(57)【要約】【課題】レーザー切断時に発生するスパッタやヒュームが回路基板に実装された半導体部品に付着することを抑制可能な加工方法およびその加工装置を提供すること。【解決手段】基板固定治具の凹凸と回路基板自身とで形成される半導体部品の隔離エリアを外気に対して陽圧になるように加圧する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像検知用途の撮像素子が形成された半導体部品を実装した回路基板を固定する基板固定治具と、前記回路基板を切断するレーザー光の照射手段とを具備し、
前記基板固定治具に前記回路基板を設置する工程と、前記回路基板にレーザー光を照射して切断する工程とを有する回路基板の加工方法において、
前記基板固定治具は基板設置面に凹凸が形成され、この凹凸と前記回路基板とで形成される前記半導体部品の隔離エリアを、外気に対して陽圧になるように加圧することを特徴とする基板の加工方法。
【請求項２】
前記基板固定治具は、基板押さえ機構を有し、前記基板固定治具に前記回路基板を押し付ける工程を有することを特徴とする請求項１に記載の回路基板の加工方法。
【請求項３】
前記基板固定治具は、前記レーザー切断時に発生するスパッタおよびヒュームの集塵機構を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回路基板の加工方法。
【請求項４】
前記基板押さえ機構による基板押さえ力は、前記隔離エリア加圧力によって発生する基板浮力よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回路基板の加工方法。
【請求項５】
前記基板押さえ機構による基板押さえ力は、基板レーザー切断時のアシストエア圧による基板加圧力よりも大きいことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４の何れか一項に記載の回路基板の加工方法。
【請求項６】
画像検知用途の撮像素子が形成された半導体部品を実装した回路基板を固定する基板固定治具と、前記回路基板を切断するレーザー光の照射手段と、を具備し、
前記基板固定治具に前記回路基板を設置する工程と、前記回路基板にレーザー光を照射して切断する工程とを有する回路基板の加工装置において、
前記基板固定治具は前記半導体部品との接触を回避する凹凸が形成され、この凹凸と前記回路基板とで形成される前記半導体部品の隔離エリアを外気に対して陽圧になるように加圧する手段を有することを特徴とする回路基板の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の回路基板をレーザーにより切断加工する加工方法および加工装置に関し、特にガラスエポキシ基板の加工方法および加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電化製品に使用される電気回路基板の製造方法として、１枚の基板に回路パターンを形成した個片基板を複数配置し、各個片基板上に半導体部品，パッケージ部品，配線コネクタ等を実装した後に個片基板に分割する方法がある。基板材料にはガラスエポキシ等が使用され、各個片基板は切断可能なブリッジによって連結している。この基板個片化の際の切断方法として、実装部品を破壊しない方法が求められる。また、切断時に発生するゴミは、基板に実装された半導体部品等の機能や性能を損ねることがあるため、ゴミの発生も抑える必要がある。
【０００３】
これに対して特許文献１には、レーザーによる回路基板の切断方法が提案されている。レーザーによる基板切断方法はルーターによる切断と比較してゴミの発生量が少ない。また、プレス式のよりも機械的ストレスによる実装部品破壊のリスクが小さく、抑えのための余白部を設ける必要が無いため基板のロスも少ない。
【０００４】
特許文献２には、レーザー切断部近傍でエア噴射と吸引を行う回路基板の切断方法が提案されている。これは、レーザー切断時に発生するスパッタやヒュームを除去することで、このスパッタやヒュームに起因するレーザー光の屈曲による実装部品の損傷を防ぐものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２３５０６７号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像検知用途の撮像素子が形成された半導体部品を実装した回路基板をレーザー切断する際、切断時に発生したスパッタやヒュームが撮像素子に付着すると、画像検知に支障をきたす。特に、ガラスエポキシ基板のガラス成分が溶解したスパッタは撮像素子に付着する際に凝固し、半導体部品に固着する。このため一般的なゴミ除去方法であるエアブローでは除去することができない。
【０００７】
この対策として、基板に実装されている半導体部品を隔離するように切断基板の置き治具を形成しても、基板自体の反りや配線パターンに起因する回路基板の平面度の影響で固定治具と基板との間に隙間が生じて、そこからスパッタやヒュームが侵入してしまう。
【０００８】
特許文献２のような吸引機構は、回路基板にコネクタ等の比較的大きな部品が実装されている場合、切断箇所に近接させづらく効果を発揮しづらい。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、回路基板のレーザー切断時に発生するスパッタやヒュームが、基板に実装された半導体部品に付着することを抑制可能な、信頼性の高い回路基板の加工方法および加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る回路基板の加工方法は、
画像検知用途の撮像素子が形成された半導体部品を実装した回路基板を固定する基板固定治具と、前記基板を切断するレーザー光の照射手段とを具備し、
前記基板固定治具に前記回路基板を設置する工程と、前記回路基板にレーザー光を照射して切断する工程とを有する回路基板の加工方法において、
前記基板固定治具は基板設置面に凹凸が形成され、この凹凸と基板とで形成される前記半導体部品の隔離エリアを、外気に対して陽圧になるように加圧することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る基板加工装置は、
画像検知用途の撮像素子が形成された半導体部品を実装した回路基板を固定する基板固定治具と、前記回路基板を切断するレーザー光の照射手段とを具備し、
前記基板固定治具に前記回路基板を設置する工程と、前記回路基板にレーザー光を照射して切断する工程とを有する回路基板の加工装置において、
前記基板固定治具は前記半導体部品との接触を回避する凹凸が形成され、この凹凸と前記回路基板とで形成される前記半導体部品の隔離エリアを外気に対して陽圧になるように加圧する手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回路基板のレーザー切断時に発生するスパッタやヒュームが、回路基板に実装された半導体部品に付着することを抑制可能な、信頼性の高い回路基板の加工方法および加工装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明が適用可能な基板切断装置の模式図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明が適用可能な基板切断工程を示す模式図である。
【図３】本発明が適用可能な基板切断工程の工程フローである。
【図４】本発明の実施例における基板固定治具の模式図である。
【図５】本発明の課題を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例における模式図である。
【図７】本発明の実施例において、基板にかかる力の関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施例に関わる回路基板の加工方法およびレーザー加工装置について、概略を説明する。
【００１５】
図１は本発明が適用可能な基板切断装置の模式図である。
【００１６】
図１のように、回路基板１を切断するレーザー発振器２３とレーザー光を照射するレーザーヘッド２２、切断する基板を設置する基板固定治具２１、基板の任意の位置を切断するための動作軸２４、２５から構成されている。装置上に固定されたレーザーヘッドに対して、固定された基板を動作軸で動かすことにより、基板を切断する。
【００１７】
図２は本発明が適用可能な基板切断工程を示す模式図である。
【００１８】
先ず、図２（ａ）のように、基板固定治具２１に切断する基板１を設置する。基板は回路パターンを形成した個片基板を複数配置しており、各個片基板上に半導体部品１３や配線コネクタ１１等の部品が実装されている。各個片基板は切断可能なブリッジ１２によって連結している。基板固定治具のブリッジと相対する部分には、切断用のレーザー光を回避する穴２７が設けられている。また、基板設置面には、基板に実装された部品を避けるように凹凸２９が形成されている。基板固定治具は集塵機と連結しており、切断動作と連動して集塵が行われる。この集塵エア２６によって、レーザー切断時に発生するスパッタやヒュームを回収する。なお、集塵機は、基板切断時のみの動作でも常時動作でもどちらでも良い。
【００１９】
次いで、図２（ｂ）のようにして基板押さえ２８によって基板を固定治具に押し付け、レーザー光で基板を個片化する。基板を固定治具に押し付けることによって、基板の反りが矯正される。基板押さえ機構の押さえ力発生には、例えばばねやシリンダ等を使用することができる。
【００２０】
図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ’断面のうち、１基板のみを拡大した模式図である。固定治具と設置された回路基板自身とで、固定治具の基板設置面凹凸が隔離壁の役割を果たして半導体部品１３をレーザー切断時の雰囲気から隔離する隔離エリア３０を形成している。
【００２１】
本発明の実施例について図３、図４、図５、図６、図７を用いて説明する。本実施例ける基板材料には主にガラスエポキシが使用され、半導体部品には、画像検知用途の撮像素子が形成されている。
【００２２】
図３は本発明の基板切断工程の工程フローである。
【００２３】
上述の説明の通り、回路基板を固定治具に設置して、基板押さえで固定治具に基板を押し付ける。基板固定後、基板に実装された半導体部品の隔離エリア内を陽圧化し、基板をレーザー切断する。そして、隔離エリア内の陽圧をオフし、基板押さえを解除して個片化した基板を取り出す。
【００２４】
図４は本発明の実施例における基板固定治具である。
【００２５】
本発明の実施例における基板固定治具は、上述の通り基板設置面の凹凸によって形成される半導体部品隔離エリアに対して、この隔離エリアを陽圧化するエア４１を供給する穴４０が設けられている。この陽圧化エアの配管経路は、基板固定治具に集塵エアの影響を受けない形で形成されている。本実施例においては、陽圧用の流体にクリーンエアを使用し、これをコンプレッサーで圧縮して供給している。なお、隔離エリア陽圧化の手段は本実施例に限定されるものではなく、例えば流体には窒素等の不活性ガス等を用いることも可能である。
【００２６】
図５は、図２（ｃ）における基板切断ブリッジ近傍の拡大図であり、従来例における基板切断中の様子を表す模式図である。
【００２７】
基板押さえによって固定治具に押し付けられているものの、固定治具の設置面精度や、反りや配線パターンに起因する基板自身の平面度の影響で、固定治具と回路基板との間に隙間が生じる場合がある。そして、レーザー光３１での基板切断時に発生するスパッタやヒューム３２は、集塵機能によって大半が回収されるが、ごく一部が固定治具と基板との隙間から侵入し、半導体部品１３に付着することがある。半導体部品上に形成された画像検知用の撮像素子は、付着したスパッタやヒュームによって、この読み取り機能が正常に働かなくなってしまう。
【００２８】
図６は本実施例における基板固定治具と回路基板との当接部分の基板切断ブリッジ近傍の拡大図であり、図５同様に基板切断中の様子を表す模式図である。基板固定時に、半導体部品隔離エリアをエア４１で加圧し、この隔離エリアを周囲に対して陽圧化する。こうすることで、固定治具と基板との間に隙間が生じていた場合でも、隙間からエア４２が噴射されてレーザー切断時のスパッタやヒュームの侵入を防ぐことが可能になる。
【００２９】
図７は、図５、図６同様の基板切断ブリッジ近傍の拡大図であり、本実施例における隔離エリアへの陽圧力と基板押さえ力、レーザー切断時のアシストエア圧の関係を示す模式図である。
【００３０】
隔離エリア内の陽圧によって基板にかかる浮力５２が基板押さえ力５１に対して過剰な場合、回路基板が固定治具から浮き上がり、大きな隙間を生じてしまう。また、レーザー切断時のアシストエア圧４４が基板押さえ力５１に対して過剰な場合、アシストエア圧による力５３によって基板が動いてしまい、固定治具と回路基板との間に大きな隙間を生じてしまう。これらの場合、陽圧によって固定治具と回路基板との隙間からエアが噴射されたとしても、発生した隙間の影響の方が大きく、スパッタやヒュームが隔離エリア内に侵入してしまう。このことから、基板押さえ力は、隔離エリアの陽圧により基板にかかる浮力とアシストエア圧により基板に掛かる力よりも大きくしている。本実施例においては、基板押さえ力を押さえ一箇所あたり３０Ｎ（押さえ４本で合計１２０Ｎ）、隔離エリアの陽圧力による基板の浮力を９．６Ｎ、アシストエア圧を０．０５ＭＰａとした。
【００３１】
なお、この値は本実施例に限定されるものではなく、上述の通り、基板押さえ力が陽圧力による基板の浮力およびアシストエア圧によって基板にかかる力よりも小さければ良い。このため、回路基板の外形寸法やレーザー照射等の諸条件に応じて適宜変更することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例によれば、レーザー切断時に発生するスパッタやヒュームが、回路基板に実装された半導体部品に付着することを抑制可能な加工装置およびその加工方法を提供することが可能になる。
【符号の説明】
【００３３】
１  回路基板、２  基板切断装置、１１  コネクタ、１２  切断ブリッジ、
１３  半導体部品、２１  基板固定治具、２２  レーザーヘッド、
２３  レーザー発振器、２４  動作軸、２５  動作軸、２６  集塵（吸引）エア、
２７  切断用レーザー光回避穴、２８  基板押さえ、２９  基板固定治具凹凸、
３０  隔離エリア、３１  レーザー光、４０  陽圧用穴、４１  陽圧エア、
４２  基板固定治具〜基板間の隙間からのエア噴射、
４３  レーザー切断時のアシストエア圧、５１  基板押さえ力、
５２  陽圧による基板の浮力、５３  アシストエア圧により基板にかかる力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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