JP2019069611A - ブレイク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を分断残りのない状態で確実かつ効率的にブレイクできるブレイク装置を提供する。【解決手段】基板を載置するテーブルと、前記テーブルを跨ぐように設けられた門型のビームと、前記テーブルの両側に設けられ、前記テーブルの表面を含む平面内において前記ビームの延在方向をＸ方向とした場合にＸ方向に対して直角方向のＹ方向に延在し、前記ビームの前記テーブルに対する相対的な移動方向を規制するレールと、前記ビームを前記テーブルに対して前記レールに沿って相対的に移動させるために駆動する駆動機構と、Ｘ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に延びる軸を回転軸として回転自在に前記ビームに保持されたローラと、前記ローラの前記ビームに対する上下位置を調整するための調整手段と、前記ローラの上方への浮き上がりを抑制するための押さえ部材と、を備えたブレイク装置。【選択図】図４

Description

本発明は、ブレイク装置、特に、ガラスやセラミック等の脆性材料からなる基板本体の片面に、接着層を介してシリコーン樹脂等の樹脂層が形成された複合基板のブレイク装置に関する。

従来から、複合基板に対して、カッターホイール（スクライビングホイールともいう）やダイシングソー等を用いて、予め複数条のスクライブラインを形成し、その後に、外力を印加して基板を撓ませてスクライブラインに沿ってブレイクすることにより、チップ等の単位製品を取り出す方法が知られており、例えば、特許文献１や特許文献２等で開示されている。

図１は、回路パターンを表面または内部に形成したガラスやセラミック等の脆性材料からなる基板本体１の片面に、接着層２を介してシリコーン樹脂等の樹脂層３が形成された複合基板Ｗの一般的なブレイク方法を説明するための図である。
複合基板Ｗの基板本体１に対して、図１（ｂ）に示すように、スクライブ予定ラインに沿ってカッターホイール４を押し付けながら転動させることにより、有限深さのクラックからなるスクライブラインＳを加工する。そしてこの複合基板Ｗを、図１（ｃ）に示すように、基板本体１を下側に向けた状態で、ダイシングリング１０（図２参照）に支持された弾力性のある粘着テープ５に貼り付けてステージ６上に載置する。
ステージ６には、スクライブラインＳを跨いでその左右位置で複合基板Ｗの下面を受ける一対の受刃７、７が形成されており、基板ＷのスクライブラインＳに相対する部位の上方には鋭利な刃先を有するブレイクバー８が配置されている。
このブレイクバー８を、図１（ｄ）に示すように樹脂層３に切り込みながら押し込むことにより、まず樹脂層３並びに接着層２を分断し、その後さらなる押し付けによって複合基板Ｗを撓ませて基板本体１もスクライブラインＳから分断する。

また、図１（ｆ）に示すように、樹脂層３に対してダイシングソー等で溝９を形成している場合は、ブレイクバー８をこの溝９に押し込むことによって接着層２を分断すると同時に複合基板Ｗを撓ませて、基板本体１もスクライブラインＳから分断することになる。

特開２０１２−１３１２１６号公報 特開２０１１−２１２９６３号公報

樹脂層３並びに接着層２の分断に使用されるブレイクバー８は、これらの層を切断するために先端を尖らせた鋭利な刃先を必要とする。しかし、ブレイクバー８は、樹脂層３並びに接着層２を分断するだけではなく、これらの分断後に引き続いて基板本体１を押圧して撓ませて、先に加工したスクライブラインＳに沿って分断するものであるから、基板分断時に大きな荷重が負荷される。したがって、あまり刃先角度を小さくすると刃こぼれや折れ等の損傷が発生するため、刃先角度は１０度程度が限界となる。
しかし、複合基板Ｗの接着層２は、層自体は薄くても延性を有しているため、仮にブレイクバー８の刃先角度を限界の１０度にまで鋭く形成しても、ブレイクバー８の押し付けではブレイクされない場合がある。また、場合によっては、ダイシングソーで切断する場合を除き、樹脂層３の一部でも分断残りが発生することもある。このように部分的な分断残りが発生すると、流れ作業で連続する次の工程で弊害が生じてトラブルの原因となる。

そこで本発明は、上記した従来課題の解決を図り、複合基板を分断残りのない状態で確実に、しかも、効率的にブレイクすることができる新規なブレイク方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明のブレイク装置は、基板を載置するテーブルと、前記テーブルを跨ぐように設けられた門型のビームと、前記テーブルの両側に設けられ、前記テーブルの表面を含む平面内において前記ビームの延在方向をＸ方向とした場合にＸ方向に対して直角方向のＹ方向に延在し、前記ビームの前記テーブルに対する相対的な移動方向を規制するレールと、前記ビームを前記テーブルに対して前記レールに沿って相対的に移動させるために駆動する駆動機構と、Ｘ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に延びる軸を回転軸として回転自在に前記ビームに保持されたローラと、前記ローラの前記ビームに対する上下位置を調整するための調整手段と、前記ローラを前記ローラの中間位置で付勢することにより前記ローラの上方への浮き上がりを抑制するための押さえ部材とを備えることができる。
本発明のブレイク装置は、例えば、以下のブレイク方法の第二ブレイク工程で使用することができる：脆性材料からなる基板本体の片面に接着層を介してシリコーン樹脂等の樹脂層が形成され、前記基板本体の表面に所定のピッチで複数条のスクライブラインが形成されている複合基板のブレイク方法であって、前記複合基板の基板本体を下側にした状態で当該複合基板を弾力性のある粘着テープに貼り付け、複合基板の樹脂層の上面から前記スクライブラインに向かって鋭角な刃先を持つブレイクバーを押し付けることにより、当該ブレイクバーの刃先を前記樹脂層並びに前記接着層に切り込みながら押し込むとともに、前記基板本体を下方に撓ませて前記スクライブラインの亀裂を厚み方向に浸透させて前記基板本体をブレイクする第一ブレイク工程と、前記粘着テープを上側にした状態で複合基板の上面全幅にわたってローラを押し付けながら転動させることにより、第一ブレイク工程でブレイクされた分断ラインを再度撓ませて分断残りのあった部分をブレイクする第二ブレイク工程とからなるブレイク方法。

前記ブレイク方法において、前記第一ブレイク工程で用いられる前記ブレイクバーの刃先角度は１０〜５０度とするのがよい。また、本発明は、前記複合基板の前記基板本体がガラスまたはセラミックであり、前記樹脂層がシリコーンもしくはソルダーレジストとシリコーンとの積層材である複合基板のブレイクに好適である。

本発明によれば、第二スクライブ工程において、ローラの押圧転動により、第一ブレイク工程で生じた接着層や樹脂層の分断残り部分を確実に分断することができ、連続する次工程でのトラブルを回避することができる。また、先行する第一ブレイク工程で接着層や樹脂層が完全に分断されていなくても、第二ブレイク工程におけるローラの押圧転動によって再度ブレイクされるものであるから、第一ブレイク工程で用いられるブレイクバーの刃先をあまり鋭利に尖らせる必要がなくなり、これにより、ブレイクバーの強度が確保できるだけでなく使用寿命を延ばすことができる。

また、第二ブレイク工程では、複合基板の上面全幅にわたってローラを押し付けながら転動させることにより、複合基板の分断部位を連続して撓ませてブレイクするものであるから、タクトタイムを短縮することができるといった利点もある。

分断対象となる複合基板のブレイク方法を示す説明図。 ダイシングリングの粘着テープへの複合基板の貼付状態を示す斜視図。 図２の断面図。 第二ブレイク装置を示す全体斜視図。 第二ブレイク装置におけるローラ押さえ部材を示す一部拡大断面図。 第二ブレイク工程での複合基板のテーブル載置状態を示す断面図。 図６の一部拡大断面図。 第二ブレイク工程の動作を示す断面図。 ローラ径と分断面の品質との関係を説明する模式図。 基板が撓むことによって生じる分断ラインにおける深さ方向の開き角度θの説明図。

以下、本発明に係るブレイク方法並びにブレイク装置の詳細を、一実施形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。
本発明のブレイク対象となる複合基板Ｗの構成は、図１（ａ）に示した複合基板Ｗと同様であって、上面または内部に電子回路パターン（図示外）が形成されたガラスまたはセラミック等の脆性材料からなる基板本体１と、接着層２を介してシリコーン等の樹脂層３が積層された積層体で形成される。樹脂層３は、シリコーンとソルダーレジストとの積層体とする場合もある。複合基板Ｗのトータルの厚みは０．１〜１．０ｍｍ程度である。また、基板本体１の表面には、図１（ｂ）に示すように、前段のスクライブ工程でカッターホイール４により、複数条のスクライブラインＳが所定のピッチをあけて形成されている。

本発明のブレイク方法では、基板本体１にスクライブラインＳが形成された複合基板Ｗに対して、まず、図１（ｃ）〜（ｆ）で示した手順と同じブレイク工程（第一ブレイク工程）を行う。
すなわち、スクライブラインＳを加工した複合基板Ｗを、図１（ｃ）並びに図２、３に示すように、基板本体１を下側に向けた状態で、ダイシングリング１０に支持された弾力性のある粘着テープ５に貼り付け、第一ブレイク装置のステージ６上に載置する。
第一ブレイク装置のステージ６には、スクライブラインＳを跨いでその左右位置で複合基板Ｗの下面を受ける一対の受刃７、７が配置されており、複合基板ＷのスクライブラインＳに相対する部位の上方には、刃先角度が１０〜５０度、好ましくは１５〜２５度、例えば２０度といった鋭角な刃先を有するブレイクバー８が配置されている。このブレイクバー８を図１（ｄ）に示すように、樹脂層３並びに接着層２に切り込みながら押し込むとともに基板本体１を下方に撓ませて、スクライブラインＳの亀裂を厚み方向に浸透させて基板本体１をブレイクする。なお、上記一対の受刃７、７に代えてクッションシート（図示外）を用いることもできる。
この第一ブレイク工程によって、複合基板ＷはスクライブラインＳに沿ってブレイクされるのであるが、前述の通り、第一ブレイク工程では、接着層２や、場合によっては樹脂層３の一部に図１（ｅ）に示すような分断残りが発生する。

本発明では、この第一ブレイク工程に引き続いて、以下に述べる第二ブレイク工程を行って、上記した分断残り部分を完全にブレイクする。
図４は、第二ブレイク工程を行うための第二ブレイク装置の一例を示す斜視図である。第二ブレイク装置Ａは、ダイシングリング１０に支持された複合基板Ｗを載置するテーブル１１を備え、このテーブル１１を跨ぐように門型のビーム１２が設けられている。ビーム１２はＹ方向に延びる左右のレール１８、１８に沿って移動できるように設置され、駆動機構（図示外）により駆動される。

なお、上記の実施例ではビーム１２を駆動機構により移動するようにしているが、逆にビームを台座に固定し、テーブルをレールに沿って移動させるようにしてもよい。

さらに、ビーム１２には、Ｘ方向に水平に延びるローラ１３が回転自在に保持されている。ローラ１３は直径５〜２０ｍｍの鉄、アルミ、アクリル等の硬質樹脂で形成され、少なくとも分断すべき複合基板Ｗの全幅を押圧可能な長さで形成されている。本実施例では、直径１０ｍｍの鉄材を用いることとした。なお、後述するが、ローラ１３の径は隣接するスクライブラインＳ間の距離（すなわち単位基板の幅）及び複合基板Ｗの厚さに応じて選択することが望ましい。

また、ローラ１３はビーム１２の左右両端において調整ビス１４を介して保持されるとともに、調整ビス１４によりビーム１２に対して上下位置が調整可能に取り付けられている。さらに、図５に示すようにローラ１３は、その中間位置で上下調整可能な押さえ部材１５により上方への浮き上がりを抑制されている。なお、押さえ部材１５の上下調整は、調整ネジ１６で行うことができるように形成されている。

第一ブレイク工程に引き続いて、図６、７に示すように、複合基板Ｗを貼り付けたダイシングリング１０の粘着テープ５を上側にした状態で、複合基板Ｗを第二ブレイク装置Ａのテーブル１１に載置する。このとき、弾力性のあるクッションシート１７を複合基板Ｗの下面に敷設しておく。クッションシート１７は、ゴムやスポンジ等の発泡樹脂が好ましい。
次いで、複合基板Ｗの上面に対してローラ１３を押し付けながら転動させることにより、図８に示すように、先に第一ブレイク工程によってブレイクした分断ラインＬを再度撓ませて、接着層２や樹脂層３の分断残り部分を完全分断する。複合基板Ｗに対するローラ１３の相対位置や押し付け力は、複合基板Ｗの厚みや組成材質に合わせて調整ビス１４で調整することができる。そして、個々に分断された単位基板は、粘着テープ５に貼り付けられた状態で取り出される。

以上のごとく本発明によれば、第二スクライブ工程において、ローラ１３の押圧転動により、第一ブレイク工程で生じた接着層２や樹脂層３の分断残り部分を確実にブレイクすることができ、連続する次工程でのトラブルを未然に回避することができる。また、先行する第一ブレイク工程で接着層２や樹脂層３が完全に分断されていなくても、第二ブレイク工程でのローラ１３の押圧転動によって再度ブレイクされるものであるから、第一ブレイク工程で用いられるブレイクバー８の刃先をあまり鋭利に尖らせる必要がなくなり、これにより、ブレイクバー８の強度が確保できるだけでなく使用寿命を延ばすことができるといった利点もある。

（ローラ径の選択）
上記実施形態では、直径１０ｍｍのローラ１３を使用して、基板上の製品チップごとに区画するスクライブラインＳが形成された複合基板Ｗをブレイクするようにしている。
しかしながら、隣接するスクライブラインＳ間の距離（すなわち単位基板の幅）、あるいは、基板厚さが異なる複数種類の複合基板Ｗに対して同一のローラ１３でブレイク処理を行った場合に、ブレイク後の基板本体（ガラス）１に破損が発生する複合基板Ｗがあった。そこで、発明者らが基板本体１の破損をなくすための解決策を検討する実験を行った結果、ローラ径の選択が重要であることを見出した。

すなわち、ローラ１３の径が５ｍｍ〜２０ｍｍのものを用意し、隣接するスクライブラインＳの幅（すなわち製品チップのサイズ）が１ｍｍ〜３．５ｍｍで、板厚が０．８ｍｍ〜１ｍｍ（ガラス基板０．５ｍｍ、樹脂層０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ）の複合基板Ｗをブレイクする実験を行った。

例えば、隣接するスクライブラインの幅が１．５ｍｍで、ガラス基板の厚さが０．５ｍｍ、樹脂層の厚さが０．４５ｍｍの複合基板をブレイクすると、ローラ径１０ｍｍではガラス基板に破損が生じたが、ローラ径１５ｍｍでは適切に分断することができた。一方、ローラ径を２０ｍｍとした場合には、ガラス基板の破損は発生しない反面、分断残り（樹脂層が未分離となる状態）が発生した。

図９は、ローラ径と分断面の品質との関係を説明するための模式図である。
上記した不具合の原因を検討した結果、ローラ１３の曲率が小さ過ぎるローラ径（図９（ａ））では、転動時に複合基板Ｗが大きく撓むことによって分断後に分離片となったガラス基板本体１どうしが衝突して破損することがわかった。一方、曲率が大き過ぎるローラ径（図９（ｃ））では転動時に複合基板Ｗの撓み量が不十分となるため、樹脂層３を分離できないことがわかった。よって、これらの中間の適切なローラ径（図９（ｂ））にすれば、分断されたガラス基板本体１どうしが接触せず樹脂層３が分離できることから、適切なローラ径の範囲があることがわかった。

したがって、ローラ１３の径の値を、転動後に未分離の分断ラインが発生する径よりも小さく、また転動後に分離片どうしの衝突による破損が生じる径よりも大きくなるような範囲を選択することによって、高品質かつ再現性よく分断することができるようになった。

この適切なローラ径の範囲は、隣接するスクライブライン間の距離や基板厚さに応じて変化するので、予め、加工対象の基板ごとに実験を行って適切に加工できるローラ径の範囲を確かめておくことが望ましい。なお、製品チップの通常のサイズは１ｍｍ〜３．５ｍｍであって、板厚が０．８ｍｍ〜１ｍｍ（ガラス基板０．５ｍｍ、樹脂層０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ）の複合基板を用いるが、その範囲であれば、１２ｍｍ〜１８ｍｍのローラ径のものを用いれば品質よく分断することができた。

そして、発明者らは、高品質の分断が可能なローラ径の範囲を客観的に判断できるようにするため、さらに実験を重ねた。すなわち、ローラを転動させてスクライブラインを通過するときの基板の撓み具合を動画撮影し、図１０に示すように、複合基板Ｗが撓むことによって生じる分断ラインＬにおける深さ方向の開き角度θの最大角を画像から測定した。
その結果、開き角度θを５°＜θ＜１５°になるようにすれば、基板の破損や樹脂層未分離（分断残り）の生じない高品質の分断が可能であることがわかった。

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施例構造のみに特定されるものでなく、本発明の目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することができる。

本発明は、ガラスやセラミック等の脆性材料からなる基板本体の片面に接着層を介してシリコーン樹脂等の樹脂層が形成された複合基板の分断に好適に利用される。

Ａ 第二ブレイク装置
Ｌ 分断ライン
Ｓ スクライブライン
Ｗ 複合基板
１ 基板本体
２ 接着層
３ 樹脂層
４ カッターホイール
５ 粘着テープ
８ ブレイクバー
１０ ダイシングリング
１１ テーブル
１２ ビーム
１３ ローラ

Claims (1)

1. 基板を載置するテーブルと、
   前記テーブルを跨ぐように設けられた門型のビームと、
   前記テーブルの両側に設けられ、前記テーブルの表面を含む平面内において前記ビームの延在方向をＸ方向とした場合にＸ方向に対して直角方向のＹ方向に延在し、前記ビームの前記テーブルに対する相対的な移動方向を規制するレールと、
   前記ビームを前記テーブルに対して前記レールに沿って相対的に移動させるために駆動する駆動機構と、
   Ｘ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に延びる軸を回転軸として回転自在に前記ビームに保持されたローラと、
   前記ローラの前記ビームに対する上下位置を調整するための調整手段と、
   前記ローラを前記ローラの中間位置で付勢することにより前記ローラの上方への浮き上がりを抑制するための押さえ部材と、
   を備えたブレイク装置。

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