(57)【要約】      （修正有）【課題】分割予定ラインに沿って厚みが変化する基板や分割予定ラインの基板内部に電極が配設されている基板のレーザー加工方法を提供する。【解決手段】交差して形成された複数の分割予定ラインにより区画された各領域にそれぞれデバイスが形成された被加工物の該分割予定ラインに沿ってレーザービームＬＢを照射しレーザー加工溝２７ａを形成するレーザー加工方法であって、分割予定ラインに沿った被加工物の内部の構造及び厚さの変化を確認する確認工程と、確認工程によって確認された分割予定ラインに沿った被加工物の内部の構造及び被加工物の厚さの変化に合わせて、形成するレーザー加工溝の深さを複数決定する溝深さ決定工程と、溝深さ決定工程実施後、レーザービームを分割予定ラインに沿って照射し、分割予定ラインにおける被加工物内部の構造及び被加工物の厚さの変化に合わせた、複数の深さのレーザー加工溝を分割予定ラインに沿って形成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差して形成された複数の分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成された被加工物の該分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射してレーザー加工溝を形成するレーザー加工方法であって、
該分割予定ラインに沿った被加工物の内部の構造及び被加工物の厚さの変化を確認する確認工程と、
該確認工程によって確認された該分割予定ラインに沿った被加工物の内部の構造及び被加工物の厚さの変化に合わせて、形成するレーザー加工溝の深さを複数決定する溝深さ決定工程と、
該溝深さ決定工程実施後、レーザービームを該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインにおける被加工物の内部の構造及び被加工物の厚さの変化に合わせた複数の深さのレーザー加工溝を該分割予定ラインに沿って形成するレーザー加工溝形成工程と、
を備えていることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
該溝深さ決定工程により決定された複数の深さのレーザー加工溝を形成するために照射するレーザービームの出力を、レーザー加工溝の深さ毎にそれぞれ決定するレーザー出力決定工程を更に備えた請求項１記載のレーザー加工方法。
【請求項３】
該レーザー加工溝形成工程では、照射する該レーザービームの出力を連続的に変化させて、該分割予定ラインに沿って形成されるレーザー加工溝の深さを連続的に変化させる請求項１又は２記載のレーザー加工方法。
【請求項４】
該レーザー加工溝形成工程では、該溝深さ決定工程で決定された複数の深さのレーザー加工溝の内、同じ深さの溝を非連続的に形成する工程を該複数の深さの溝毎に繰り返すことによって、該分割予定ラインに沿って複数の深さを有するレーザー加工溝を形成する請求項１又は２記載のレーザー加工方法。
【請求項５】
該レーザー加工溝形成工程を実施した後、被加工物に外力を付与して被加工物を該レーザー加工溝に沿って個々のデバイスチップに分割する分割工程を更に備えた請求項１〜４の何れかに記載のレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に複数のデバイスが形成された被加工物に分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成するレーザー加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）を適用した発光装置は長寿命、低消費電力であるとともに、水銀を使用していない点などで従来の白熱電球、蛍光灯と比較してすぐれた点が多々あるため、最近になりＬＥＤ照明装置による白熱電球、蛍光灯の置き換えが進んでいる。
【０００３】
特にＬＥＤ発光装置の用途の一つである液晶テレビや液晶ディスプレイのバックライト用途では、低消費電力化、機器の薄型化及び水銀不使用の点から冷陰極蛍光管からの置き換えが急激に進んでいる。
【０００４】
ＬＥＤはそれ自体が発光素子であり、熱を放出するためＬＥＤパッケージ基板は、複数のＬＥＤをヒートシングと呼ばれる熱拡散基板に配設してシリーコン樹脂等の透明合成樹脂で表面側を被覆（パッケージング）している場合がある。
【０００５】
ヒートシンクに用いられる基板としては耐熱性の良いセラミック基板が広く使用されているが、セラミック基板の内部には電極が配設されていたり、放熱のための凹部が基板の裏面に形成された構造をしているものがある。
【０００６】
このようなＬＥＤパッケージ基板は、一般的にダイサーと呼ばれる切削装置によってそれぞれＬＥＤチップが内蔵された個々のＬＥＤパッケージに分割されているが、近年生産性向上の要求からレーザー加工装置を使用した加工方法が採用されるようになってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２２４６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
セラミック基板を用いたＬＥＤパッケージ基板をレーザー加工する場合、その内部に配設された電極にレーザービームが照射されると電極から発生したデブリが付着して製品品質を悪化させることがある。
【０００９】
また、セラミック基板の最も厚い部分に合わせて調整された出力のレーザービームが裏面側に凹部が形成された部分に照射されるとセラミック基板の厚さが薄いため、凹部にセラミック基板の溶解したドロスが発生して製品品質を悪化させることがある。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、分割予定ラインに沿って厚みが変化する基板や分割予定ラインの基板内部に電極が配設されている基板を、品質を悪化させずにレーザー加工することが可能なレーザー加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、交差して形成された複数の分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成された被加工物の該分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射してレーザー加工溝を形成するレーザー加工方法であって、該分割予定ラインに沿った被加工物の内部の構造及び被加工物の厚さの変化を確認する確認工程と、該確認工程によって確認された該分割予定ラインに沿った被加工物の内部の構造及び被加工物の厚さの変化に合わせて、形成するレーザー加工溝の深さを複数決定する溝深さ決定工程と、該溝深さ決定工程実施後、レーザービームを該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインにおける被加工物の内部の構造及び被加工物の厚さの変化に合わせた複数の深さのレーザー加工溝を該分割予定ラインに沿って形成するレーザー加工溝形成工程と、を備えていることを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【００１２】
好ましくは、レーザー加工方法は、該溝深さ決定工程により決定された複数の深さのレーザー加工溝を形成するために照射するレーザービームの出力を、レーザー加工溝の深さ毎にそれぞれ決定するレーザー出力決定工程を更に備える。
【００１３】
好ましくは、該レーザー加工溝形成工程では、照射する該レーザービームの出力を連続的に変化させて、該分割予定ラインに沿って形成されるレーザー加工溝の深さを連続的に変化させる。
【００１４】
代替実施形態として、該レーザー加工溝形成工程では、該溝深さ決定工程で決定された複数の深さのレーザー加工溝の内、同じ深さの溝を非連続的に形成する工程を該複数の深さの溝毎に繰り返すことによって、該分割予定ラインに沿って複数の深さを有するレーザー加工溝を形成する。
【００１５】
好ましくは、レーザー加工方法は、該レーザー加工溝形成工程を実施した後、被加工物に外力を付与して被加工物を該レーザー加工溝に沿って個々のデバイスチップに分割する分割工程を更に備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のレーザー加工方法では、分割予定ラインに沿った被加工物の内部の構造及び被加工物の厚さの変化に合わせて、形成するレーザー加工溝の深さを複数決定する溝深さ決定工程と、この溝深さ決定工程で決定された深さの溝を分割予定ラインに沿って形成するレーザー加工溝形成工程とを備えているため、分割予定ラインに沿って基板の厚みが変化する基板や分割予定ラインの基板内部に電極が配設されている基板を品質を悪化させずにレーザー加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】レーザー加工装置の斜視図である。
【図２】レーザービーム照射ユニットのブロック図である。
【図３】ＬＥＤパッケージ基板の斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は図３の４Ａ−４Ａ線断面図、図４（Ｂ）は図３の４Ｂ−４Ｂ線断面図である。
【図５】被加工物の厚さの変化を説明する模式的断面図である。
【図６】第１実施形態のレーザー加工方法を説明する模式的断面図である。
【図７】第２実施形態のレーザー加工方法を説明する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態のレーザー加工方法を実施するのに適したレーザー加工装置２の外観斜視図が示されている。レーザー加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。
【００１９】
第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。
【００２０】
第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、すなわちＹ軸方向に移動される。
【００２１】
第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能であるとともに回転可能に配設されている。チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持された半導体ウエーハをクランプするクランパ３０が設けられている。
【００２２】
静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にレーザービーム照射ユニット３４が取り付けられている。レーザービーム照射ユニット３４は、ケーシング３３中に収容された図２に示すレーザービーム発生ユニット３６と、ケーシング３３の先端に取り付けられた集光器３７とを含んでいる。
【００２３】
レーザービーム発生ユニット３６は、図２に示すように、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器６２と、繰り返し周波数設定手段６４と、パルス幅調整手段６６と、パワー調整手段６８とを含んでいる。特に図示しないが、レーザー発振器６２はブリュースター窓を有しており、レーザー発振器６２から出射するレーザービームは直線偏光のレーザービームである。
【００２４】
レーザービーム発生ユニット３６のパワー調整手段６８により所定パワーに調整されたレーザービームは、集光器３７のミラー７０で反射され、集光用対物レンズ７２でチャックテーブル２８に保持された被加工物１１に照射される。
【００２５】
図３を参照すると、被加工物１１の斜視図が示されている。本実施形態では、被加工物１１はＬＥＤパッケージ基板から構成される。図４（Ａ）は図３の４Ａ−４Ａ線断面、図４（Ｂ）は図３の４Ｂ−４Ｂ線断面図である。
【００２６】
１３はヒートシンクとして機能するセラミック基板であり、セラミック基板１３上には格子状に形成された複数の分割予定ライン２５で区画された各領域に、図４（Ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ１５が搭載されている。各ＬＥＤチップ１５に対応するセラミック基板１３の裏面には凹部２１が形成されている。
【００２７】
セラミック基板１３の上面にはシリーコン樹脂１７が塗付されており、各ＬＥＤチップ１５はシリーコン樹脂から形成されたレンズ体１９で封止されている。シリーコン樹脂は透明であるため、ＬＥＤチップ１５から発光された光はレンズ体１９により拡散されて出射される。
【００２８】
２３は分割予定ライン２５を横切る電極であり、銅又はアルミニウム等の金属から形成されているため、集光器３７から出射されたレーザービームＬＢを電極２３に照射するとデブリが発生するので好ましくない。
【００２９】
本発明のレーザー加工で使用するレーザービームはシリーコン樹脂１７及びセラミック基板１３に対して吸収性を有する波長を有しており、例えばＹＡＧレーザーの第３高調波である波長３５５ｎｍのレーザービームを照射して、シリーコン樹脂１７及びセラミック基板１３に所定厚み（例えば５０μｍの未加工部分）を残して深さの異なるレーザー加工溝を形成する。
【００３０】
以下、本発明のレーザー加工方法を、図５乃至図７を参照して詳細に説明する。本発明のレーザー加工方法では、まず、分割予定ライン２５における被加工物１１の内部の構造及び被加工物１１の厚さの変化を確認する確認工程を実施する。
【００３１】
この確認工程は、例えば、設計データに基づいて被加工物１１の内部構造を確認する。或いは、被加工物１１の最端部の分割予定ライン２５を切削ブレードで切削して被加工物１１の内部構造を確認する。
【００３２】
この構造の確認工程により、例えば図５に示すような構造を確認したものとする。即ち、シリーコン樹脂１７を含んだセラミック基板１３の厚さはａであり、凹部２１部分ではｂであり、シリーコン樹脂１７の表面から電極２３までの深さはｃであったとする。
【００３３】
本発明のレーザー加工方法では、厚さの異なる被加工物１１に所定厚さの未加工部分を残して、レーザービームＬＢのアブレーション加工により深さの異なるレーザー加工溝を形成する。
【００３４】
確認工程実施後、確認工程によって確認された分割予定ライ２５に沿った被加工物１１の内部の構造及び被加工物１１の厚さの変化に合わせて、形成するレーザー加工溝の深さを複数（本実施形態では３個）決定する溝深さ決定工程を実施する。即ち、切り残すべき未加工部分の厚さをｔとすると、ａ部分ではａ−ｔ、ｂ部分ではｂ−ｔ、ｃ部分ではｃ−ｔと溝深さを決定する。
【００３５】
溝深さ決定後、レーザービームＬＢを被加工物１１の分割予定ライン２５に沿って照射して、分割予定ライン２５における被加工物１１の内部の構造及び被加工物１１の厚さの変化に合わせて、複数の深さを有するレーザー加工溝を分割予定ライン２５に沿って形成するレーザー加工溝形成工程を実施する。レーザー加工溝形成工程の第１実施形態を図６を参照して説明する。
【００３６】
まず、図６（Ａ）に示すように、厚さａ部分にレーザー加工溝形成工程で決定された深さのレーザー加工溝２７ａを形成する第１工程を実施する。この第１工程では、レーザービーム発生ユニット３６のパワー調整手段６８によりレーザービームのパワーを第１のパワーに調整し、集光器３７からレーザービームＬＢを被加工物に照射して、所定厚さ（例えば、５０μｍ）の未加工部分２９を残して、アブレーション加工により第１のレーザー加工溝２７ａを分割予定ライン２５に沿って形成する。
【００３７】
次いで、図６（Ｂ）に示すように、セラミック基板１３の凹部２１に対応する厚さｂ部分に所定厚さ２９の未加工部分を残して、第２のレーザー加工溝２７ｂを分割予定ライン２５に沿って連続的に形成する第２工程を実施する。
【００３８】
この第２工程実施時には、レーザービーム発生ユニット３６のパワー調整手段６８でレーザービームのパワーを第１のパワーより小さい第２のパワーに調整してレーザービームＬＢを照射する。
【００３９】
次いで、図６（Ｃ）に示すように、レーザービームのパワーを再び第１のパワーに上げて厚さａ部分に所定厚さの未加工部分２９を残して、第１の深さのレーザー加工溝２７ａを連続的に形成する（第３工程）。
【００４０】
次いで、図６（Ｄ）に示すように、厚さｃの電極２３部分ではパワー調整手段６８によりレーザービームのパワーを第２のパワーより小さい第３のパワーに調整し、所定厚さの未加工部分２９を残して、第３の深さのレーザー加工溝２７ｃを連続的に形成する第４工程を実施する。
【００４１】
このように被加工物１１の厚さの変化及び内部の構造の変化に応じて、パワー調整手段６８にでレーザービームのパワーを調整して、レーザービームＬＢのアブレーション加工により分割予定ライン２５に沿って深さの異なるレーザー加工溝２７ａ，２７ｂ，２７ｃを連続的に形成する。レーザー加工溝２７ａ〜２７ｃ形成時の加工送り速度は例えば１００ｍｍ／ｓの一定速度に維持してレーザー加工を実施する。
【００４２】
第１の方向に伸長する最端部の分割予定ライン２５に沿ったレーザー加工終了後、チャックテーブル２８をＹ軸方向に分割予定ライン２５のピッチだけ割り出し送りして、割り出された分割予定ライン２５に沿って同様なレーザー加工を施し、深さの異なるレーザー加工溝２７ａ〜２７ｃを連続的に形成する。
【００４３】
第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン２５に沿ってレーザー加工溝形成工程実施後、チャックテーブル２８を９０°回転して、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン２５に沿って深さの異なるレーザー加工溝２７ａ〜２７ｃを連続的に形成する。
【００４４】
次に、図７を参照して、本発明第２実施形態のレーザー加工溝形成工程について説明する。第２実施形態のレーザー加工溝形成工程では、レーザービームＬＢのパワーを一定にして、深さが同じレーザー加工溝を分割予定ライン２５に沿って非連続的（飛び飛び）に形成する。
【００４５】
まず、図７（Ａ）に示すように、パワー調整手段６８でレーザービームＬＢのパワーを第１のパワーに設定し、厚さａ部分に所定厚さ（例えば５０μｍ）の未加工部分２９を残して、第１の深さのレーザー加工溝２７ａを分割予定ライン２５に沿って非連続的に形成する第１工程を実施する。
【００４６】
次いで、図７（Ｂ）に示すように、パワー調整手段６８によりレーザービームＬＢのパワーを第１のパワーより小さい第２のパワーに調整し、第１工程を実施したのと同一の分割予定ライン２５の厚さｂ部分に所定厚さの未加工部分２９を残して、第２の深さのレーザー加工溝２７ｂを非連続的に形成する第２工程を実施する。
【００４７】
第１及び第２工程実施後、図７（Ｃ）に示すように、パワー調整手段６８によりレーザービームＬＢのパワーを第２のパワーより小さい第３のパワーに調整し、第１及び第２工程を実施したのと同一の分割予定ライン２５の電極２３に対応する厚さｃ部分に所定厚さの未加工部分２９を残して、第３の深さのレーザー加工溝２７ｃを非連続的に形成する第３工程を実施する。
【００４８】
このように同一の分割予定ライン２５についてレーザービームＬＢのパワーを変化させて、レーザービームＬＢの走査を複数回（本実施形態では３回）繰り返して、図７（Ｄ）に示すように、深さの異なるレーザー加工溝２７ａ，２７ｂ，２７ｃを形成する。
【００４９】
同一の分割予定ライン２５に沿って第１乃至第３工程実施後、チャックテーブル２８をＹ軸方向に分割予定ライン２５のピッチだけ割り出し送りして、隣接する分割予定ライン２５に沿って第１工程乃至第３工程を実施して、深さの異なるレーザー加工溝２７ａ，２７ｂ，２７ｃを形成する。
【００５０】
第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン２５に沿って第１〜第３工程を実施して、深さの異なるレーザー加工溝２７ａ，２７ｂ，２７ｃを形成する。次いで、チャックテーブル２８を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン２５に沿って同様な第１〜第３工程を繰り返して、深さの異なるレーザー加工溝２７ａ，２７ｂ，２７ｃを形成する。
【００５１】
レーザー加工溝形成工程実施後、被加工物１１に外力を付与して被加工物１１をレーザー加工溝２７ａ〜２７ｃに沿ってデバイスチップ（ＬＥＤパッケージ）に分割する分割工程を実施する。
【００５２】
この分割工程は、例えば外周部が環状フレームに貼着されたエキスパンドテープにレーザー加工溝の形成された被加工物１１を貼着し、エキスパンドテープを半径方向にエキスパンドすることにより被加工物１１に外力を付与し、被加工物１１をレーザー加工溝２７ａ〜２７ｃに沿って個々のデバイスチップ（ＬＥＤパッケージ）に分割する。
【００５３】
或いは、他の実施形態として、被加工物１１を分割予定ライン２５を挟んで一対の細長い支持部材で支持し、被加工物１１の上方から楔状の押圧部材を被加工物１１に押し付けることにより、被加工物１１をレーザー加工溝２７ａ〜２７ｃの形成された分割予定ライン２５に沿って分割する。
【００５４】
分割予定ライン２５のピッチずつ被加工物１１を割り出し送りして、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン２５に沿って分割ステップを実施する。次いで、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン２５についても同様な分割ステップを実施することにより、被加工物１１はレーザー加工溝２７ａ〜２７ｃの形成された分割予定ライン２５に沿って個々のデバイスチップ（ＬＥＤパッケージ）に分割される。
【００５５】
上述した実施形態では、本発明のレーザー加工方法を図３に示したＬＥＤパッケージ基板１１について実施した例について説明したが、本発明のレーザー加工方法が適用される被加工物はこれに限定されるものではなく、本発明は、分割予定ラインに沿って内部の構造及び厚さが変化する他の被加工物にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
２    レーザー加工装置
１１    被加工物（ＬＥＤパッケージ基板）
１３    セラミック基板
１５    ＬＥＤチップ
１７    シリーコン樹脂
１９    レンズ体
２１    凹部
２３    電極
２７ａ〜２７ｃ    レーザー加工溝
２８    チャックテーブル
２９    未加工部分
３４    レーザービーム照射ユニット
３６    レーザービーム発生ユニット
３７    集光器
６８    パワー調整手段
【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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