CN104552628A - 扩展器、破断装置以及分断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种扩展器、破断装置以及分断方法。其课题在于将在一个面具有功能区域、在基板上涂布着树脂层而成的复合基板针对每一功能区域而分断。扩展器(30)包含多个扩展棒(32a～32n)，所述多个扩展棒(32a～32n)在平板状的基底(31)以固定的间隔且以脊线成为平面的方式呈条带状形成，并且其截面成为圆弧状。在将复合基板(10)的树脂层(12)破断时，通过使该扩展棒(32a～32n)沿着裂断线按压，而使龟裂进展。这样一来，可分断成包含功能区域的多个芯片。

Description

扩展器、破断装置以及分断方法
技术领域
本发明涉及一种用于破断在半导体基板、陶瓷基板等脆性材料基板上涂布树脂层等而成的复合基板的扩展器、破断装置以及分断方法。
背景技术
半导体芯片是通过将形成在半导体晶片上的元件区域在所述元件区域的边界位置分断而制造。以往，在将晶片分断成芯片的情况下，通过切割装置使切割刀片旋转，从而通过切削将半导体晶片切断得较小。
然而，在使用切割装置的情况下，必需有水以排出因切削产生的排出碎屑，为了不使该水或排出碎屑对半导体芯片的性能产生不良影响，必须有前后步骤以对半导体芯片实施保护，且清洗掉水或排出碎屑。因此，有步骤变得复杂，无法削减成本或缩短加工时间的缺点。另外，因使用切割刀片进行切削，所以会产生膜剥离或缺损等问题。另外，在具有微小机械构造的MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电***)基板中，会因水的表面张力导致构造破坏，所以不能使用水，从而产生无法通过切割进行分断的问题。
另外，在专利文献1、2中提出了一种基板裂断装置，通过对形成着划线的半导体晶片，从形成着划线一面的背面，沿着划线垂直于该面按压而将其裂断。下面，示出利用此种裂断装置的裂断的概要。在成为裂断对象的半导体晶片上整齐排列地形成着多个功能区域。在进行分断的情况下，首先，在半导体晶片上，在功能区域之间隔开等间隔沿纵向及横向形成划线。接着，沿着该划线利用裂断装置进行分断。图1(a)表示分断前载置于裂断装置的半导体晶片的剖视图。如本图所示，在复合基板101上形成着功能区域101a、101b，在功能区域101a、101b之间形成着划线S1、S2、S3...。在进行分断的情况下，在复合基板101的背面贴附胶带102，在其正面贴附保护膜103。接着，在裂断时，如图1(b)所示，在支承刀105、106的正中间配置应裂断的划线，在该情况下为划线S2，使刀片104从其上部对准划线下降，从而按压复合基板101。以此方式，利用一对支承刀105、106与刀片104的三点弯曲进行裂断。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2004-39931号公报
[专利文献2]日本专利特开2010-149495号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
在具有此种构成的裂断装置中，于在裂断时将刀片104往下压而进行按压的情况下，复合基板101会稍微折曲，因此，应力会集中于复合基板101与支承刀105、106的前缘接触的部分。因此，如果裂断装置的支承刀105、106的部分如图1(a)所示那样接触到功能区域101a、101b，那么在裂断时会对功能区域施加力。因此，存在有可能损伤半导体晶片上的功能区域的问题。
另外，作为使用裂断装置进行分断的基板，有在陶瓷基板上涂布硅树脂而成的复合基板。在此种复合基板中，在将陶瓷基板裂断后，直接利用裂断棒按压树脂层，在此情况下，存在树脂层变形而易于受到损伤的问题。另外，如果为了解决所述问题而想要使用激光进行分断，那么存在会因激光的热影响而受到损伤，或在照射激光之后，飞溅物附着于周边的问题。
本发明着眼于此种问题而完成，其目的在于能够将脆性材料基板已经被裂断的复合基板无损伤地破断。
[解决问题的技术手段]
为了解决该问题，本发明的扩展器在分断复合基板时使用，所述复合基板是在一个面具有在纵向及横向上整齐排列的多个功能区域的脆性材料基板上涂布树脂，并且在所述脆性材料基板形成着裂断线以分断所述各功能区域；且该扩展器包括：平板状的基底；以及条带状的多个扩展棒，在所述平板状的基底上一体地形成；所述各扩展棒的各个脊线形成同一平面，并且具有所述复合基板的功能区域的间距的2以上的整数倍的间隔。
为了解决该问题，本发明的破断装置是将复合基板的树脂层破断的破断装置，所述复合基板是在一个面具有功能区域的脆性材料基板上涂布树脂，并且在所述脆性材料基板形成着裂断线以分断所述功能区域；所述破断装置包括：工作台；弹性支撑板，配置于所述工作台上，将形成着裂断线的面作为上表面而保持所述复合基板；扩展器，包含平板状的基底及在所述基底上一体形成的条带状的多个扩展棒，所述各扩展棒的各个脊线形成同一平面，并且具有所述复合基板的功能区域的间距的2以上的整数倍的间隔；移动机构，使所述工作台沿着其面移动；以及升降机构，一边平行地保持所述复合基板与扩展棒，一边使所述扩展器朝所述弹性支撑板上的复合基板的面升降。
为了解决该问题，本发明的分断方法是将复合基板分断的分断方法，所述复合基板是在一个面具有在纵向及横向上整齐排列的多个功能区域的脆性材料基板上涂布树脂，并且形成着裂断线以分断所述各功能区域；并且在弹性支撑板上以脆性材料基板成为上表面的方式配置所述复合基板，通过沿着已经裂断的线使所述扩展器的扩展棒对应于下端而往下压所述扩展器，而将树脂层破断。
为了解决该问题，本发明的分断方法是将复合基板分断的分断方法，所述复合基板是在一个面具有在纵向及横向上整齐排列的多个功能区域的脆性材料基板上涂布树脂，并且形成着裂断线以分断所述各功能区域；并且在弹性支撑板上以脆性材料基板成为上表面的方式配置所述复合基板，通过沿着已经裂断的线使所述扩展器的所述扩展棒对应于下端而往下压所述扩展器，使破断进展到树脂层进行破断，通过使所述复合基板的位置移动相当于所述功能区域的间距的量，并再次往下压所述扩展器，而将树脂层破断。
此处，所述扩展器的扩展棒的下端截面可以形成为圆弧状。
[发明的效果]
根据具有此种特征的本发明，将复合基板配置于弹性支撑板上，以条带状的扩展棒的最下端线对应于裂断线的方式进行位置对准，从而进行破断。因此，能获得可不损伤功能区域而沿着裂断线将树脂层破断的效果。
附图说明
图1(a)、(b)是表示以往的半导体晶片裂断时的状态的剖视图。
图2(a)、(b)是本发明的实施方式的成为分断对象的基板的前视图及侧视图。
图3是表示本实施方式的树脂层的破断装置的一例的立体图。
图4是表示本实施方式的扩展器的一例的立体图。
图5是表示本发明的实施方式的在破断时使用的弹性支撑板的立体图。
图6(a)～(d)是表示该实施方式的复合基板的分断过程的概略图。
图7(a)～(c)是表示该实施方式的树脂层的分断过程的概略图。
图8(a)～(c)是表示该实施方式的树脂层的分断过程的概略图。
具体实施方式
接下来，对本发明的实施方式进行说明。图2示出了作为此种基板的一例的长方形状的形成着半导体元件的复合基板10的前视图及侧视图。在该实施方式中，将成为分断对象的复合基板10设为在陶瓷基板11上涂布树脂层、例如硅树脂12而成的复合基板10。此处，复合基板10的仅陶瓷基板11的分断是使刻划垂直地延伸到基板而一次性分断，因此将这种分断表述为“裂断”，而硅树脂层12的分断是通过施加力使树脂层的龟裂逐渐扩张而裂开，因此将这种分断表述为“破断”。另外，将复合基板10整体的分断表述为“分断”。在复合基板10的制造步骤中，沿着平行于x轴、y轴的线纵横地整齐排列地以相同间距呈格子状形成多个功能区域13。该功能区域13例如设为组入了LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)或机械构成零件、传感器、致动器等的MEMS功能区域。而且，为了针对各功能区域进行分断而制成半导体芯片，如一点链线所示，将纵向上等间隔的线设为刻划预定线Sy1～Syn，将横向上等间隔的线设为刻划预定线Sx1～Sxm，功能区域的零件位于由这些刻划预定线包围的正方形的中央。此外，复合基板10可为正方形还可为长方形，在图2中设为长方形，但格子状的功能区域为正方形，关于刻划预定线的数量，使y方向的刻划预定线Sy1～Syn比x方向的刻划预定线Sx1～Sxm多。
接下来，对该实施方式的用于破断树脂层的破断装置20进行说明。如图3所示，破断装置20包含能够朝y方向移动及旋转的工作台21。在破断装置20中，在工作台21的下方设置着移动机构，所述移动机构使工作台21沿着其面在y轴方向上移动，并且使工作台21沿着其面旋转。而且，在工作台21上隔着下述弹性支撑板40载置成为分断对象的复合基板10。在工作台21的上部，设置着コ字状的水平固定构件22，在水平固定构件22的上部保持着伺服电动机23。在伺服电动机23的旋转轴直接连接着滚珠螺杆24，滚珠螺杆24的下端由另一水平固定构件25支撑，且使滚珠螺杆24可旋转。上移动构件26在中央部具备与滚珠螺杆24螺合的母螺纹27，从所述上移动构件26的两端部朝下方具备支撑轴28a、28b。支撑轴28a、28b贯通水平固定构件25的一对贯通孔而连结于下移动构件29。在下移动构件29的下表面，与工作台21的面平行地安装着下述扩展器30。由此，在通过伺服电动机23使滚珠螺杆24旋转的情况下，上移动构件26与下移动构件29成为一体而上下移动，扩展器30也同时上下移动。此处，伺服电动机23与水平固定构件22、25以及上下的移动构件26、29构成使扩展器30升降的升降机构。
接下来，对在破断时使用的扩展器30进行说明。例如图4的立体图所示，扩展器30在平面状的基底31并排形成着多个平行的条带状的扩展棒32a～32n。该各扩展棒的所有脊线构成一个平面。另外，扩展棒的间隔只要为固定并且为刻划预定线的间隔的2以上的整数倍即可，在本实施方式中设为2倍。而且，各扩展棒的截面只要为具有能够沿着裂断线按压的突出部的形状，则并无特别限定，但优选的是设为如下所述股弯曲的圆弧状。另外，扩展棒的数量比复合基板上较多的划线的数量少一个。此外，在图4中，为了明确表示扩展棒32a～32n，使扩展棒32a～32n成为上表面而表示，但在使用时是以使扩展棒32a～32n成为下方的方式安装于下移动构件29。
在本实施方式中，在破断复合基板10的树脂层时使用弹性支撑板40。如图5的立体图所示，弹性支撑板40是长方形的平板的橡胶制辅具，其大小与复合基板10相同，例如厚度设为几毫米左右。
接下来，对分断复合基板10的方法进行说明。图6是表示分断过程的图，图6(a)表示复合基板10的一部分。首先，如图6(b)所示，将陶瓷基板11的面作为上表面，通过未图示的划线装置使划线轮50移动，沿着刻划预定线进行刻划。从而如图2(a)所示，形成x方向的划线Sx1～Sxm、y方向的划线Sy1～Syn。
接下来，在陶瓷基板11的裂断步骤中，如图6(c)所示，首先使复合基板10翻转。接着，使用未图示的裂断装置，使裂断棒51位于已经形成的划线的正上方，通过将裂断棒51往下压而仅使陶瓷基板11裂断。
由此，成为仅陶瓷基板11沿着划线Sx1～Sxm、Sy1～Syn裂断的状态。图6(d)表示沿着x方向及y方向的各划线裂断后的复合基板10的一部分。此外，划线Sx1～Sxm、Sy1～Syn均被裂断，因此下面称为裂断线Bx1～Bxm、By1～Byn。
接下来，如图7所示，对使形成于陶瓷基板11的裂断线也延伸到硅树脂层而结束复合基板10的分断的方法进行说明。图7是表示树脂层12的破断过程的图，图7(a)表示复合基板10与弹性支撑板40及扩展棒30的一部分。首先，在所述破断装置20的工作台21上配置弹性支撑板40，进而在弹性支撑板40的上表面配置复合基板10。此时，如图7(a)所示，以抵接于弹性支撑板40的方式配置硅树脂层12，使陶瓷基板11的面为上表面。接着，以该扩展器30的扩展棒例如32b、32c、32d的最下部的脊线对准裂断线方式进行定位。这样一来，其他扩展棒也每隔1个成为裂断线的正上方。
接下来，驱动伺服电动机23，使上移动构件26与下移动构件29同时下降，而使扩展器30的扩展棒一边相对于工作台21保持平行一边逐渐下降。接着，如图7(b)所示，将扩展棒32b、32c、32d、...从裂断线Bxi+1、Bxi+3、Bxi+5、...的正上方按压陶瓷基板11。这样一来，如图7(c)所示，陶瓷基板11被各扩展棒按压而变形，并且下沉而使弹性支撑板40同样地变形为V字状。此时，陶瓷基板的左右随着各扩展棒的压入而均匀地变形，因此能够使龟裂沿裂断线延伸至下方。此处，扩展棒的下方的截面形状并无特别限定，但在例如三角形状的情况下，高精度地进行使顶点对齐裂断线的定位的必要性相对变高。因此，为了使陶瓷基板11、硅树脂12以此方式平衡地变形，而将各扩展棒的下方的截面设为圆弧状。由此，使扩展棒的脊线对齐裂断线的定位的精度的容许范围相对变宽。而且，通过使扩展棒充分下降，树脂内的龟裂进展而对左右施加推开的力，从而结束破断。如果破断结束，那么使伺服电动机23反转而使扩展器30上升。
此时，在扩展器30并排形成着多个扩展棒，且其间隔为划线的两倍，因此可使扩展棒每隔一个沿着多个裂断线同时裂断硅树脂12。
接着，如图8所示，使工作台21在y轴方向上移动相当于裂断线的间距的量。接着如图8(b)、(c)所示使扩展器30下降，由此也能针对其他邻接的裂断线Bxi、Bxi+2、Bxi+4、...结束树脂层的破断。此处，由于扩展棒的间隔为划线的间距的两倍，因此通过使工作台21偏移一次而进行破断便可结束复合基板10的所有x轴方向的破断。另外，在扩展棒的间隔为划线的间距的三倍的情况下，通过使工作台21移动两次而进行破断便可结束所有x轴方向的破断。
接着，使工作台21旋转90°，针对y轴的裂断线也同样地使扩展器30下降，从而将树脂层破断。接着，使工作台21在y轴方向上移动相当于裂断线的间距的量，同样地使扩展器30下降。这样一来，结束整个面的破断，沿着各裂断线撕开树脂而分断正方形状的功能区域，从而可形成多个MEMS芯片。
此外，在该实施方式中，作为成为基底的基板，对陶瓷基板进行了说明，但本发明也可以适用于半导体基板或玻璃基板等各种脆性材料基板。
另外，在该实施方式中，作为涂布于陶瓷基板的树脂，对硅树脂进行了说明，但也可以为其他各种材质的层、例如对玻璃基板积层的偏光板等层。
[工业上的可利用性]
本发明在对具有应保护的区域的脆性材料基板进行刻划而分断时，可不损伤应保护的区域而进行破断，因此，可有效地适用于形成着功能区域的基板的破断装置。
[符号的说明]
10        复合基板
11        陶瓷基板
12        硅树脂
13        功能区域
20        破断装置
21        工作台
22、25    水平固定构件
23        伺服电动机
24        滚珠螺杆
26、29    移动构件
30        扩展器
31        基底
32a～32n  扩展棒
40        弹性支撑板

Claims (8)

1.一种扩展器，其在分断复合基板时使用，所述复合基板是在一个面具有在纵向及横向上整齐排列的多个功能区域的脆性材料基板上涂布树脂，并且在所述脆性材料基板形成着裂断线以分断所述各功能区域；所述扩展器包括：
平板状的基底；以及
条带状的多个扩展棒，在所述平板状的基底上一体地形成；并且
所述各扩展棒的各个脊线形成同一平面，并且具有所述复合基板的功能区域的间距的2以上的整数倍的间隔。
2.根据权利要求1所述的扩展器，其中所述扩展棒的下端的截面形成为圆弧状。
3.一种破断装置，其破断复合基板的树脂层，所述复合基板是在一个面具有功能区域的脆性材料基板上涂布树脂，并且在所述脆性材料基板形成着裂断线以分断所述功能区域；所述破断装置包括：
工作台；
弹性支撑板，配置于所述工作台上，将形成着裂断线的面作为上表面而保持所述复合基板；
扩展器，包含平板状的基底及在所述基底上一体形成的条带状的多个扩展棒，所述各扩展棒的各个脊线形成同一平面，并且具有所述复合基板的功能区域的间距的2以上的整数倍的间隔；
移动机构，使所述工作台沿着其面移动；以及
升降机构，一边平行地保持所述复合基板与扩展棒，一边使所述扩展器朝所述弹性支撑板上的复合基板的面升降。
4.根据权利要求3所述的破断装置，其中所述扩展器的扩展棒的下端截面形成为圆弧状。
5.一种分断方法，其分断复合基板，所述复合基板是在一个面具有在纵向及横向上整齐排列的多个功能区域的脆性材料基板上涂布树脂，并且形成着裂断线以分断所述各功能区域；并且
在弹性支撑板上，以脆性材料基板成为上表面的方式配置所述复合基板，
通过沿着已经裂断的线使权利要求1所述的扩展器的扩展棒对应于下端而往下压所述扩展器，而将树脂层破断。
6.根据权利要求5所述的分断方法，其中所述扩展器的扩展棒的下端截面形成为圆弧状。
7.一种分断方法，其分断复合基板，所述复合基板是在一个面具有在纵向及横向上整齐排列的多个功能区域的脆性材料基板上涂布树脂，并且形成着裂断线以分断所述各功能区域；并且
在弹性支撑板上，以脆性材料基板成为上表面的方式配置所述复合基板，
通过沿着已经裂断的线使权利要求1所述的扩展器的扩展棒对应于下端而往下压所述扩展器，使破断进展到树脂层进行破断，
通过使所述复合基板的位置移动相当于所述功能区域的间距的量，并再次往下压所述扩展器，而将树脂层破断。
8.根据权利要求7所述的分断方法，其中所述扩展器的扩展棒的下端截面形成为圆弧状。
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