申請案係關於切割該基板。
美國專利案申請案號US 2005/070075關於藉由使用雷射射束處理技術來分開晶圓成為平行四邊形或是不規則四邊形的晶粒。然而，該雷射技術並非用以切割晶圓。取而代之的是，形成v形惡化層，較佳係自該晶圓之背表面施加該雷射射束。該些晶粒係藉由用外力來分裂該晶圓。
本發明之目的在於提供一種改善的方法與裝置，可排除先前技術之雷射切割法且尤其是雷射切口形式不可控制或非所企望之影響的缺點。此目的將達成而仍維持先前技術之雷射切割法的優點。
針對此目的，本發明提供一種用根據申請專利範圍第1項之前言的雷射射束切割實質扁平載具的方法。此處，該 角度較佳地維持於80度與90度之間，更佳地維持於81度與85度之間，且最佳地維持於81度與83度之間。此一角度之優點與一般所具有之傳統切割線的形成有關連。在朝向雷射源之載具面上，切割線之寬度會比距離此面之一距離處的切割線寬度更大。在概略估計中，穿過該切割線之橫剖面的形式為焊口形狀，此焊口形狀的側壁大致為相對於朝向雷射源所指向之載具表面呈78度至81度的角度。然而，藉由在切割期間改變雷射射束與載具所包著之角度(銳角)，可實現切口邊緣之一與朝向雷射源所指向之載具表面包含更大的切口邊緣角度，但此一角度的選擇並非明顯的，因為總切口深度會由於切口需要更大能量之緣故而增加且會比習知所界定之雷射切口產生更多的污染物。因此，熟習於此領域之人士將傾向於阻止習知直角角度之改變。儘管如此，根據本發明之角度將依據情勢而產生可勝過該等明顯缺點之優點。
比現有之切口邊緣角度更靠近大約90度之此一切口邊緣角度之主要優點在於自載具所分離之片段表面可藉此相對於所分離片段之最大外部尺寸而最佳化。然而，針對此目的所企望的是，角度係在相對於即將以雷射射束來完成於分離自載具之承載片段中的切口之側邊上，畢竟所分離片段之最大外部尺寸將決定該片段之總成/設置選擇性配備。現由於本發明，所以可降低片段之最大外部尺寸與該片段之可用表面面積間的差異，在正常的條件下，可在空間上產生一至數個百分比的增益。當載具之厚度為0.5毫米 (mm)且外部尺寸為12×15毫米(mm)時，此優點已可增至超過2%。在更厚載具的情況中，在載具片段之有用區域中之空間上的相對增益仍將更大，利用行動電話中之SIM卡的描繪來想像，當具有相同的外部尺寸時，該卡之有用表面面積可增大大約2%，此可提供該卡具有更多的功能性，或選擇性地可朝向進一步使元件最小化來進展。而且，可注意的是，分離自載具之部件(片段)可較佳地配置有至少一電子元件，例如積體電路。由於相對於角度之選擇的自由度，亦可在特定的條件下選擇使切口邊緣與朝向雷射源所指向之載具面包覆用於該等特定條件所企望之角度。
依據其中該載具之厚度，製造該載具之材料，雷射射束之品質，所企望之切口準確性，以及該載具之最大熱負荷，穿過該載具之切口可以以多重連續之切割操作來加以完成。依據該等條件及所企望之切割結果，該角度可恆常於該連續切割操作之期間，或該角度可改變於該連續切割操作之期間。
由於該角度比根據先前技術之一般角度更小的緣故，亦係有利於當雷射射束之焦距可依照此角度且選擇地依照其他方法條件來調整時，而該雷射射束之焦距可藉由透鏡位移之相當簡單的方式來予以控制。此外，亦係有利於倘若操作發生於至少120毫米(mm)之焦距時；此一更大的焦距將產生雷射射束仍會足夠小之更長的距離。
本發明亦提供序文中所述類型之一種用根據申請專利範圍第9項之前言之雷射射束來切割電子元件之實質扁平 載具的裝置。在較佳實施例中，雷射源配置有例如配置複數個可相互位移之透鏡之可調整流計頭(galvohead)之形式的可調整焦距。相反地，亦可針對雷射源與保持器間之距離來調整，亦即z位移係可行於保持器與雷射源之間。針對相較於熟知之雷射裝備，可無需額外成本來加以製造之此一雷射裝置的優點，可參考有關根據本發明之方法的上述優點。
而且，推薦的是使該雷射裝置配置有自動化控制裝置，藉此可使切割方法自動化且可準確地接近最佳的方法條件。
此外，本發明亦提供配置至少一電子元件之載具片段，該載具片段具有藉由雷射射束所釋出之至少一邊緣部分，而藉由該雷射射束所釋出之邊緣部分與該載具片段包著80度與90度間的角度，更佳地86度與90度間的角度。此一載具片段具有有效的表面面積，至少針對雷射切割法，該有效的表面面積相對於切割邊緣之最大外部尺寸具有極佳的比例。
第1A圖顯示電子元件2之載具1，其中概略為焊口形狀之橫剖面的切口4係使用雷射射束3來予以設置。此處，承載至少一電子元件之載具1之片段6的切口邊緣5與朝向雷射光束3所指向之載具1的表面7包著典型地為78度至81度的角度。
第1B圖顯示電子元件11之載具10，其中，根據本發 明，切口13係利用雷射射束12來予以設置，其中承載著至少一電子元件11之載具10之片段15的切口邊緣14與朝向雷射射束12所指向之載具10的表面16包覆大約為90度直角的角度。
第2A圖顯示根據本發明之與電子元件23之載具22表面21包著銳角切割角度的雷射射束20。在所顯示之圖式中，切口24係以並未完全貫穿載具22之第一切割操作來完成。在第2B圖所示意顯示之第二切割操作中，係持續著切割，使得切口25現已完全地穿過載具22。此處，可行的是，在此第二切割操作之期間，使切割角度不同於第一切割角度。如所企望地，可大於或小於，亦係可行的是，或均等於90度。
第3圖顯示具有經由框架32來連接至保持器33之雷射源31的雷射裝置30，其中該保持器33係用以支撐具有電子元件35之載具34。雷射射束36係藉由雷射源31來傳送至載具34。此處，雷射射束36與延伸穿過雷射源31之垂直線包著角度γ，該角度γ相同於角度，係雷射射束36與朝向雷射源31所指向之載具4的面37所包著的角度。雷射源31係連接於用以控制其之智慧型控制單元38。
1,10,22,34‧‧‧載具
2,11,23,35‧‧‧電子元件
3,12,20,36‧‧‧雷射射束
4,13,24,25‧‧‧切口
5,14‧‧‧切口邊緣
6,15‧‧‧片段
7,16,21‧‧‧表面
30‧‧‧雷射裝置
31‧‧‧雷射源
32‧‧‧框架
33‧‧‧保持器
37‧‧‧面
38‧‧‧控制單元
本發明將進一步地以下列圖式所示之非限制性的代表性實施例來加以闡明，其中：第1A圖係先前技術用雷射射束來切割電子元件之實質扁平載具的示意圖； 第1B圖係根據本發明用雷射射束來切割電子元件之實質扁平載具的示意圖；第2A圖顯示根據本發明在以雷射射束來切割載具中之第一切割操作的示意圖；第2B圖係根據本發明在以雷射射束來切割第2A圖中所示承載中之第二切割操作的示意圖；以及第3圖係根據本發明之雷射裝置的示意圖。
10．．．載具
11．．．電子元件
12．．．雷射射束
13．．．切口
14．．．切口邊緣
15．．．片段
16．．．表面

Claims (17)

  1. 一種用雷射射束(12、20、36)以相互位移該雷射射束(12、20、36)及載具(10、22、34)來切割電子元件(11、23、35)之實質扁平載具(10、22、34)的方法，其中，在該切割之期間，該雷射射束(12、20、36)包覆垂直於實質扁平載具(10、22、34)之表面(16、21)被導引朝向該雷射射束(12、20、36)之一銳角，其中第一雷射切割(13、24)係以相對於實質扁平載具(10、22、34)之表面(16、21)的一銳角來實行約為90度之一切口邊緣(14)。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該角度係在80度與90度之間。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中，該角度係在81度與85度之間。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中，該角度係在相對於切口(13、24)之側邊上，該切口係以該雷射射束(12、20、36)造成，以於自該載具(10、22、34)分離一載具(10、22、34)片段(15)。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中，穿過該載具(10、22、34)之一切口(13)係以多重連續切割操作來予以完成。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中，該角度於該連續切割操作之期間保持固定。
  7. 如申請專利範圍第5項之方法，其中，該角度於該 連續切割操作之期間會改變。
  8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中，該雷射射束(12、20、36)之一焦距可依照該角度來調整。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中，該雷射射束之該焦距可藉由一透鏡位移來予以控制。
  10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中，用於該雷射射束(12、20、36)之該透鏡之一有效焦距長度係至少120毫米(mm)。
  11. 一種用雷射射束(12、20、36)來切割電子元件(11、23、35)之實質扁平載具(10、22、34)的裝置(30)，包含：一保持器(33)，用以保持以該雷射射束切割之用於該等電子元件(11、23、35)的該扁平載具(10、22、34)；一雷射源(31)，用以產生該雷射射束(12、20、36)；以及一框架(32)，用以連接該保持器(33)及該雷射源(31)，其中該控制裝置(38)係適用於調整一角度，該角度在雷射射束(12、20、36)切割期間以垂直切割方向朝向該雷射射束(12、20、36)所定向之該載具(10、22、34)側邊上入射，其中該裝置(30)亦包含控制裝置(38)用於相互位移由該雷射源(31)所產生之該雷射射束(12、20、36)和該保持器(33)。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置(30)，其中，該雷射源係配置有一可調整之焦距。
  13. 如申請專利範圍第12項之裝置(30)，其中，該雷射 源係配置有一可調整之流計頭(galvohead)。
  14. 如申請專利範圍第11至13項中任一項之裝置(30)，其中在該雷射源(31)與該保持器(33)間之一距離係可調整的。
  15. 如申請專利範圍第11至13項中任一項之裝置(30)，其中該雷射裝置(30)係配置有自動化控制裝置(38)。
  16. 一種載具片段(15)，係配置有至少一電子元件(11、23、35)，該載具片段具有藉由一雷射射束(12、20、36)所釋出之至少一邊緣部分(15)，藉由該雷射射束(12、20、36)所釋出之該邊緣部分與該載具片段(15)之一扁平側邊包覆在70度與90度之間的角度。
  17. 如申請專利範圍第16項之載具片段，其中藉由該雷射射束(12、20、36)所釋出之該邊緣部分(15)與該載具片段(15)之一扁平側邊包覆在86度與90度之間的角度。
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