TWI591030B

TWI591030B - Substrate breaking device

Info

Publication number: TWI591030B
Application number: TW103113576A
Authority: TW
Inventors: Kenji Murakami; Masakazu Takeda
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2017-07-11
Also published as: KR20150022638A; TW201507984A; CN104416682A; JP2015039872A; JP6262960B2

Description

基板分斷裝置

本發明係關於一種陶瓷基板等脆性材料基板之分斷裝置。尤其，本發明係關於一種基板分斷裝置，其對於基板之一面上附著有樹脂層或金屬層之基板，沿陶瓷面上所形成之複數條劃線呈短條狀或格子狀分斷基板而製成晶片等單位製品。

自先前，已知有如下方法：對陶瓷基板等脆性材料基板，使用切割鋸等預先形成複數條劃線，然後，施加外力使基板撓曲而沿劃線斷裂，藉此，獲得晶片等單位製品(例如專利文獻1、專利文獻2等)。

對脆性材料基板沿劃線施加彎曲力矩使其斷裂時，多數情況下，係以如上述專利文獻等所示之三點彎曲方式進行，以便有效地產生彎曲力矩。

圖9及圖10係用於對以三點彎曲方式使在一面上包含樹脂層或金屬層之氧化鋁基板或LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic，低溫共燒陶瓷)基板(低溫焙燒陶瓷基板)斷裂而獲得單位製品之一般之斷裂步驟進行說明之圖。再者，上述樹脂層或金屬層係為了發揮作為電容器或電感器之功能或者保護器件而形成。

將於在表面或內部形成有電路圖案之基板本體11之表面積層較薄之樹脂層或金屬層(以下稱為「表面層12」)所得之基板W貼附於被切割環(dicing ring)13支持之具有彈性之黏接膜14。藉由預步驟而於基板本體11之下表面形成有複數條劃線(切槽)S。

如圖10所示，跨過劃線S而於其左右位置配置有支承基板W之下表面之一對支承刀15、15。於基板W之與劃線S相對之部位之上方配置有斷裂刀16。藉由將該斷裂刀16如圖10(b)所示按壓至基板W，使基板撓曲而自劃線S斷裂。此時，最先由斷裂刀16按壓之表面層12首先由斷裂刀16之刀尖分斷，然後藉由斷裂刀16之進一步之按壓使基板W撓曲而自劃線S分斷。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2012-131216號公報

[專利文獻2]日本專利特開2011-212963號公報

就使用壽命方面而言，分斷時所使用之斷裂刀16以儘可能大之刀尖角度形成為佳。關於基板W之基板本體11部分之分斷，即使係斷裂刀16之刀尖角度為90度以上之鈍角例如100度之刀尖，亦可充分地分斷。但是，若為鈍角之刀尖，則有時無法徹底分斷表面層12，表面層12之一部分未被分斷而殘留。若產生此種狀態，則連續之生產線之流程產生弊病，並且導致加工品質或良率降低。另一方面，若使斷裂刀16之刀尖為尖銳例如30度以下之銳角之刀尖，則雖然在按壓時能夠將表面層12分斷，但銳角之刀尖容易破損而於使用壽命方面存在問題。

又，於對基板W之分斷使用斷裂刀16之情況下，需要使斷裂刀16反覆地上下移動之升降機構而裝置規模較大。又，斷裂時必須使基板W之應分斷之劃線S以成為斷裂刀16之正下方之方式準確地定位而停止，因此，需要用以探測位置之複雜之機構。又，因每次斷裂時均必須使基板W停止，所以，有基板分斷所需之總時間變長之問題點。

因此，本發明設法解決上述先前問題，其目的在於提供一種新穎之基板分斷裝置，其能夠不使用斷裂刀，而以簡單之機構有效率地將具備樹脂或金屬之表面層之脆性材料基板分斷。

為了達成上述目的，於本發明中採取如下技術手段。即，於本發明之基板分斷裝置中，設為如下構成，即，一種基板分斷裝置，其使於基板本體之上表面積層有樹脂或金屬之表面層且於上述基板本體之下表面以特定之間距形成有複數條劃線之脆性材料基板斷裂，且包括：輸送機，其於使上述脆性材料基板之上述劃線為與輸送方向正交之方向且朝下之狀態下載置並搬送上述脆性材料基板；隆起部，其形成於上述輸送機之輸送方向中間位置，使搬送中之上述脆性材料基板以向上方隆起後立即下降之方式移動；及彈性構件，其於上述隆起部之上方彈性接觸於由上述輸送機輸送來之上述脆性材料基板之上表面；且上述隆起部係以上述脆性材料基板越過該隆起部而移動時向上方撓曲之方式形成。

又，上述隆起部可利用提昇構件自輸送帶之下表面提昇輸送帶而形成，或者，亦可將輸送機分割成前部輸送機與後部輸送機，而於上述前後之輸送機之間形成上述隆起部。

根據本發明，於步驟中不停止基板之搬送作業，一面利用輸送機使基板自上游移動至下游，一面於隆起部與彈性構件之間使基板撓曲而自劃線依序分斷，因此，與每次斷裂時使基板停止並使斷裂刀上下移動之先前方式相比，可大幅度縮短分斷所需之時間。又，因未使用需要大規模之反覆升降機構之斷裂刀，所以，可小型地形成分斷裝置，並且可藉由利用隆起部與彈性構件之簡單之構成而以低成本提供。又，無須如利用斷裂刀分斷之情形般使基板之應分斷之劃線定位，因此，有可省略用以探測位置之複雜之機構等多種效果。

於本發明之基板分斷裝置中，較佳設為如下構成：上述彈性構件被支持構件保持，於上述支持構件安裝有在與上述彈性構件之下表面接觸之狀態下可朝基板輸送方向轉動之旋轉皮帶，上述旋轉皮帶係由彈性材料形成，使得在上述脆性材料基板利用上述隆起部向上方撓曲時可與上述彈性構件一併凹陷。

藉此，於基板通過彈性構件之下方時，可藉由利用上述輸送機之搬送與旋轉皮帶朝基板輸送方向之轉動而順利地搬送基板。

於本發明之基板分斷裝置中，較佳設為上述隆起部形成為可調整上下位置之構成。

藉此，可根據成為加工對象之基板之厚度或素材之種類而將隆起部之隆起量調整為最適於分斷之狀態。

於本發明之基板分斷裝置中，較佳設為上述彈性構件形成為可調整上下位置之構成。

藉此，可根據成為加工對象之基板之厚度而對彈性構件之上下位置進行微調整，從而可順利地進行基板之移動。

1‧‧‧基板本體

2‧‧‧表面層

3‧‧‧輸送機

3a‧‧‧輸送帶

3A‧‧‧前部輸送機

3B‧‧‧後部輸送機

4‧‧‧隆起部

4a‧‧‧提昇構件

4b‧‧‧凸狀材

4c‧‧‧凸狀材

4d‧‧‧旋轉輥

4e‧‧‧凸狀材

4f‧‧‧凸狀材

5‧‧‧彈性構件

6‧‧‧支持構件

7‧‧‧旋轉皮帶

8‧‧‧輪體

9‧‧‧上下調整機構

11‧‧‧基板本體

12‧‧‧表面層

13‧‧‧切割環

14‧‧‧黏接膜

15‧‧‧支承刀

16‧‧‧斷裂刀

a‧‧‧載置面

h‧‧‧高度

L‧‧‧間隔

S‧‧‧劃線

S1‧‧‧應分斷之劃線

S1'‧‧‧劃線

S2‧‧‧應分斷之劃線

W‧‧‧基板

圖1(a)~(c)係表示成為分斷對象之基板之分斷過程之說明圖。

圖2係表示本發明之基板分斷裝置之一例之概略剖面圖。

圖3(a)~(d)係表示利用本發明之基板分斷裝置之基板分斷步驟之說明圖。

圖4(a)、(b)係表示本發明中之提昇構件之其他實施例之說明圖。

圖5(a)、(b)係表示本發明中之彈性構件之其他實施例之說明圖。

圖6係表示本發明中之輸送機之其他實施例之說明圖。

圖7(a)、(b)係表示圖6中所示之隆起部之其他實施例之說明圖。

圖8(a)、(b)係表示本發明中之隆起部之上下調整機構之說明圖。

圖9係用以說明先前之基板分斷方法之立體圖。

圖10(a)、(b)係表示先前之基板分斷方法之剖面圖。

以下，針對本發明之基板分斷裝置之詳細情況，根據表示一實施形態之圖式詳細地進行說明。圖1係表示成為加工對象之一例之氧化鋁基板W之圖。於基板W之基板本體1之內部或上表面形成有電子電路圖案(未圖示)，於表面積層有保護器件及控制作為電容器或電感器之特性之樹脂或金屬之較薄之表面層2。又，於基板本體1之下表面，藉由前段步驟隔開特定之間距形成有相互交叉之X-Y方向之複數條劃線(切槽)S1、S2。

該基板W利用以下敍述之本發明之基板分斷裝置，首先沿X方向之劃線S1分斷，加工成如圖1(b)所示之長方形之短條狀基板W1，其次，沿Y方向之劃線S2分斷，獲得圖1(c)所示之單位製品W2。

圖2係概略地表示本發明之基板分斷裝置之一實施例之剖面圖。該基板分斷裝置包括：輸送機3，其載置基板W並將該基板W自上游搬送至下游；隆起部4，其形成於輸送機3之中間位置；及彈性構件5，其具有平坦之下表面，且配置於隆起部4之上方且彈性接觸於由輸送機3輸送來之基板W之上表面之位置。

於本實施例中，隆起部4形成為自輸送機3之輸送帶3a之下表面利用提昇構件4a使輸送帶3a(及所載置之基板W)暫時向上方隆起，然後立刻下降。該隆起部4係以基板W越過該隆起部4時向上方凸起而撓曲之方式，自輸送機3之水平之載置面a以高度h向上方隆起而形成。

提昇構件4a係以利用自由旋轉之旋轉輥形成為佳。藉此，可順利地進行輸送帶3a之滑動。再者，該提昇構件4a亦可利用如圖4(a)所示將上表面設為光滑之圓弧狀之凸面之凸狀材4b或者如圖4(b)所示設為光滑之大致三角狀之凸面之凸狀材4c而形成。

彈性構件5係利用於基板W向上方凸起時不使基板W受損而可彈性地凹陷之具備彈性之天然或合成橡膠等彈性素材所製造。又，於本實施例中，彈性構件5由支持構件6保持，且形成為可利用位置調整機構(未圖示)調整上下位置。藉此，可根據成為加工對象之基板W之厚度而對彈性構件5之下表面與輸送機3之載置面a之間隔L進行微調整。

其次，對本發明之基板分斷裝置之動作進行說明。

首先，如圖2所示，於使應分斷之X方向之劃線S1朝著與輸送方向正交之方向且朝下之狀態下，將基板W載置於輸送機3之上游位置並使之向下游方向(圖之箭頭方向)移動。基板W係如圖3(a)所示，於彈性構件5之下方水平移動而到達至隆起部4。再者，此時，將彈性構件5之位置預先調整為彈性構件5之下表面位於與基板W之表面接近之位置或者輕微接觸之程度，使得基板W可順利地移動。

其次，基板W之前頭部分係如圖3(b)所示爬上隆起部4而最初之劃線S1'向上方彎曲。藉由由該彎曲所致之撓曲而劃線S1'之龜裂在厚度方向上滲透，基板本體1被分斷。此時，劃線S1'上之表面層2藉由彎折而變得脆弱，但尚未被分斷。

接著，如圖3(c)所示，劃線S1'之部分到達至隆起部4之頂部時，藉由基板W之彎曲而劃線S1'呈V字狀開裂，並且表面層2之上述變得脆弱之部分藉由此時之拉伸應力而被分斷。藉此，基板W自劃線S1'被完全分斷。

藉由如圖3(d)所示般依序重複如上述般之動作，基板W自圖1所示之X方向之所有劃線S1被分斷並利用輸送機3而移動至下游，獲得複數個短條狀基板W1。

然後，短條狀基板W1係以使Y方向之劃線S2為相對於輸送方向正交之方向且朝下之狀態載置於輸送機3上。然後，與上述同樣地，藉由使基板W1向下游方向移動而自前頭之劃線S2依序斷裂，完成圖 1(c)所示之單位製品W2。

發明者等人將在表面分別積層包括約100μm之樹脂層以及約10μm之金屬層之較薄之表面層所得之厚度0.4mm之氧化鋁基板作為加工對象，以下述條件重複進行斷裂實驗。

輸送機3之載置面a與彈性構件5之間隔L：0.45mm

彈性構件5之厚度：3mm

作為隆起部4之輥之直徑：1mm

輥之突出量(自輸送機3之載置面a起之突出高度)h：0.15mm

劃線之間距：4mm

利用輸送機3之基板W之輸送速度：30mm/sec

結果，任一情況下均可良好且徹底地分斷。

圖5係表示本發明之基板分斷裝置之另一實施例之圖。

在該實施例中，於保持彈性構件5之支持構件6之周圍設置有旋轉皮帶7，該旋轉皮帶7之一部分以與彈性構件5之下表面接觸之狀態配置。旋轉皮帶7由複數個例如4個輪體8保持，且以藉由與由輸送機3輸送來之基板W之接觸而向基板輸送方向自由旋轉之方式安裝。旋轉皮帶7利用橡膠等較薄之彈性帶狀構件形成，使其能夠如圖5(b)所示般於基板W利用隆起部4提昇時與彈性構件5一併向上方凹陷。藉此，容易搬送基板W。

再者，亦可使旋轉皮帶7與輸送機3之輸送速度同步地轉動。此時，亦可使驅動源(馬達)為1個而同步。

圖6係表示本發明之又一實施例之圖。於該實施例中，輸送機3被分割成前部輸送機3A與後部輸送機3B，於該前後之輸送機3A、3B之間形成有隆起部4。隆起部4由自由旋轉之旋轉輥4d形成。再者，於本實施例中，作為配置於隆起部4之上方之彈性構件5，示出圖2所示之構成之彈性構件，但亦可使用圖5之包含旋轉皮帶7之構成之彈性構件。任一情況下，均可進行與之前之實施例相同之斷裂動作。

再者，亦可代替旋轉輥4d，而利用如圖7(a)所示將上表面設為光滑之圓弧狀之凸面之凸狀材4e或者如圖7(b)所示設為光滑之大致三角狀之凸面之凸狀材4f形成。

如以上說明上述，根據本發明，使基板W之搬送作業不停止，一面利用輸送機3使基板W自上游移動至下游，一面於隆起部4與彈性構件5之間使基板W撓曲而沿劃線依序分斷，因此，可縮短分斷所需之時間。又，未使用附帶大規模之反覆升降機構之斷裂刀，而由利用隆起部4與彈性構件5之簡單之構件構成，因此，可小型地且低成本地形成分斷裝置。此外，無須如利用斷裂刀分斷之情形般使基板之應分斷之劃線定位，因此，可省略用以探測位置之複雜之機構。

於本發明中，以形成為可調整上述隆起部4之高度(隆起量)為佳。於此情況下，於圖2之實施例中，可如圖8(a)所示般利用上下調整機構9上下調整提昇構件4a。又，於圖6之實施例中，可如圖8(b)所示般利用上下調整機構9上下調整旋轉輥4d(或凸狀材4e、4f)。

藉此，可根據應分斷之基板W之厚度或素材之種類而將隆起部4之隆起量調整為最適於分斷之狀態。

以上，對本發明之代表性之實施例進行了說明，但本發明不一定特定於上述實施形態。例如，於本發明中，亦可將不具有如上述般之樹脂或金屬等之較薄之表面層2之脆性材料基板作為加工對象。除此以外，於本發明中，可在達成上述目的且不脫離權利要求範圍之範圍內適當進行修正、變更。

[工業上之可利用性]

本發明之分斷裝置適合用於在表面包含樹脂或金屬之較薄之表面層之氧化鋁基板、LTCC基板等包含脆性材料之基板之分斷。