CN112008846A - 陶瓷成型体的分割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够适当地分割陶瓷成型体的方法。本发明的陶瓷成型体的分割方法为将陶瓷成型体沿预先确定的预定分割位置在厚度方向分割的方法，具有：载置工序，其将陶瓷成型体水平载置于弹性体之上；裂片工序，其使裂片板从上表面侧抵接于载置在弹性体的陶瓷成型体的预定分割位置，并以作为陶瓷成型体的厚度的1/3以上且9/10以下的规定的压入量将裂片板压入，由此在预定分割位置在陶瓷成型体形成切口，进一步通过使裂纹从切口的下端朝向陶瓷成型体的厚度方向延伸，从而在预定分割位置对陶瓷成型体进行分割。

Description

陶瓷成型体的分割方法
技术领域
本发明涉及分割陶瓷成型体的方法。
背景技术
陶瓷基板除了被用作各种器件的基底基板以外，有时也作为在该基板自身组装有各种功能的构成要素的功能基板来使用。作为得到这样的陶瓷基板的方法，已经公知有一种通过先制作大尺寸的母基板，之后在该母基板的一个主面的预定分割位置进行预先形成刻划线的刻划处理以及进行使裂片板从另一个主面侧抵接于预定分割位置并进一步将该裂片板压入(三点弯折)来使裂纹从刻划线延伸的裂片处理，从而将母基板分割的方法(例如参照专利文献1)。在该情况下，母基板为将通过规定的陶瓷粉末与规定的粘接剂、溶剂等在进行了混合的基础上成型为板状而制作的陶瓷成型体烧结得到的陶瓷烧结体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-83821号公报。
发明要解决的问题
此外，取代上述方法，有时使用如下方法：使用裂片板分割烧结前的陶瓷成型体，并烧结通过分割得到的单片。一般来说，陶瓷成型体虽然不如烧结体但也具有固定的硬度，因此，以往基于该方法的陶瓷成型体的分割通过如下方式来进行：准备刀尖锐利的裂片板，并使该锐利的刀尖抵接于配置在硬刚性工作台(载置台)上的陶瓷成型体的预定分割位置，在此基础上，下压裂片板，切开成型体。
为了得到品质良好的分割面，需要将裂片板下压至成型体的厚度方向最下端部，不过在该情况下，存在裂片板会接触工作台，以致刀尖破损或工作台受损的问题。此外，在为了避免该破损等问题而将裂片板的下降限制在厚度方向的中途，并且在为了分割靠下方的部分而针对成型体从左右施加拉伸力以此拉断该部分的情况下，存在无法得到良好分割面的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够适当地分割陶瓷成型体的方法。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明其一的技术方案为一种将规定的陶瓷粉末与有机材料在进行了混合的基础上成型为板状而成的陶瓷成型体沿预先确定的预定分割位置在厚度方向分割的方法，其特征在于，具有：载置工序，其将所述陶瓷成型体水平载置于弹性体之上；裂片工序，其使裂片板从上表面侧抵接于载置在所述弹性体的所述陶瓷成型体的所述预定分割位置，并以作为所述陶瓷成型体的厚度的1/3以上且9/10以下的规定的压入量将所述裂片板压入，由此在所述预定分割位置使所述陶瓷成型体形成切口，进一步通过使裂纹从所述切口的下端朝向所述陶瓷成型体的厚度方向延伸，从而在所述预定分割位置对所述陶瓷成型体进行分割。
本发明其二的技术方案的发明为本发明其一的技术方案所述的陶瓷成型体的分割方法，其特征在于，所述裂片板的刀尖角为5°～25°。
本发明其三的技术方案为本发明其一或其二的技术方案所述的陶瓷成型体的分割方法，其特征在于，所述弹性体为硬度60°～90°的橡胶。
本发明其四的技术方案为本发明其一或其二的技术方案所述的陶瓷成型体的分割方法，其特征在于，在所述载置工序中，在所述陶瓷成型体被粘贴固定于规定的固定构件的基础上，将所述固定构件以与所述弹性体接触的方式载置于所述弹性体上。
发明效果
根据本发明其一乃至其四的技术方案，能够沿预定分割位置以优异的断面品质分割陶瓷成型体。
附图说明
图1为示意性地表示在预先规定的方向沿确定的预定分割位置P在厚度方向垂直分割板状的陶瓷成型体1的情况的图。
图2为阶段性地表示使用裂片装置100进行陶瓷成型体1的裂片处理的途中的情况的图。
图3为阶段性地表示使用裂片装置100进行陶瓷成型体1的裂片处理的途中的情况的图。
图4为阶段性地表示使用裂片装置100进行陶瓷成型体1的裂片处理的途中的情况的图。
图5为阶段性地表示使用裂片装置100进行陶瓷成型体1的裂片处理的途中的情况的图。
具体实施方式
图1为示意性地表示在预先规定的方向沿确定的预定分割位置P在厚度方向垂直分割作为本实施方式的分割对象板状的陶瓷成型体1的情况的图。基于该方式的陶瓷成型体1的分割能够通过使用了图1所示裂片装置100的裂片处理来进行。此外，图2至图5为阶段性地表示使用裂片装置100进行陶瓷成型体1的裂片处理的途中的情况的图。
陶瓷成型体1为在将规定的陶瓷粉末与规定的粘接剂、溶剂等有机材料在进行了混合的基础上成型成板状的成型体。通常，对由分割所得到的单片进行烧结，由此得到的烧结体(陶瓷片)被用于各种用途。
作为陶瓷粉末，除了氧化铝粉末、铁氧体粉末等LTCC(低温烧结陶瓷)粉末以外，能够根据最终得到的陶瓷片的用途，酌情采用能够构成陶瓷成型体1的各种粉末。
陶瓷成型体1除了通过例如将多片陶瓷印刷电路板基板层叠和/或一体化的所谓印刷电路板基板工艺以外，还能够通过刮刀法、陶瓷胶体成型法等各种公知的方法得到。
陶瓷成型体1具有例如0.5mm～1.0mm左右的厚度以及3mm～20mm左右的平面尺寸(例如矩形状则为一边的长度，圆形状则为直径)。
另外，为了简化说明，在图1中仅示出了一个预定分割位置P，实际也可以沿预先确定的多个预定分割位置P分割陶瓷成型体1。
裂片装置100主要具有：弹性体101，其能够以水平姿态对裂片对象进行下方支承；裂片板102，其为在铅直下方具有剖视呈大致三角形的刀尖102e的板状构件。
作为弹性体101，使用了如下弹性体：能够在其上表面101a载置有成为裂片对象的陶瓷成型体1的状态下以水平姿态对陶瓷成型体1进行下方支承，并且在该下方支承的状态下仍在铅直方向具有弹性。只要满足该条件，则不限定弹性体的保持方式。例如，弹性体101可以为通过未图示的工作台来进行下方支承的方式，或者可以为通过未图示的夹装单元来夹装端部的方式。
此外，关于弹性体101的材质，也可以酌情采用满足上述条件的材质。例如，可以列举出硬度为60°～90°的聚氨酯橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶以及丁腈橡胶等橡胶等。
另外，在图1中为了简化图示说明，在载置有陶瓷成型体1的状态下，弹性体101的上表面101a为水平，但这并非必须的方式，也可以由于陶瓷成型体1基于自重而沉陷，上表面101a部分地曲折或者弯曲。
裂片板102是板状的金属制(例如超硬质合金制)构件，其被设为剖视呈近等腰三角形的刀尖102e沿刀刃长度方向延伸。在图1中示出了裂片板102，其刀刃长度方向为与附图垂直的方向。裂片板102被设置成被未图示的保持器保持(夹装)在弹性体101的上方的预先确定的位置，并与该保持器共同通过未图示的升降机构自由升降。
更详细而言，作为裂片板102，优选使用刀尖102e的角度(刀尖角)θ为5°～25°的裂片板。另外，刀尖102e的顶端也可以形成为具有1μm～10μm的剖面曲率半径的曲面。此外，裂片板102的尺寸(厚度、长度以及高度等)和具体的裂片条件可以根据陶瓷成型体1的材质和厚度等来决定。
在进行分割时，首先，将陶瓷成型体1载置于弹性体101之上，并以预定分割位置P与裂片板102的刀尖102e位于同一铅直面(图1中垂直于附图的面)内的方式定位。
然后，以该方式进一步对陶瓷成型体1的载置进行定位，接下来，使裂片板102如图1中的箭头AR1所示，向预定分割位置P下降。更具体而言，向在垂直于附图的方向延伸的预定分割位置P与陶瓷成型体1的表面的虚拟的交叉线Pb的位置下降。裂片板102在交叉线Pb的位置与陶瓷成型体1的表面抵接后，进一步下降(压入)规定距离。
另外，在之后的说明中，如图1所示，采用将处于载置于弹性体101且未被裂片板102抵接的状态的陶瓷成型体1的表面的高度位置(交叉线Pb的高度位置)作为原点，并将铅直下方作为正向的方式，表示裂片板102的(刀尖102e的)位置(从原点起的下降距离)。例如图1所示情况，在裂片板102未与陶瓷成型体1接触的期间，Z＜0。此外，当为了分割而使裂片板102下降时，将从Z＝0起的下降距离称作压入量。
如图1中箭头AR1所示，下降后的裂片板102最终在交叉线Pb的位置(Z＝0)抵接于陶瓷成型体1。
图2表示该抵接不久之后的情况的图。当裂片板102在该抵接之后继续如图2中箭头AR2所示下降时，裂片板102想要将陶瓷成型体1下压的力作用于预定分割位置P处，其结果是，如图2所示，在陶瓷成型体1发生关于预定分割位置P对称的向铅直下方凸出的变形(挠曲)，弹性体101也根据该变形而压缩变形。另外，将图2的裂片板102的位置设为Z＝Z1。
图3为当裂片板102的位置成为比Z＝Z1更下方的Z＝Z2时的裂片板102附近的放大图。
在图2所示出的Z＝Z1的时间点，由于裂片板102想要将陶瓷成型体1下压的力被基于弹性体101的变形吸收，因此陶瓷成型体1保持在其整体发生了变形的状态，但是若裂片板102继续下降，最终则会由于陶瓷成型体1的变形与弹性体101的变形而不能够吸收来自裂片板102的作用力并支承裂片板102。如图3所示，其结果是裂片板102的刀尖102e沿预定分割位置P侵入陶瓷成型体1，形成缝隙(切口)SL。需要说明的是，为了便于图示说明，夸张地表示了缝隙SL，实际上其与陶瓷成型体1的尺寸相比充分地细。
一旦形成有这样的缝隙SL，则如图3所示，从裂片板102对陶瓷成型体1以朝向关于预定分割位置P对称的斜下方的两个方向的方式，力F1作用。另一方面，从弹性体101对陶瓷成型体1以关于预定分割位置P对称的方式，比铅直上方更向裂片板102侧倾斜的阻力F2作用。于是，在厚度方向上方，力F1的水平面内分力从预定分割位置P向外作用，在厚度方向下方，力F2的水平面内分力向预定分割位置P作用。其结果是，在隔着比裂片板102更下方的预定分割位置P相反的方向产生力矩T。而且，基于该力矩T的作用，以缝隙SL的下端为起点，裂纹CR在厚度方向延伸。然后，最终裂纹CR到达陶瓷成型体1的厚度方向下端部。
图4为表示裂纹CR到达陶瓷成型体1的厚度方向下端部时的情况的图。将此时的裂片板102的位置设为Z＝Z3。裂纹CR到达了陶瓷成型体1的厚度方向下端部就是指陶瓷成型体1已被分割。即，作为图3所示出的产生了裂纹CR延伸的结果是，即使不将裂片板102下压至陶瓷成型体1的厚度方向下端部，陶瓷成型体1也会被分割。在该情况下，通过以压入量为Z3的方式使裂片板102下降来实现陶瓷成型体1的分割。
图5为表示分割结束后使裂片板102退回初期位置时的情况的图。弹性体101的压缩被解除，基于陶瓷成型体1的分割而形成的两个单片1a、1b成为水平载置的状态。
具体的压入量的设定根据成为分割对象的陶瓷成型体1的材质及厚度、弹性体101的材质及硬度、裂片板102的厚度及刀尖角θ等而不同，例如，若为氧化铝形成的陶瓷成型体1的情况，大体上设定为厚度的1/3以上就能够分割。此外，因为即使不进行过度的压入也能够分割，所以压入量设定在9/10以下，优选2/3以下就足够了。在将压入量设定为更大的值的情况下，虽然在设定上没有问题，但实际上裂片板102会与弹性体101接触，弹性体101可能破损，故不优选。
如以往的方法那样，在取代弹性体101而在硬刚性的载置台上载置陶瓷成型体1，并使用裂片板102进行分割的情况下，由于不发生陶瓷成型体1的挠曲、载置台的变形，所以会与上述情况不同地，仅从载置台对陶瓷成型体1作用朝向铅直上方的力。因此，不会适当地产生如图3所示的力矩T，也不会发生本实施方式中出现的那种裂纹CR的延伸。
另外，在进行裂片处理时，有时也以防止分割后的单片的移动和/或飞散等为目的，将陶瓷成型体1的一个主面粘贴在张紧于未图示切割环的切割胶带等固定构件，在这种情况下，则可以使该固定构件与弹性体101接触的方式来载置固定。由于这样的固定构件通常比弹性体101足够地薄并且具有弹性或挠性，所以能够认为是与弹性体101为一体的构件。
如以上说明所示，根据本实施方式，将陶瓷成型体水平载置于弹性体之上，在此状态下使裂片板抵接于预定分割位置，进而通过下压裂片板，能够适当地分割陶瓷成型体。
[实施例]
对使用裂片装置100分割陶瓷成型体1时，评价了压入量的大小对可否分割陶瓷成型体1所造成的影响。
作为陶瓷成型体1，使用200mm见方、厚度为0.8mm的烧结前的氧化铝陶瓷成型体，并将其切割成10mm见方。
作为弹性体，使用厚度为3mm的橡胶。作为裂片板102，使用厚度为0.4mm、长度为300mm、高度为22mm、刀尖角θ为15°的不锈钢制的构件。裂片板102的下降速度为100mm/s。
压入量以0.04mm、0.08mm、0.12mm、0.16mm、0.20mm、0.30mm、0.40mm、0.50mm、0.60mm以及0.70mm这10个水准为差异(条件No.1～10)，通过以各个压入量进行裂片处理来尝试分割。
表1一览地表示各个条件的压入量、通过裂片处理可否分割以及裂片处理后的成型体的情况。
[表1]
Figure BDA0002473265740000081
如表1所示，在压入量小于0.1mm的No.1和No.2的条件中，未被分割，在氧化铝陶瓷成型体中未确认到形成有表示裂片板102抵接后侵入内部的切口。该结果指出，在压入量较小的情况下，裂片板102抵接于陶瓷成型体1后的下压由于弹性体101的弹性而被吸收。
此外，在压入量超过0.1mm但小于氧化铝陶瓷成型体的厚度的1/3的No.3～No.5的条件中，虽然在氧化铝陶瓷成型体形成了切口，但未到达分割氧化铝陶瓷成型体的程度。该结果指出，在压入量小于陶瓷成型体1的厚度的1/3的情况下，虽然裂片板102侵入陶瓷成型体1，并随之发生了裂纹CR的延伸，但并未达到厚度方向的下端部。
另一方面，在压入量在氧化铝陶瓷成型体的厚度的1/3以上且比氧化铝陶瓷成型体的厚度小的No.6～No.10的条件中，通过裂片处理分割了氧化铝陶瓷成型体。并且，分割面光滑。该结果指出，通过使压入量在陶瓷成型体1的厚度的1/3以上，即使不将裂片板102下压至厚度方向的最下端部，也能够适当地分割陶瓷成型体1。
附图标记说明
1：陶瓷成型体
100：裂片装置
101：弹性体
102：裂片板
102e：刀尖
CR：裂纹
P：预定分割位置
SL：缝隙

Claims (4)

1.一种陶瓷成型体的分割方法，将规定的陶瓷粉末在与有机材料进行了混合的基础上成型为板状而成的陶瓷成型体沿预先确定的预定分割位置在厚度方向分割，其特征在于，具有：
载置工序，其将所述陶瓷成型体水平载置于弹性体之上；以及
裂片工序，其使裂片板从上表面侧抵接于载置在所述弹性体的所述陶瓷成型体的所述预定分割位置，并以作为所述陶瓷成型体的厚度的1/3以上且9/10以下的规定的压入量将所述裂片板压入，由此在所述预定分割位置在所述陶瓷成型体形成切口，进一步通过使裂纹从所述切口的下端朝向所述陶瓷成型体的厚度方向延伸，从而在所述预定分割位置对所述陶瓷成型体进行分割。
2.根据权利要求1所述的陶瓷成型体的分割方法，其特征在于，
所述裂片板的刀尖角为5°～25°。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷成型体的分割方法，其特征在于，
所述弹性体为硬度60°～90°的橡胶。
4.根据权利要求1或2所述的陶瓷成型体的分割方法，其特征在于，
在所述载置工序中，在所述陶瓷成型体被粘贴固定于规定的固定构件的基础上，将所述固定构件以与所述弹性体接触的方式载置于所述弹性体上。
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Application publication date: 20201201