JP2010528863A - Ppシートのダイシング装置及びその方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】同時にダイシング及びエッジシーリングを行い、且つ自動化生産を実現できるPPシートのダイシング装置を提供する。
【解決手段】本発明は、PPシート(プリプレグ(prepreg)フィルム)のダイシング装置及びその方法に関し、当該ダイシング装置は、PPシートの伝達機構を有するメインマウントと、メインマウント上に設けられた作業台と、作業台の上流側に設けられた仕込み機構と、マンマシンインターフェース制御システムとを備えている。当該作業台は、レーザと、レーザの出力したレーザビームを受け取り、ダイシングビームを形成するためのダイシングヘッドとを含んでいる。上記の構造によって、一体化されたPPシートレーザダイシング装置を提供し、PPシートダイシング過程における粉末飛散や糸飛散の状況を避けることだけでなく、自動化ダイシングを実現し、生産コストも削減している。
【選択図】図3

Description

本発明は、ダイシング装置及びその方法に関し、特に、PPシート(プリプレグ(prepreg)フィルム)のダイシング装置に関する。
配線基板は、複数の層の銅箔線と、銅箔線との間の絶縁キャリアとで共通に構成され、このようなキャリアは、PPシート(プリプレグフィルム)である。配線基板の製造過程において、一般に、PPシートをダイシングする必要がある。
図1を参照すると、PPシートは、ガラス繊維またはその他の繊維91とゴム材質(例えば、樹脂)92とを組み合わせてなる。現在、PPシートのダイシング方式として、主に、ロールされたPPシートを専門の装置に放置し、さらにブレードを用いてPPシートを一定の形状にダイシングする方式が用いられる。ダイシング過程において、PPシートの切り口の位置で粉末飛散(切断粉)や糸飛散(繊維糸)が発生してしまう。
図2を参照すると、これらの粉末飛散や糸飛散は配線基板に挟み込んでしまう場合が多く、配線基板の層同士のオープンジョイントを招くことになる。複数層の配線基板を製造する場合には、各層ごとの配線基板間の接続は、まず配線基板を穴加工しておき、次に穴壁に1層の銅を電気的にメッキして、銅層を介して、上、下層の印刷回路基板の銅箔の電気的な接続を図る方式が用いられる。図2に示すように、正確な場合には、銅箔72と銅箔73が互いに電気的に接続されるが、粉末飛散及び/または糸飛散によるオープンジョイントの存在によって、銅箔71と銅箔72との間の電気的な接続を実現することができない場合がある。
目前、粉末飛散や糸飛散を解決する方法として、ダイシングされたPPシートを積み合わせ、まず風銃(air pressure gun)で清く吹き、さらに1つの専門の赤外線エッジシールで、トリムを加熱しエッジシーリングする。ダイシングの全般過程において、粉末飛散や糸飛散が発生してしまうため、風銃で風を吹いて清潔する場合、ある一部の比較的に隠れているところが吹かれない可能性があり、一方、吹いている間に、粉塵が空気に分散されて、新たにPPシート上に付着される可能性があり、PPシートを2回汚染するとの結果を招くことになる。エッジシーリングの前に、粉は、風銃で清く吹いても、随時に剥げ落ちわれる可能性があり、粉及び/または糸が配線基板のサンドイッチに入り込むと、配線基板を廃棄処理させてしまうことになる。さらに、エッジシーリングする時に、配線基板の積み重ねに対する要求が高く、積み重ねた辺を揃える必要がある。さもしないと、外側に差し出した辺は焼け焦げるようになるが、内側に縮まれている辺は焼けなくなって、全てエッジシーリングする要求を達成できない。また、赤外線を用いて積み重ねたPPシートをエッジシーリングする場合に、PPシートの層同士を簡単に接着させることができ、強行に分けると、エッジの厚みが均一にならない。
これにて分かるように、現在の粉末飛散や糸飛散を解決する方法では、1つの装置を増加するだけでなく、その操作過程も複雑で、生産コストを増加している。配線基板の精度、密度、層数の向上に伴って、粉末飛散や糸飛散の問題を解決する要求がますます緊迫なっている。
本発明は、従来技術におけるPPシートをブレードでダイシングする場合に粉末飛散や糸飛散が発生してしまうため、後続するエッジシーリング工程及びエッジシーリング装置の追加を必要とし、生産コストの増加を招くとの技術問題を解決するために、同時にダイシング及びエッジシーリングを行い、且つ自動化生産を実現できるPPシートのダイシング装置を提供している。
本発明は、従来技術におけるPPシートをブレードでダイシングする場合に粉末飛散や糸飛散が発生してしまうため、後続するエッジシーリング工程及びエッジシーリング装置の追加を必要とし、生産コストの増加を招くとの技術問題を解決するために採用する技術案として、PPシートの伝達機構を有するメインマウントと、メインマウント上に設けられた作業台と、作業台の上流側に設けられた仕込み機構と、マンマシンインターフェース制御システムとを備え、当該作業台は、レーザ及びレーザの出力したレーザビームを受け取りダイシングビームを形成するためのダイシングヘッドを含むPPシートのダイシング装置を提供している。
本発明による好ましい実施例として、仕込み機構は、プリカットPPシートの材料ロールを支持するための仕込み軸と、PPシートの伝達方向を変えるように設置された中継ローラと、PPシートの弛緩度を調節するための弛緩調節機構とを含み、弛緩調節機構は、固定軸と、固定軸の周りを回転するコネクチングロッドと、コネクチングロッド上に設けられた活動軸とを含んでいる。
本発明による好ましい実施例として、弛緩調節機構は、コネクチングロッドの回転範囲を制限するリミット機構をさらに含んでいる。
本発明による好ましい実施例として、メインマウント、作業台及び仕込み機構が連結され、一体化構造を形成し、ダイシング装置は、メインマウントに対して移動可能な仕出し機構をさらに備えている。
本発明による好ましい実施例として、PPシート伝達機は、作業台の少なくとも一側に設けられたローラ伝達機構であり、ローラ伝達機構は、主動押し付けローラと、受動押し付けローラと、主動押し付けローラと受動押し付けローラとの間の相対圧力を調節するための圧力調節機構とを含み、作業台は、PPシート伝達機構の伝達方向に垂直してダイシングヘッドを伝達するダイシングヘッド伝達機構をさらに含んでいる。
本発明による好ましい実施例として、作業台は、吹込み気流を生じるための空気圧縮装置をさらに含み、空気圧縮装置はダイシングヘッドと連通され、ダイシングヘッドにより吹込み気流をPPシートの表面にガイドする。
本発明による好ましい実施例として、作業台は、負圧型吸塵装置をさらに含んでいる。
本発明による好ましい実施例として、負圧型吸塵装置はダイシングヘッドの直下に設けられ、ダイシングヘッドの伝達方向と一致するスロット状の吸塵口を備えている。
本発明による好ましい実施例として、マンマシンインターフェース制御システムは、マンマシンインターフェースと、マンマシンインターフェースに接続されたコントローラと、コントローラにそれぞれに接続されたサーボ制御システム及びレーザ制御システムとを含んでいる。
本発明による好ましい実施例として、作業台上には、少なくとも2つのダイシングヘッドを含んでおり、少なくとも2つのダイシングヘッドがPPシート伝達機構の伝達方向に垂直する同一直線または対応する平行直線に設けられている。
本発明は、従来技術におけるPPシートをブレードでダイシングする場合に粉末飛散や糸飛散が発生してしまうため、後続するエッジシーリング工程及びエッジシーリング装置の追加を必要とし、生産コストの増加を招くとの技術問題を解決するために採用する他の技術案として、a. プリカットPPシートを与え、弛緩度を調節するステップと、b. 第1の方向でプリカットPPシートを伝達するステップと、c. レーザビームをガイドしてプリカットPPシートに作用させダイシングするステップと、d.
スロット状のダイシングPPシートが得られるように、第1の方向に垂直する第2の方向でレーザビームを伝達させるステップとを含むPPシートのダイシング方法を提供している。
本発明による好ましい実施例として、ステップbにおいて、プリカットPPシートの複数のダイシングが実現されるように、複数のレーザビームをプリカットPPシートに作用させダイシングする。
本発明による好ましい実施例として、複数のレーザビームは、分光装置又は複数の対応するレーザによって得られる。
本発明による好ましい実施例として、ダイシング方法は、さらに、マンマシンインターフェースを介してダイシングパラメータを取得するステップを含んでいる。
上記の構造及び方法によると、一体化されたPPシートレーザダイシング装置及びダイシング方法を提供し、PPシートダイシング過程における粉末飛散や糸飛散の状況を避けることだけでなく、自動化ダイシングを実現し、生産コストも削減している。
従来のPPシートの構成を示す図。 従来の方式によってダイシングされたPPシートを構成する回路基板の構成を示す図。 本発明のPPシートのダイシング装置の一実施例の構成を示す図。 本発明の作業台の構成を示す図。 図4におけるI部分の部分拡大図。 本発明のPPシートのダイシング装置の他の一実施例の構成を示す図。 本発明のマンマシンインターフェース制御システムを示すブロック図。 本発明のPPシートのダイシング装置の作業のフローチャート図。
図3に示すように、本発明のPPシートのダイシング装置は、メインマウント2と、メインマウント2上に設けられた作業台1と、作業台1の上流側に設けられた仕込み機構3とを備えている。作業台1、メインマウント2、仕込み機構3が連結して一体化構造を形成している。また、当該ダイシング装置は、ユーザによってパラメータを設定し、各部品の動作を制御し協調して、PPシートの自動化ダイシングが実現されるように、マンマシンインターフェース制御システムをさらに含んでいる。
メインマウント2には、PPシート伝達機構が設けられている。本実施例において、PPシート伝達機構は、作業台1の少なくとも一側に設けられたローラ伝達機構であり、該ローラ伝達機構は、主動押し付けローラ23と、受動押し付けローラ22と、主動押し付けローラ23と受動押し付けローラ22との間の相対圧力を調節するための圧力調節機構21とを含んでいる。主動押し付けローラ23は、ベルト又は類似な伝達機構を介してサーボモータに接続される。
作業台1は、適宜な波長及びエネルギー密度のレーザビームを生じるためのレーザ11と、レーザ11の出力したレーザビームを受け取ってダイシングビームを形成するためのダイシングヘッド12と、PPシート伝達機構の伝達方向に垂直してダイシングヘッド12を伝達するダイシングヘッド伝達機構(図面せず)とを含んでいる。本実施例において、ダイシングヘッド12は、サーボモータの駆動によって水平(又は垂直)レールに沿って直線運動することができ、これによって、PPシートの横方向のダイシングを実現している。本実施例において、レーザ11は、COレーザを用い、波長9.4μmのレーザであることが好ましい。
仕込み機構3は、プリカットPPシート材料ロール4を支持するための仕込み軸30と、PPシート伝達方向を変えるように設けられた適宜数の中継ローラ31と、PPシートの弛緩度を調節するための弛緩調節機構32とを含んでいる。弛緩調節機構32は、位置固定された固定軸321と、固定軸321の回りを回転するコネクチングロッド322と、コネクチングロッド322に設けられた活動軸323とを含んでいる。仕込み軸30は、適宜制動機構を介してその制動を制御するようになっている。また、弛緩調節機構32は、コネクチングロッド322の回転範囲を制限するリミット機構324をさらに含んでいる。
PPシートの仕込み過程において、まずPPシート材料ロール4を仕込み軸30に取り付け、PPシートは、仕込み機構3上の中継ローラ31及び弛緩調節機構32の活動軸323を経てメインマウント2上のローラ伝達機構に伝送されることによって、PPシートの適時な供給を確保している。
圧力調節機構21によって主動押し付けローラ23と受動押し付けローラ22との間の圧力を調節して、主動押し付けローラ23、受動押し付けローラ22及びPPシートの間で十分な摩擦力が発生するようにする。主動押し付けローラ23と受動押し付けローラ22との間の圧力は、主動押し付けローラ23の駆動によるPPシートの安定な送りが実現されるように、PPシートの左右振動も制限する。PPシートは、伝送の間に作業台1のダイシング位置に到達すると、ダイシングヘッド12の出力するダイシングビームによって縦方向のダイシングを行うことになる。切断されたPPシート材料は仕出し機構(図面せず)の上面に落ち込む。仕出し機構は、切断されたPPシート材料を容易に搬出されるように、メインマウント2に対して移動可能になっている。
図4及び図5にさらに示すように、ダイシングヘッド12内部にはキャビティ121が設けられ、キャビティ121内にはフォーカシング素子122が設けられ、機構を適宜にガイドして、又は直接に入力したダイシングヘッド12のレーザ光は、フォーカシング素子122を介して作業台1のダイシング位置にフォーカシングされ、通過するPPシートをダイシングすることになる。ダイシングヘッド12のキャビティ121側には吹出し管123が設けられ、吹出し管123は、フォーカシング素子122とダイシングヘッド12のレーザビーム出口との間に位置している。該吹出し管123は空気圧縮装置(図面せず)と連通されている。空気圧縮装置の発生した吹込み気流は、吹出し管123を介してダイシングヘッド12のレーザビームの焦点、つまりPPシートの切り口へ吹出す。吹出し管123には、気流調節バルブ124が設けられ、気流の大きさを調節する。吹出し管123がフォーカシング素子122とダイシングヘッド12のレーザビーム出口との間に位置しているため、空気圧縮装置で生じた吹込み気流は吹出し管123を介してダイシングヘッド12のキャビティ121に吹き込んだ後、ダイシングヘッド12のレーザビーム出口の位置へ流れることしかできず、該気流の高圧作用によって、PPシートの切り口で生じた埃が高圧気流の流れに逆してダイシングヘッド12のキャビティ121へ入り込むことがなく、フォーカシング素子122が汚染されないように確保する。また、空気圧縮装置は、切り口で生じる煙やカーボンブラックが吹付けられるように、他の適宜な方式によって作業台1の他の位置に設けられてもよい。
作業台1には、負圧型吸塵装置13がさらに設けられている。本実施例において、負圧型吸塵装置13は、ダイシングヘッド12の直下に設けられ、且つダイシングヘッドの伝達方向に一致するスロット状の吸塵口131を設けている。吸塵口131の対向側には吸塵管132が設けられている。ダイシング過程において、吸塵口131からPPシートの切り口で生じる煙やカーボンブラックを吸い出している。また、ダイシングヘッド12の横方向のダイシング過程において、吸塵口131は、ダイシングしようとするPPシートを適宜な位置に固定することもでき、横方向のダイシング過程においてPPシートの位置が変化しないように確保する。
図6に示すように、作業台1には、少なくとも2つのダイシングヘッド12が設けられている。本実施例において、当該複数のダイシングヘッド12は、PPシートの伝達方向に垂直する同一直線に設けられ、分光機構を介して1つのレーザから、又は導光機構を介してそれぞれのレーザから出力するレーザビームを受け取ることによって、PPシートの複数のダイシングを実現する。ただし、当該複数のダイシングヘッド12は、PPシートの伝達方向に垂直し、別の対応する平行直線にそれぞれ設けられ、それぞれの対応するレーザからレーザビームを受け取ってもよい。このような構造は、より高パワーのレーザ及び複雑な分光機構の使用を避け、各ダイシングヘッドのダイシング強度を確保すると共に、異なるダイシングヘッドの横方向のダイシングを容易にするとの利点がある。
PPシートを矩形にダイシングする場合に、PPシートの母材の幅及び必要するPPシートの幅に基づいてダイシングヘッド12の位置及びピッチを配置することができる。複数のダイシングヘッド12を同時に動作させることによって、大量にダイシングする時の高効率を確保している。
本発明のダイシング装置を用いてPPシートをダイシング加工する場合に、レーザビームの高温作用によってPPシートの切り口を自動的にシーリングされ、切り口での粉末飛散や糸飛散を完全に回避するようになる。また、レーザビームは非常に細く、エネルギーが集中されているため、PPシートの切り口の回りに対する破壊が非常に小さいである。
また、空気圧縮装置を用いているため、レーザビームによりダイシングする場合に、該装置の生じた吹込み気流がPPシートの切り口へ向かって吹くようになり、その気流は、PPシートの切り口をレーザビームと離れる瞬間に、高温から急速に冷却させることができ、その過程は、外部に露出されたガラス糸を焼入れし、脆化させる。そして、気流にて生じた力は、分離作用が強まるように、脆化されたガラス糸をクラックさせ剥げ落せる。その以外に、気流は、切り口で熱溶融された樹脂を吹き上げ、冷却後に新たに接合されるのを防止し、PPシートがレーザビームの中で焼けて、切り口を大きくなることを防止することができる。
レーザビームにてダイシングする際に、吸塵装置は切り口の煙やカーボンブラックを吸い込むことができ、PPシートの汚染を回避すると共に、環境を汚染することもない。また、吸塵口で生じた負圧は、横方向のダイシング過程においてPPシートを吸塵口の位置に固定することができ、ダイシングする場合に、PPシートの位置が変化しないように確保することができ、レーザビームの焦点をPPシートのダイシング位置に容易に固定されるようにする。
図7に示すように、図7は、本発明のマンマシンインターフェース制御システムを示すブロック図である。本発明のPPシートのダイシング装置におけるマンマシンインターフェース制御システムは、マンマシンインターフェース(HMI)と、コントローラと、サーボ制御システムと、レーザ制御システムとを含んでいる。本実施例において、マンマシンインターフェースは、タッチパネルを用い、コントローラは、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)を用いている。サーボ制御システムは、サーボ増幅器及びパルス発生器の制御に関連するサーボモータ(例えば、主動押し付けローラサーボモータ、ダイシングヘッド伝達サーボモータ)のオンオフ、回転方向、回転速度や変位量によって、各種類の部品の伝達を実現することができる。レーザ制御システムは、レーザ通信I/O板を介して制御信号を対応するレーザに伝送し、レーザのオンオフやパワー(エネルギー制御)を制御することができる。レーザ制御システムは、さらに、レーザ冷却システムを含んでもよい。マンマシンインターフェース制御システムは、さらに、警報や緊急停止制御システムを含んでもよい。
図8は本発明のPPシートのダイシング装置の作業フローチャートである。ダイシング過程において、ユーザは、マンマシンインターフェース制御システムを介して全体ダイシング過程を制御し、まず、どんな警報信号も発生しないように確保した場合に、マンマシンインターフェースを介して各種類のダイシングパラメータ、例えばダイシングヘッド12のピッチ(横方向のダイシング幅)及び縦方向のダイシング長さ、対応するPP材料番号、実際ダイシング速度、ロール材料の速度、レーザパワー、レーザ動作温度などを設定する。そのうち、レーザに関連するパラメータはレーザ通信I/O板を介して対応するレーザに伝送され、又は直接にレーザ冷却システムに伝送される。一方、ピッチ、長さ、速度等に関するサーボパラメータは、サーボ制御システムを介して対応するサーボモータに与えられる。そして、PLCリセットキーを起動すると、PLCは、対応するダイシングパラメータに従って各ダイシングヘッドの開始位置に初期位置決められる。続いて、PLC自動ダイシングキーを起動した後に、PPシート伝達機構はPPシートを推進し、同時に全てのダイシングヘッド12がプログラムの制御下に一緒に動作し、PPシートの縦方向のダイシングを完了して、その後にPPシート伝達機構は伝達停止される。全てのダイシングヘッド12又はそのうちの所定数のダイシングヘッド12は、ダイシングヘッド伝達機構の駆動にて横方向に運動し、PPシートの横方向のダイシング完了して、PPシートを所定長さ及び幅のスロット状の材料にダイシングする。ダイシング完了した後にリセットされ、それを繰り返す。また、制御システムは、レーザの積算作業時間を統計や、単に1回切り機能、レーザの手直し、グループごとの作業過程時間の統計、水温、水圧、気圧、サーボ等の異常状態の警報、装置に対する緊急停止の制御を行ってもよい。
上記の実施例では、本発明の好ましい実施形態の例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。当業者であれば、本発明の保護しようとする範囲と精神を離脱しない条件で、異なる実際ニーズに応じて様々な実施方式を工夫することができる。明細書、特許請求の範囲に記載された構成要素の数は、特に断りのない限り、単数又は複数を問わない。


Claims (14)

  1. PPシートの伝達機構を有するメインマウントと、
    前記メインマウント上に設けられた作業台と、
    マンマシンインターフェース制御システムとを備え、
    前記作業台は、
    レーザと、
    前記レーザの出力したレーザビームを受け取り、ダイシングビームを形成するためのダイシングヘッドと、
    前記作業台の上流側に設けられた仕込み機構と、を含む
    ことを特徴とするPPシートのダイシング装置。
  2. 前記仕込み機構は、
    プリカットPPシートの材料ロールを支持するための仕込み軸と、
    PPシートの伝達方向を変えるように設置された中継ローラと、
    PPシートの弛緩度を調節するための弛緩調節機構とを含み、前記弛緩調節機構は、固定軸と、前記固定軸の周りを回転するコネクチングロッドと、前記コネクチングロッド上に設けられた活動軸とを含んでいることを特徴とする請求項1に記載のダイシング装置。
  3. 前記弛緩調節機構は、前記コネクチングロッドの回転範囲を制限するリミット機構をさらに含んでいることを特徴とする請求項2に記載のダイシング装置。
  4. 前記メインマウント、前記作業台及び前記仕込み機構が連結されて一体化構造を形成し、前記ダイシング装置は、前記メインマウントに対して移動可能な仕出し機構をさらに備えていることを特徴とする請求項1、2又は3に記載のダイシング装置。
  5. 前記PPシート伝達機は、前記作業台の少なくとも一側に設けられたローラ伝達機構であり、前記ローラ伝達機構は、主動押し付けローラと、受動押し付けローラと、前記主動押し付けローラと前記受動押し付けローラとの間の相対圧力を調節するための圧力調節機構とを含み、前記作業台は、前記PPシート伝達機構の伝達方向に垂直して前記ダイシングヘッドを伝達するダイシングヘッド伝達機構をさらに含んでいることを特徴とする請求項1に記載のダイシング装置。
  6. 前記作業台は、吹込み気流を生じるための空気圧縮装置をさらに含み、前記空気圧縮装置は前記ダイシングヘッドと連通され、前記ダイシングヘッドにより前記吹込み気流をPPシートの表面にガイドすることを特徴とする請求項5に記載のダイシング装置。
  7. 前記作業台は、負圧型吸塵装置をさらに含んでいることを特徴とする請求項5に記載のダイシング装置。
  8. 前記負圧型吸塵装置は前記ダイシングヘッドの直下に設けられ、前記ダイシングヘッドの伝達方向と一致するスロット状の吸塵口を備えていることを特徴とする請求項7に記載のダイシング装置。
  9. 前記マンマシンインターフェース制御システムは、マンマシンインターフェースと、前記マンマシンインターフェースに接続されたコントローラと、前記コントローラにそれぞれに接続されたサーボ制御システム及びレーザ制御システムとを含んでいることを特徴とする請求項1に記載のダイシング装置。
  10. 前記作業台上には、少なくとも2つのダイシングヘッドを含んでおり、前記少なくとも2つのダイシングヘッドが前記PPシート伝達機構の伝達方向に垂直する同一直線または対応する平行直線に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のダイシング装置。
  11. PPシートをダイシングする方法であって、
    a. プリカットPPシートを与え、弛緩度を調節するステップと、
    b. 第1の方向で前記プリカットPPシートを伝達するステップと、
    c. レーザビームをガイドして前記プリカットPPシートに作用させダイシングするステップと、
    d. スロット状のダイシングPPシートが得られるように、前記第1の方向に垂直する第2の方向でレーザビームを伝達させるステップとを含む
    ことを特徴とするPPシートのダイシング方法。
  12. 前記ステップbにおいて、前記プリカットPPシートの複数のダイシングが実現されるように、複数のレーザビームを前記プリカットPPシートに作用させダイシングすることを特徴とする請求項11に記載のダイシング方法。
  13. 前記複数のレーザビームは、分光装置又は複数の対応するレーザによって得られることを特徴とする請求項12に記載のダイシング方法。
  14. 前記ダイシング方法は、さらに、マンマシンインターフェースを介してダイシングパラメータを取得するステップを含んでいることを特徴とする請求項11に記載のダイシング方法。
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