JP2001347497A - 分離切断方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板の表面に溝を形成した後この溝にそって基
板を切断分離するスクライブ方式の基板の分離切断方式
において、製造時の切断誤差が小さく、製造歩留まりの
向上した分離切断装置を提供することにある。 【解決手段】ワーク３０の表面には、スクライブ溝３０
Ｓが形成されている。加圧ノズル４０は、ワーク３０の
裏面側からスクライブ溝３０の部分に加圧されたエアを
吹きつける。また、加圧ノズル５０，５２は、ワーク３
０の表面側からスクライブ溝３０Ｓの両側に加圧された
エアを吹きつける。これによって、表面にスクライブ溝
の形成されたワークを、このスクライブ溝に沿って分離
切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分離切断方法及び
装置に係り、特に、セラミック基板などの電子回路に用
いられる回路基板等を分離切断するに好適な分離切断方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータや制御用回路基板等に用い
られるセラミック基板は、一般的に、未焼結グリーンシ
ートの穴明け，配線パターン等の印刷，積層の後、焼結
して切断分離することにより製造されている。焼結後の
基板を切断する方法としては、従来は、砥石等により切
断するダイシングが通常用いられている。ダイシングの
際には、切断対象の基板は、接着剤等によりガラス等に
固定して行われる。ダイシング終了時点では、基板の裏
にガラスが固定しているため、このガラスを取り外すに
は、接着剤を溶融する工程や、溶融に用いた液洗浄する
工程が必要となっており、工程数が増すという問題があ
った。また、基板の表面に薄膜導体パターン等が形成さ
れている場合には、薄膜導体パターンの上に保護膜を形
成した後、ダイシングし、さらに、切断後、保護膜を除
去する工程が必要となる。

【０００３】そこで、最近、ダイシング方式に代えて、
レーザビームにより、基板表面に溝を形成するスクライ
ブ加工を行い、その後、この溝の部分の基板の裏側か
ら、刃等を用いて押圧することにより、分離切断するス
クライブ方式が注目されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、刃を用
いて押圧する方式について、本発明者らが検討をおこな
ったところ、切断部の精度が悪いという問題があること
が判明した。即ち、従来のダイシング方式では、切断線
に対して実際に切断される線の誤差は、±５０μｍ程度
と小さいのに対して、溝を裏面から刃によって加圧する
方式では、その誤差が±２００〜３００μｍと大きくな
り、製造時の公差範囲に収まらず、製造時の歩留まりが
低下することが判明した。その理由について検討したと
ころ、基板の表面に溝が形成されている場合、刃は、基
板の裏面から押し当てる必要があるため、刃を押し当て
る位置の位置決め誤差が±２００〜３００μｍあるた
め、この位置決め誤差によって、切断線の誤差も大きく
なることが判明した。

【０００５】本発明の目的は、基板の表面に溝を形成し
た後この溝にそって基板を切断分離するスクライブ方式
の基板の分離切断方法及び装置において、製造時の切断
誤差が小さく、製造歩留まりの向上した分離切断方法及
び装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、表面にスクライブ溝の形成されたワーク
を、このスクライブ溝に沿って分離切断する分離切断方
法において、上記ワークの裏面側から上記スクライブ溝
をエアー加圧して、上記ワークを分離切断するようにし
たものである。

【０００７】また、上記目的を達成するために、本発明
は、表面にスクライブ溝の形成されたワークを、このス
クライブ溝に沿って分離切断する分離切断装置におい
て、上記ワークの裏面側から上記スクライブ溝の部分に
加圧されたエアを吹きつける加圧ノズルと、上記ワーク
の表面側から上記スクライブ溝の両側に加圧されたエア
を吹きつける加圧ノズルを備えるようにしたものであ
る。かかる方法及び構成により、吹きつけられた加圧エ
アは、スクライブ溝の部分に応力集中して、ワークを切
断できるため、製造時の切断誤差を小さくでき、製造歩
留まりを向上し得るものとなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を用いて、本発
明の一実施形態による分離切断装置の構成及び動作につ
いて説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態によ
る分離切断装置に用いるレーザ加工装置の全体構成につ
いて説明する。図１は、本発明の一実施形態による分離
切断装置に用いるレーザ加工装置の全体構成を示す斜視
図である。

【０００９】レーザ発振器１０から出射したレーザ光１
２は、ハーフミラー２０Ａにより、光路を分岐される。
レーザ発振器１０としては、セラミック関連では、ＣＯ
２レーザが適している。ハーフミラー２０Ａによって反
射されたレーザ光は、ミラー２２Ａによって反射されて
ガルバノミラー２４Ａに導かれる。ガルバノミラー２４
Ａによって反射されたレーザ光は、ｆθレンズ２６Ａに
よって、ワーク３０上に集光される。ｆθレンズ２６Ａ
は、斜め入射光に対し、垂直に光ビームを落射させる。
ガルバノミラー２４Ａは、矢印Ａ方向に回動して、ワー
ク３０上のレーザ光の照射位置をスキャニングする。ハ
ーフミラー２０Ａと、ミラー２２Ａの間のレーザ光路中
には、シャッター２８Ａが設けられており、シャッター
２８Ａを閉じることにより、ワーク３０に対するレーザ
光の照射を停止することができる。

【００１０】また、ハーフミラー２０Ａを透過したレー
ザ光は、ハーフミラー２０Ｂにより、光路を分岐され
る。ハーフミラー２０Ａによって反射されたレーザ光
は、ミラー２２Ｂによって反射されてガルバノミラー２
４Ｂに導かれる。ガルバノミラー２４Ｂによって反射さ
れたレーザ光は、ｆθレンズ２６Ｂによって、ワーク３
０上に集光される。ガルバノミラー２４Ｂは、矢印Ｂ方
向に回動して、ワーク３０上のレーザ光の照射位置をス
キャニングする。ハーフミラー２０Ｂと、ミラー２２Ｂ
の間のレーザ光路中には、シャッター２８Ｂが設けられ
ている。

【００１１】さらに、ハーフミラー２０Ｂを透過したレ
ーザ光は、ミラー２０Ｃによって反射されて、ノズル２
１の中に配置されたレンズ２３によって、ワーク３０上
に集光される。ミラー２０Ｃと、レンズ２３の間のレー
ザ光路中には、シャッター２８Ｃが設けられている。

【００１２】以上のようにして、本実施形態のレーザ加
工装置では、ハーフミラーを用いることにより、レーザ
発振器１０から出射したレーザ光を、３つの加工光学系
に分岐し、ワーク３０に照射することにより、それぞ
れ、スクライブ加工，マーキング加工，切断加工に用い
るようにしている。ここで、ワーク３０は、例えば、焼
結後のセラミックグリーンシートである。スクライブ加
工は、ワーク３０の表面に溝を形成し、この溝に沿って
ワーク３０の裏面から圧力を掛けることにより、ワーク
３０をスクライブの溝に沿って分離切断するために用い
られる。マーキング加工は、ワーク３０の表面に印字す
るものである。切断加工は、高出力のレーザ光により、
直接ワーク３０を切断するものである。

【００１３】レーザ発振器１０の出力を２００Ｗ程度と
すると、スクライブ加工やマーキング加工の出力は５Ｗ
程度でよいため、ハーフミラー２０Ａ，２０Ｂの反射率
を２〜３％としている。即ち、ハーフミラー２０Ａ，２
０Ｂの透過率は９８〜９７％である。ｆθレンズ２６Ａ
によって集光されたレーザ光は、例えば、スクライブ加
工Ｓｃに用いられ、ｆθレンズ２６Ｂによって集光され
たレーザ光は、例えば、マーキング加工Ｍａに用いられ
る。もちろん、ｆθレンズ２６Ａによって集光されたレ
ーザ光を、マーキング加工Ｍａに用い、ｆθレンズ２６
Ｂによって集光されたレーザ光を、スクライブ加工Ｓｃ
に用いてもよいものである。レンズ２３によって集光さ
れたレーザ光の出力は、１９０Ｗ程度あるため、切断加
工Ｃｕに用いられる。ワーク３０は、ＸＹステージ上に
固定されており、切断加工時の移動は、主として、ノズ
ル２１の移動によって行われる。スクライビングとマー
キングは、ガルバノミラー２４Ａ，２４Ｂのスキャンニ
ングによって行われる。

【００１４】次に、図２を用いて、本実施形態による分
離切断装置によるブレイキング方法について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による分離切断装置を用い
たブレイキング方法を説明する側面図である。

【００１５】最初に、図１に示したｆθレンズ２６Ａを
用いて、レーザ光をワーク３０の表面に集光して、基板
表面にスクライブ溝３０Ｓを形成する。次に、スクライ
ブ溝３０Ａの裏面より、加圧ジェットノズル４０を用い
て、加圧されたエアを溝位置裏に対し吹きつけ、加圧す
る。このとき、ワーク３０の裏面より、エアー加圧を行
うと、ワーク３０が上へ浮き上がるので、ワーク３０の
表面側であってスクライブ溝３０Ｓの両端側に対して、
抑え加圧ノズル５０，５２から加圧されたエアを吹きつ
けることにより、ワーク３０の浮き上がりを防止する。
抑え加圧ノズル５０，５２から吹きつける加圧エアの圧
力は、加圧ジェットノズル４０から吹きつけるエアの圧
力と同程度としている。スクライブ溝３０Ｓの裏側から
の加圧エアによる加圧によって、スクライブ溝３０Ｓ
に、曲げ応力が集中し、スクライブ溝３０Ｓを開く力が
はたらき、ワーク３０の分離切断（ブレイク）を行うこ
とができる。

【００１６】ここで、図３を用いて、本実施形態による
ブレイキングの詳細について説明する。

【００１７】図３は、本発明の一実施形態によるブレイ
キングの詳細説明図である。

【００１８】図３（Ａ）に示すように、ワーク３０の表
面には、スクライブ溝３０Ｓが形成されている。スクラ
イブ溝３０は、幅Ｗ１で、深さＤ１である。ワーク３０
が、例えば、焼結後のアルミナグリーンシートであり、
ワーク３０の厚さＨが、例えば、１ｍｍの場合、スクラ
イブ溝３０の幅Ｗ１は、例えば、０．１ｍｍとし、深さ
Ｄ１は、０．１ｍｍとする。即ち、スクライブ溝３０の
幅Ｗ１及び深さＤ１は、ワーク３０の厚さＨの１０％程
度とする。

【００１９】一方、加圧ジェットノズル４０の先端に
は、円形の開口部が形成されており、その直径Ｒは、例
えば、φ２ｍｍとし、加圧エアーの圧力は、例えば、
０．５ＭＰａ（５ｋｇ／ｃｍ²）の場合、ワーク３０と
ノズル４０の先端の距離Ｄｉを、１ｍｍとしている。

【００２０】ここで、スクライブ溝３０Ｓが形成されて
いる位置は、ワーク３０の端部から距離Ｌ１離れている
ものとする。ノズル４０から吹きつけられる加圧エアー
は、ワーク３０に対して、スクライブ溝３０Ｓが形成さ
れている面と反対側から吹きつけられる。加圧エアの圧
力分布は、図３（Ｂ）に示すように、ノズル４０の中心
位置Ｃが一番高く、その周囲ほど圧力が低下するものと
なっている。加圧エアの吹きつけ位置は、ワーク３０の
端部を基準として位置決めされるが、その位置決めの際
の誤差により、端部から距離Ｌ２離れた位置になったと
すると、スクライブ溝３０Ｓの中心位置と、ノズル４０
から吹きつけられる加圧エアの圧力の中心位置には、位
置決め誤差ΔＬが存在することになる。しかしながら、
ノズル４０から吹きつけられた加圧エアによってワーク
３０に作用する曲げ応力は、ワーク３０が薄くなってい
るスクライブ溝３０Ｓの形成されている部分の裏面側に
集中するため、スクライブ溝３０Ｓの部分からワーク３
０を分離切断することができる。

【００２１】一方、図４は、従来の刃を用いて圧力を作
用させ、ワークを分離切断する場合について示してい
る。

【００２２】ワーク３０の表面には、スクライブ溝３０
Ｓが形成されており、スクライブ溝３０Ｓが形成されて
いる位置は、ワーク３０の端部から距離Ｌ１離れている
ものとする。一方、ワーク３０に対して応力を作用させ
る刃１００は、ワーク３０の裏面から点Ｐに押しつけら
れるものとする。ワーク３０の端部から点Ｐまでの距離
をＬ２として、スクライブ溝３０Ｓの中心位置と、刃１
００の押しつけられる位置との間に、位置決め誤差ΔＬ
が存在する場合、刃１００からワーク３０に作用する応
力は、点Ｐに作用するため、点Ｐにおいて分離切断され
るため、誤差ΔＬが生じることになる。この位置決め誤
差ΔＬは、±２００〜３００μｍあるため、従来の刃を
用いる方式では、切断時の誤差が大きく、製造歩留まり
が低下するという問題があった。

【００２３】一方、本実施形態では、スクライブ溝３０
Ｓの中心位置と、ノズル４０から吹きつけられる加圧エ
アの圧力の中心位置に、位置決め誤差ΔＬが存在すると
しても、ノズル４０から吹きつけられた加圧エアによっ
てワーク３０に作用する曲げ応力は、スクライブ溝３０
Ｓの形成されている部分の裏面側に集中するため、スク
ライブ溝３０Ｓの部分から、±５０μｍ程度の誤差以内
で、ワーク３０を分離切断することができる。したがっ
て、製造歩留まりを向上することができるものである。

【００２４】なお、以上の説明では、ワーク３０の厚さ
Ｈを１ｍｍとしているが、厚さに応じて、加圧エアーの
圧力は変える必要がある。例えば、ワーク３０の厚さＨ
を、２ｍｍとした場合には、スクライブ溝３０の幅Ｗ１
が、例えば、０．２ｍｍで、深さＤ１が、０．２ｍｍと
する。そして、加圧ジェットノズル４０の先端の円形の
開口部の直径Ｒを、例えば、φ２ｍｍとし、ワーク３０
とノズル４０の先端の距離Ｄｉを、１ｍｍとした場合、
加圧エアーの圧力は、例えば、１ＭＰａ（１０ｋｇ／ｃ
ｍ²）とし、とする。

【００２５】また、ワーク３０の材料として、アルミナ
セラミックスの例で説明したが、他の材料でも、同様に
適用することができる。但し、分離切断時の条件は、ワ
ーク３０の材料によって異なってくる。例えば、ワーク
３０の材料として、ムライトセラミックスを用いた場
合、ワーク３０の厚さＨが、例えば、１ｍｍで、スクラ
イブ溝３０の幅Ｗ１が、例えば、０．１ｍｍで、深さＤ
１が、０．１ｍｍとする。そして、加圧ジェットノズル
４０の先端の円形の開口部の直径Ｒを、例えば、φ２ｍ
ｍとするとき、加圧エアーの圧力は、例えば、１ＭＰａ
（１０ｋｇ／ｃｍ ²）とし、ワーク３０とノズル４０の
先端の距離Ｄｉを、１ｍｍとする。

【００２６】また、加圧ジェットノズル４０の先端の開
口部の形状は円形に限らず、長円形としたり、線状とす
ることもできる。なお、スクライブ溝３０の幅Ｗ１及び
深さＤ１は、ワーク３０の厚さＨの１０％程度とする。

【００２７】次に、図５を用いて、本実施形態による分
離切断装置による他のブレイキング方法について説明す
る。図５は、本発明の一実施形態による分離切断装置を
用いた他のブレイキング方法を説明する斜視図である。
なお、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示してい
る。

【００２８】本実施形態によるブレイキング方法は、一
直線にワークを分離切断する場合だけでなく、例えば、
Ｌ字形に分離するような２次元的な分離切断にも用いる
ことができる。従来は、セラミックス基板から同一形状
の基板を分離切断するのが一般的であるため、単に直線
的に（１次元的に）ワークを分離切断すればよいもので
あった。しかしながら、セラミックス基板材料が高価な
ことを考えると、できるだけ効率よく大型基板から所定
の基板を分離切断するようにするため、他種類の大きさ
の異なる基板を大型基板に配置する方法が検討されてい
る。このような大型基板から小形基板を分離切断する場
合には、一直線に分離切断する方式では、本来分離すべ
きでない部分で切断されることになる。そこで、Ｌ字形
のように２次元的に分離切断できれば、大型基板から大
きさの異なる小形基板を効率よく製造することができ
る。

【００２９】図５に示すように、ワーク３０の表面に
は、レンズ２６Ａによって集光されたレーザ光によっ
て、スクライブ溝３０Ｓ２が形成される。スクライブ溝
３０Ｓ２は、図示するように、Ｌ字形の溝である。

【００３０】次に、スクライブ溝３０Ｓ２の裏面より、
加圧ジェットノズル４０を用いて、加圧されたエアを溝
位置裏に対し吹きつけ、加圧する。このとき、ワーク３
０の表面には、ワーク３０の浮き上がり防止のため、ワ
ーク３０の表面側であってスクライブ溝３０Ｓ２の両端
側に対して、抑え加圧ノズル５０，５２から加圧された
エアを吹きつける。

【００３１】さらに、ジェットノズル４０をワーク３０
の裏面側で移動させることによって、２次元的なブレイ
クをする際には、ワーク３０の浮き上がりを防止するた
めに、さらに、複数の補助ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４
Ｃを用いて、ワーク３０の表面側から加圧するようにす
る。

【００３２】ワーク３０の表面側からの浮き上がり防止
によって、２次元的なブレイクも、スクライブ溝３０Ｓ
２に、曲げ応力が集中し、スクライブ溝３０Ｓ２を開く
力がはたらき、ワーク３０の分離切断（ブレイク）を行
うことができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、スクライブ方式で基板
を分離切断する際に、切断誤差が小さく、製造歩留まり
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による分離切断装置の全体
構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態による分離切断装置を用い
たブレイキング方法を説明する側面図である。

【図３】本発明の一実施形態によるブレイキングの詳細
説明図である。

【図４】従来の刃を用いて圧力を作用させ、ワークを分
離切断する場合の説明図である。

【図５】本発明の一実施形態による分離切断装置を用い
た他のブレイキング方法を説明する斜視図である。

【符号の説明】

１０…レーザ発振器 １２…レーザ光 ２０Ａ，２０Ｂ…分岐ハーフミラー ２１…ノズル ２３…集光レンズ ２４Ａ，２４Ｂ…ガルバノスキャンミラー ２６Ａ，２６Ｂ…ｆθレンズ ３０…ワーク ４０…加圧ジェットノズル ５０，５２…抑え加圧ノズル ５４…補助加圧ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面にスクライブ溝の形成されたワーク
   を、このスクライブ溝に沿って分離切断する分離切断方
   法において、 上記ワークの裏面側から上記スクライブ溝をエアー加圧
   して、上記ワークを分離切断することを特徴とする分離
   切断方法。
2. 【請求項２】表面にスクライブ溝の形成されたワーク
   を、このスクライブ溝に沿って分離切断する分離切断装
   置において、 上記ワークの裏面側から上記スクライブ溝の部分に加圧
   されたエアを吹きつける加圧ノズルと、 上記ワークの表面側から上記スクライブ溝の両側に加圧
   されたエアを吹きつける加圧ノズルを備えたことを特徴
   とする分離切断装置。