TWI620635B - Elastic support plate, breaking device and breaking method - Google Patents

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TWI620635B
TWI620635B TW103121612A TW103121612A TWI620635B TW I620635 B TWI620635 B TW I620635B TW 103121612 A TW103121612 A TW 103121612A TW 103121612 A TW103121612 A TW 103121612A TW I620635 B TWI620635 B TW I620635B
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Yuma Iwatsubo
Ikuyoshi Nakatani
Masakazu Takeda
Kenji Murakami
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Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd
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Abstract

本發明之課題在於能夠沿著裂斷線將複合基板之樹脂層斷裂，該複合基板係於一面具有在縱向及橫向整齊排列而形成之多個功能區域之基板上塗佈有樹脂層，並且預先將基板部分裂斷。
將複合基板10配置於彈性支撐板40上。彈性支撐板40於周圍包含稍大於複合基板之框狀部42。藉由設置框狀部42，當使擴展棒32下降時，最外周晶片亦能夠與其他晶片同樣地被壓入框狀部42，彈性支撐板40變形而進行斷裂。

Description

彈性支撐板、斷裂裝置及分斷方法
本發明係關於一種用於在半導體基板、陶瓷基板等脆性材料基板上塗佈樹脂層而成之複合基板之斷裂時之彈性支撐板、斷裂裝置及分斷方法。
半導體晶片係藉由將形成於半導體晶圓上之元件區域於該元件區域之邊界位置分斷而製造。先前，於將晶圓分斷成晶片之情形時，藉由切割裝置使切割刀片旋轉，從而藉由切削將半導體晶圓切斷得較小。
然而，於使用切割裝置之情形時，必需有水以排出因切削產生之排出碎屑，為了不使該水或排出碎屑對半導體晶片之性能產生不良影響，必需用以對半導體晶片實施保護且清洗掉水或排出碎屑之前後步驟。因此，有步驟變得複雜，無法削減成本或縮短加工時間之缺點。又，因使用切割刀片進行切削，故而會產生膜剝離或缺損等問題。又，於具有微小機械構造之MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微機電系統)基板中，會因水之表面張力導致構造破壞，故而不能使用水，從而產生無法藉由切割進行分斷之問題。
又，於專利文獻1、2中提出有一種基板裂斷裝置，其係藉由對形成有劃線之半導體晶圓，自形成有劃線之面之背面，沿著劃線垂直於該面按壓而將其裂斷。以下，示出利用此種裂斷裝置之裂斷之概要。於成為裂斷對象之半導體晶圓上整齊排列地形成有多個功能區 域。於進行分斷之情形時，首先，於半導體晶圓上，在功能區域之間隔開等間隔沿縱向及橫向形成劃線。繼而，沿著該劃線利用裂斷裝置進行分斷。圖1(a)表示分斷前載置於裂斷裝置之半導體晶圓之剖面圖。如本圖所示，於複合基板101上形成有功能區域101a、101b，於功能區域101a、101b之間形成有劃線S1、S2、S3...。於進行分斷之情形時，在複合基板101之背面貼附膠帶102，在其正面貼附保護膜103。繼而，於裂斷時，如圖1(b)所示，於支承刀105、106之正中間配置應裂斷之劃線，於該情形時為劃線S2，使刀片104自其上部對準劃線下降，從而按壓複合基板101。以此方式，利用一對支承刀105、106與刀片104之三點彎曲進行裂斷。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2004-39931號公報
[專利文獻2]日本專利特開2010-149495號公報
於具有此種構成之裂斷裝置中，於在裂斷時將刀片104往下壓而進行按壓之情形時，複合基板101會稍微折曲，因此，應力會集中於複合基板101與支承刀105、106之前緣接觸之部分。因此，若裂斷裝置之支承刀105、106之部分如圖1(a)所示般接觸於功能區域101a、101b，則於裂斷時對功能區域施加力。因此，存在有可能損傷半導體晶圓上之功能區域之問題。
又，作為使用裂斷裝置進行分斷之基板，有於陶瓷基板上塗佈矽樹脂而成之複合基板。複合基板亦有於各功能區域具有自樹脂層突出之透鏡等功能區域之情形。於此種複合基板中，在將陶瓷基板裂斷後，直接利用裂斷棒按壓樹脂層，於此情形時，存在樹脂層變形而易 於受到損傷之問題。又，若為了解決上述問題而想要使用雷射進行分斷，則存在因雷射之熱影響而受到損傷，或在照射雷射之後，飛濺物附著於周邊之問題。
本發明著眼於此種問題而完成，其目的在於能夠將脆性材料基板已經被裂斷之複合基板整面無損傷地斷裂。
為了解決該問題，本發明之彈性支撐板於斷裂複合基板之樹脂層時支撐上述複合基板，該複合基板係於一面具有在縱向及橫向上整齊排列而形成之多個功能區域之脆性材料基板上塗佈樹脂，並且包含形成為格子狀之裂斷線以分斷上述功能區域；上述彈性支撐板包括：平板，其包含形狀大於上述複合基板之彈性構件；及框狀部，其設置於上述平板上，大於上述複合基板，且具有相當於複合基板之厚度。
為了解決該問題，本發明之斷裂裝置係將複合基板之樹脂層斷裂之斷裂裝置，該複合基板係於一面具有功能區域之脆性材料基板上塗佈樹脂，並且於上述脆性材料基板形成有裂斷線以分斷上述功能區域；上述斷裂裝置包括：工作台；彈性支撐板，其包括平板及框狀部，上述平板包含彈性構件，上述框狀部設置於上述平板上，大於上述複合基板，且具有相當於複合基板之厚度，上述彈性支撐板配置於上述工作台上，將形成有裂斷線之面作為上表面，而將上述複合基板保持於上述框狀部內；擴展器，其包含擴展棒；移動機構，其使上述工作台沿著其面移動；及升降機構，其一面保持上述複合基板與擴展棒，一面使上述擴展器朝上述彈性支撐板上之複合基板之面升降。
為了解決該問題，本發明之分斷方法係將複合基板之樹脂層斷裂之分斷方法，該複合基板係於一面具有功能區域之脆性材料基板上塗佈樹脂，並且形成有裂斷線以分斷上述功能區域；並且於上述彈性支撐板上之框狀部內配置上述複合基板，藉由沿著已經裂斷之線往下 壓擴展棒而將樹脂層斷裂。
此處，上述擴展棒之下端之剖面可形成為圓弧狀。
根據具有此種特徵之本發明，將複合基板配置於彈性支撐板上，使框狀部位於複合基板之外周部。繼而，使條帶狀之擴展棒之最下端線對應於裂斷線之方式進行位置對準，從而進行斷裂。因此，對功能區域之端部亦施加與內側之晶片相同之力，而能夠獲得可不損傷功能區域而沿裂斷線將樹脂層斷裂之效果。
10‧‧‧複合基板
11‧‧‧陶瓷基板
12‧‧‧矽樹脂
13‧‧‧功能區域
14‧‧‧構造體
20‧‧‧斷裂裝置
21‧‧‧工作台
22、25‧‧‧水平固定構件
23‧‧‧伺服馬達
24‧‧‧滾珠螺桿
26、29‧‧‧移動構件
27‧‧‧母螺紋
28a‧‧‧支撐軸
28b‧‧‧支撐軸
30‧‧‧擴展器
31‧‧‧基底
32a~32n‧‧‧擴展棒
40‧‧‧彈性支撐板
41‧‧‧保護孔
42‧‧‧框狀部
50‧‧‧劃線輪
51‧‧‧裂斷棒
101‧‧‧複合基板
101a‧‧‧功能區域
101b‧‧‧功能區域
102‧‧‧膠帶
103‧‧‧保護膜
104‧‧‧刀片
105‧‧‧支承刀
106‧‧‧支承刀
Bx1‧‧‧裂斷線
S1‧‧‧劃線
S2‧‧‧劃線
S3‧‧‧劃線
Sx1~Sxm‧‧‧刻劃預定線
Sy1~Syn‧‧‧刻劃預定線
圖1(a)、(b)係表示先前之半導體晶圓之裂斷時之狀態之剖面圖。
圖2(a)、(b)係本發明之實施形態之成為分斷對象之基板之前視圖及側視圖。
圖3係表示本實施形態之樹脂層之斷裂裝置之一例之立體圖。
圖4係表示本實施形態之用於斷裂時之擴展器之一例之立體圖。
圖5係表示本發明之實施形態之彈性支撐板之立體圖。
圖6(a)~(d)係表示該實施形態之複合基板之分斷過程之概略圖。
圖7(a)~(d)係表示該實施形態之樹脂層之分斷過程之概略圖。
圖8(a)、(b)係表示於彈性支撐板40不具有框狀部42之情形時自不同方向之斷裂之過程之剖面圖。
圖9(a)、(b)係自與表示該實施形態之樹脂層之斷裂過程之圖7不同之方向觀察之概略圖。
繼而，對本發明之實施形態進行說明。圖2示出了作為此種基板之一例之長方形狀之形成有半導體元件之複合基板10之前視圖及側視圖。於該實施形態中，將成為分斷對象之複合基板10設為於陶瓷基板11上塗佈樹脂層、例如矽樹脂12而成之複合基板10。此處，複合基板 10之僅陶瓷基板11之分斷係使刻劃垂直地延伸至基板而一次性分斷，因此將這種分斷表述為「裂斷」，而矽樹脂層12之分斷係藉由施加力使樹脂層之龜裂逐漸擴張而裂開，因此將此種分斷表述為「斷裂」。又，將複合基板10整體之分斷表述為「分斷」。於複合基板10之製造步驟中，沿著平行於x軸、y軸之線縱橫地整齊排列地呈格子狀地形成多個功能區域13。該功能區域13例如設為LED(Light-Emitting Diode，發光二極體)。各功能區域包含透鏡等自複合基板10之面突出之構造體14。而且，為了針對各功能區域進行分斷而製成半導體晶片，如一點鏈線所示，將縱向上等間隔之線設為刻劃預定線Sy1~Syn，將橫向上等間隔之線設為刻劃預定線Sx1~Sxm，功能區域之零件位於由該等刻劃預定線包圍之正方形之中央。
繼而，對該實施形態之用於斷裂樹脂層之斷裂裝置20進行說明。如圖3所示，斷裂裝置20包含能夠朝y方向移動及旋轉之工作台21。於斷裂裝置20中，在工作台21之下方設置有移動機構，上述移動機構使工作台21沿著其面於y軸方向上移動，進而使工作台21沿著其面旋轉。而且，於工作台21上隔著下述彈性支撐板40載置成為分斷對象之複合基板10。於工作台21之上部，設置有字狀之水平固定構件22，於水平固定構件22之上部保持有伺服馬達23。於伺服馬達23之旋轉軸直接連接有滾珠螺桿24，滾珠螺桿24之下端由另一水平固定構件25支撐，且使滾珠螺桿24可旋轉。上移動構件26於中央部具備與滾珠螺桿24螺合之母螺紋27，自上述上移動構件26之兩端部朝下方具備支撐軸28a、28b。支撐軸28a、28b貫通水平固定構件25之一對貫通孔而連結於下移動構件29。於下移動構件29之下表面，與工作台21之面平行地安裝有下述擴展器30。藉此，於藉由伺服馬達23使滾珠螺桿24旋轉之情形時，上移動構件26與下移動構件29成為一體而上下移動，擴展器30亦同時上下移動。此處，伺服馬達23與水平固定構件22、25、 及上下之移動構件26、29構成使擴展器30升降之升降機構。
繼而，對用於斷裂樹脂層12時之擴展器30進行說明。例如圖4之立體圖所示，擴展器30於平面狀之基底31並排形成有多個平行之條帶狀之擴展棒32a~32n。該各擴展棒之所有脊線構成一個平面。又，擴展棒之間隔只要為固定並且為刻劃預定線之間隔之2以上之整數倍即可，於本實施形態中設為2倍。而且，各擴展棒之剖面只要為具有能夠沿著裂斷線按壓之突出部之形狀，則並無特別限定，但較佳為設為如下所述般彎曲之圓弧狀。再者，於圖4中，為了明確表示擴展棒32a~32n，使擴展棒32a~32n成為上表面而表示，但於使用時係以擴展棒32a~32n成為下方之方式安裝於下移動構件29。
於本實施形態中，在斷裂複合基板10之樹脂層時使用彈性支撐板40。如圖5之立體圖所示，彈性支撐板40係長方形之平板之橡膠製等具有彈性之治具，其大小比複合基板10大一圈，例如厚度設為數mm左右。該彈性支撐板40於對應於複合基板10之包含各功能區域之區域之位置，具有沿x方向及y方向之線縱橫地整齊排列之多個圓形保護孔41。預先使該等保護孔41之間距與成為斷裂對象之複合基板10之刻劃預定線Sx1~Sxm、Sy1~Syn之間距準確地一致，上述各保護孔41以位於由刻劃預定線Sx1~Sxm、Sy1~Syn包圍之各區域之中心之方式形成。該保護孔41用於在斷裂時不對複合基板10之透鏡等構造體14施加力，此處貫通孔設為較構造體14大。
又，該彈性支撐板40於形成有多個保護孔之區域之外側形成有框狀部42。該框狀部42之厚度設為等於待斷裂之複合基板10之厚度，大小設為能使複合基板10直接嵌入至框之內側。
繼而，對分斷複合基板10之方法進行說明。圖6係表示分斷過程之圖，圖6(a)表示複合基板10之一部分。首先，如圖6(b)所示，將陶瓷基板11之面作為上表面，藉由未圖示之劃線裝置使劃線輪50移動， 沿著刻劃預定線進行刻劃。從而如圖2(a)所示，形成x方向之劃線Sx1~Sxm、y方向之劃線Sy1~Syn。
繼而，於裂斷步驟中，如圖6(c)所示，首先使複合基板10反轉。繼而，使用未圖示之裂斷裝置，使裂斷棒51位於已經形成之劃線之正上方，藉由將裂斷棒51往下壓而僅使陶瓷基板11裂斷。
藉此，成為僅陶瓷基板11沿著劃線Sx1~Sxm、Sy1~Syn裂斷之狀態。圖6(d)表示沿著x方向及y方向之各劃線裂斷後之複合基板10之一部分。再者，劃線Sx1~Sxm、Sy1~Syn均被裂斷，因此以下稱為裂斷線Bx1~Bxm、By1~Byn。
繼而，如圖7所示，對使形成於陶瓷基板11之裂斷線亦延伸至矽樹脂層而結束基板10之分斷之方法進行說明。圖7係表示樹脂層12之斷裂過程之圖，圖7(a)表示複合基板之一部分。首先，於上述斷裂裝置20之工作台21上配置彈性支撐板40，進而於彈性支撐板40之上表面配置複合基板10。此時，以複合基板10之功能區域13之構造體14完全包含於彈性支撐板40之保護孔41之方式定位而配置複合基板10。繼而，如圖7(a)所示，以矽樹脂層12抵接於彈性支撐板40之方式進行配置。如此，所有構造體14成為對應於保護孔41之位置，並不與彈性支撐板40直接接觸。
使陶瓷基板11之裂斷線例如Sx1成為上表面。繼而，以將該擴展器30之任一擴展棒例如32a之最下部之脊線對準裂斷線之方式進行定位。
繼而，驅動伺服馬達23，使上移動構件26與下移動構件29同時下降，而使擴展器30之擴展棒一面相對於工作台21保持平行一面逐漸下降。繼而，如圖7(b)所示，將擴展棒32a自裂斷線Bx1之正上方按壓陶瓷基板11。如此，如圖7(c)所示，陶瓷基板11被擴展棒32a按壓而變形，並且下沉而使彈性支撐板40同樣地變形為V字狀。此時如圖7(b) 所示，當壓入擴展棒32a時複合基板10會稍微下沉，但由於在其左右之對應於功能區域13之部分設置有保護孔41，故而可不使功能區域13之突出之構造體14直接接觸於彈性支撐板40，而將複合基板10之樹脂層12斷裂。此時，陶瓷基板之左右隨著擴展棒32a之壓入而均勻地變形，因此能夠使龜裂沿著裂斷線延伸至下方。此處，擴展棒之下方之剖面形狀並無特別限定，但於例如三角形狀之情形時，高精度地進行使頂點對齊裂斷線之定位之必要性相對變高。因此，為了使陶瓷基板11、矽樹脂12以此方式平衡地變形，而將各擴展棒之下方之剖面設為圓弧狀。藉此，使擴展棒之脊線對齊裂斷線之定位之精度之容許範圍相對變寬。而且，藉由使擴展棒充分下降，樹脂內之龜裂進展而對左右施加推開之力，從而結束斷裂。若斷裂結束，則使伺服馬達23反轉而使擴展器30上升。
此時，於擴展器30並排形成有多個擴展棒，且其間隔為劃線之2倍，因此可使擴展棒每隔一條裂斷線之方式沿著複數條裂斷線同時斷裂矽樹脂12。
此處圖8、圖9係自不同之軸觀察之側視圖，圖8表示無框狀部之情形，圖9表示設置有框狀部42之情形。若無框狀部，則如圖8(a)所示當往下壓擴展棒32a時，彈性支撐板40會變形，但在其最外部施加不同之力，而使斷裂之精度變差。另一方面，於本實施形態中，如圖9(a)所示，於複合基板10之最外周之晶片之外側形成有厚度與複合基板10相同之上述彈性支撐板之框狀部42。因此，如圖9(b)所示，當利用擴展器32a往下壓時，框狀部42與複合基板10同樣地亦被壓入，其下部之彈性支撐板40變形。因此，最外周晶片亦會受到與內側之晶片相同之力，從而不會使周邊部之斷裂精度變差。
再者，於圖9中，在複合基板10之端部與框狀部42之間設置有空隙，但亦能夠以與複合基板10之端部接觸之方式配置框狀部42。
繼而，使工作台21於y軸方向上移動相當於裂斷線之間距之量，同樣地使擴展器30下降，由此亦能針對其他鄰接之裂斷線結束樹脂層之斷裂。此處，由於擴展棒之間隔為劃線之間距之兩倍，因此藉由使工作台21偏移一次而進行斷裂便可結束複合基板10之所有x軸方向之斷裂。又，於擴展棒之間隔為劃線之間距之3倍之情形時，藉由使工作台21移動2次而進行斷裂便可結束所有x軸方向之斷裂。
繼而，使工作台21旋轉90°，針對y軸之裂斷線亦同樣地使擴展器30下降，從而將樹脂層斷裂。繼而，使工作台21於y軸方向上移動相當於裂斷線之間距之量，同樣地使擴展器30下降。如此，結束整個面之斷裂，沿著各裂斷線撕開樹脂而分斷正方形狀之功能區域，從而可形成多個LED晶片。
於該實施形態中，作為成為基底之基板，對陶瓷基板進行了說明，但本發明亦可適用於半導體基板或玻璃基板等各種脆性材料基板。
又，於該實施形態中，作為塗佈於陶瓷基板之樹脂，對矽樹脂進行了說明，但亦可為其他各種材質之層、例如對玻璃基板積層之偏光板等層。
再者，於該實施形態中，在彈性支撐板40之外周部形成有框狀部42，但亦可以僅將框狀部設為不同之構件，將上述框狀部配置於彈性支撐板上而進行斷裂。於該情形時，能夠根據待斷裂之複合基板10之厚度或形狀預先準備各種框狀部，適當選擇而使用。於該情形時，框狀部可具有彈性，又，亦可為具有與複合基板相同硬度之構件。
又，於該實施形態中，複合基板10具有自功能區域突出之構造體，但構造體並非必需，亦可不具有自複合基板之正面突出之構造體。於該情形時，無需彈性支撐板之保護孔。
[產業上之可利用性]
本發明於對具有應保護之區域之脆性材料基板進行斷裂時，可不損傷應保護之區域而進行斷裂，因此，可有效地適用於形成有功能區域之基板之斷裂裝置。

Claims (5)

  1. 一種彈性支撐板，其於斷裂複合基板之樹脂層時支撐上述複合基板，該複合基板係於一面具有在縱向及橫向上整齊排列而形成之多個功能區域之脆性材料基板上塗佈樹脂，並且包含形成為格子狀之裂斷線以分斷上述功能區域；上述彈性支撐板包括：平板，其包含形狀大於上述複合基板之彈性構件；及框狀部，其設置於上述平板上，大於上述複合基板，且具有相當於複合基板之厚度。
  2. 一種斷裂裝置，其係將複合基板之樹脂層斷裂之斷裂裝置，該複合基板係於一面具有功能區域之脆性材料基板上塗佈樹脂，並且於上述脆性材料基板形成有裂斷線以分斷上述功能區域；上述斷裂裝置包括：工作台；彈性支撐板，其包括平板及框狀部，上述平板包含彈性構件，上述框狀部設置於上述平板上，大於上述複合基板，具有相當於複合基板之厚度，上述彈性支撐板配置於上述工作台上，將形成有裂斷線之面作為上表面，而將上述複合基板保持於上述框狀部內；擴展器，其包含擴展棒；移動機構，其使上述工作台沿著其面移動；及升降機構，其一面平行地保持上述複合基板與擴展棒，一面使上述擴展器朝上述彈性支撐板上之複合基板之面升降。
  3. 如請求項2之斷裂裝置，其中上述擴展器之擴展棒之下端之剖面形成為圓弧狀。
  4. 一種分斷方法，其係將複合基板之樹脂層斷裂之分斷方法，該複合基板係於一面具有功能區域之脆性材料基板上塗佈樹脂，並且於上述脆性材料基板形成有裂斷線以分斷上述功能區域；上述分斷方法係於如請求項1之彈性支撐板上之框狀部內配置上述複合基板；藉由沿著已經裂斷之線往下壓擴展棒而將樹脂層斷裂。
  5. 如請求項4之分斷方法，其中上述擴展棒之下端之剖面形成為圓弧狀。
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