JP2014090053A - 積層セラミックス基板の分断方法及びスクライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セラミックス基板に金属膜を積層した積層セラミックス基板を分断すること。
【解決手段】積層セラミックス基板３０の金属膜３２，３３にパターニングツールを用いてスクライブ予定ラインに沿って溝加工を行う。そして金属膜３２又は３３の溝３２ａ、又は３３ａよりスクライブ装置によってセラミックス基板３１にスクライブラインを形成する。そして積層セラミックス基板３０を反転させてスクライブラインに沿ってブレイクする。こうすれば積層セラミックス基板３０を完全に分断することができる。
【選択図】図５

Description

本発明はセラミックス基板に金属膜を積層した積層セラミックス基板の分断方法及びこれに用いるスクライブ装置に関するものである。

従来セラミックス基板に金属膜を積層した積層セラミックス基板を分断する場合には、ダイシングソー等を用いて分断することが多かった。又特許文献１にはセラミックス基板をスクライブした後に金属層を接合し、エッチングによりスクライブラインの金属層を除去した後ブレイクするセラミックス接合基板の製造方法が提案されている。

特開２００９−２５２９７１号公報

前述した特許文献１ではセラミックス基板に金属薄膜を積層する前にスクライブする必要があり、既に積層された積層セラミックス基板を分断するものではないという問題点があった。

又図１（ａ）に示すようにセラミックス基板１０１の両面に金属膜１０２，１０３を積層した積層セラミックス基板１００をスクライブしてブレイクする場合について説明する。まず図１（ｂ）に示すように金属膜１０２の面にスクライビングホイール１０４を用いてスクライブを施し、次いで図１（ｃ）に示すようにブレイクバー１０５を用いて積層セラミックス基板１００を分断しようとしても、金属膜１０２には十分な垂直クラックが形成されておらず、セラミックス基板１０１、金属膜１０３には垂直クラックが生じていない。そのためブレイクすることは難しく、分離できなかったり、図１（ｄ）に示すようにスクライブライン通り分離されないという問題点があった。

又他の方法として図２（ｂ）に示すように金属膜１０２、次いで図２（ｃ）に示すように金属膜１０３の面にスクライビングホイール１０４を用いてスクライブを施し、次に図２（ｄ）に示すようにブレイクバー１０５を用いて積層セラミックス基板１００を分断しようとしても、金属膜１０２，１０３には十分な垂直クラックが形成されておらず、セラミックス基板１０１には垂直クラックが生じていない。そのためブレイクすることは難しく、図２（ｅ）に示すようにスクライブライン通り分離されることがないという問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、セラミックス基板に金属膜を積層した積層セラミックス基板を完全に分断し個別化できるようにすることを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の積層セラミックス基板の分断方法は、セラミックス基板の両面に金属膜が積層された積層セラミックス基板の分断方法であって、前記積層セラミックス基板のスクライブ予定ラインに沿って一方の金属膜に対してパターニングツールで溝加工を行い、前記積層セラミックス基板のスクライブ予定ラインに沿って他方の金属膜に対してパターニングツールで溝加工を行い、前記いずれか一方の金属膜より金属膜が取り去られた溝に沿って前記セラミックス基板に対してスクライビングホイールを転動させてスクライブを行い、前記積層セラミックス基板のスクライブラインに合わせてブレイクするものである。

この課題を解決するために、本発明の積層セラミックス基板の分断方法は、セラミックス基板の両面に金属膜が積層された積層セラミックス基板の分断方法であって、前記積層セラミックス基板のスクライブ予定ラインに沿って一方の金属膜に対してパターニングツールで溝加工を行い、前記金属膜の面より金属膜が取り去られた溝に沿って前記セラミックス基板に対してスクライビングホイールを転動させてスクライブを行い、前記積層セラミックス基板のスクライブ予定ラインに沿って他方の金属膜に対してパターニングツールで溝加工を行い、前記積層セラミックス基板のスクライブラインに合わせてブレイクするものである。

ここで前記セラミックス基板のスクライブは、スクライビングホイールを用いたスクライブとしてもよい。

この課題を解決するために、本発明の積層セラミックス基板のスクライブ装置は、セラミックス基板に金属膜が積層された積層セラミックス基板の分断に用いられるスクライブ装置であって、スクライブの対象となる積層セラミックス基板を保持するテーブルと、前記テーブルに設置される積層セラミックス基板の面に平行なビームを有するブリッジと、前記ビームに沿って移動自在に設けられ、前記テーブルに保持された積層セラミックス基板のスクライブ予定ラインに沿って表面の金属膜に対してパターニングツールによって溝加工を行う第１のスクライブヘッドと、前記ビームに沿って移動自在に設けられ、前記溝加工された積層セラミックス基板の溝に対してスクライビングホイールを転動させてスクライブを行う第２のスクライブヘッドと、を具備するものである。

このような特徴を有する本発明によれば、セラミックス基板の両面に金属膜を積層した積層セラミックス基板をスクライブ予定ラインに沿って溝加工を行い、上下の同一部分について金属膜を帯状に取り去る。そして取り去った金属膜の溝からセラミックス基板をスクライブし、その後積層セラミックス基板を反転させてブレイクしている。このため両面に金属膜をもつ積層セラミックス基板を所望の形状に完全に分断し個別化することができ、端面精度を向上させることができるという効果が得られる。

又請求項４のスクライブ装置は、１台のスクライブ装置で帯状に金属膜を除去することとスクライブとを同時に実現することができるという効果が得られる。

図１は積層セラミックス基板の一方面側の金属膜側よりスクライブ及びブレイクする場合の分断処理を示す図である。 図２は積層セラミックス基板の反対面側の金属膜側よりスクライブしブレイクする際の状態を示す図である。 図３は本発明の実施の形態による積層セラミックス基板の分断に用いられるスクライブ装置を示す斜視図である。 図４は本実施の形態で用いる金属膜の溝加工を用いるパターニングツールを示す図である。 図５は本発明の実施の形態による積層セラミックス基板の分断処理（パターニングツールによる溝加工）を示す図である。 図６は本発明の実施の形態による積層セラミックス基板の分断処理（スクライブ及びブレイク）を示す図である。

図３は、本発明の実施の形態による積層セラミックス基板の分断に用いられるスクライブ装置の一例を示す概略斜視図である。このスクライブ装置１０は、移動台１１が一対の案内レール１２ａ、１２ｂに沿って、ｙ軸方向に移動自在に保持されている。ボ−ルネジ１３は移動台１１と螺合している。ボールネジ１３はモータ１４の駆動により回転し、移動台１１を案内レール１２ａ，１２ｂに沿ってｙ軸方向に移動させる。移動台１１の上面にはモータ１５が設けられている。モータ１５はテーブル１６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするものである。

スクライブ装置１０には、移動台１１とその上部のテーブル１６をまたぐようにブリッジ２０がｘ軸方向に沿って支柱２１ａ，２１ｂにより架設されている。ブリッジ２０は横方向にテーブル１６の面に平行にビーム２２が設けられ、ビーム２２の長手方向にリニアモータ２３が設けられる。リニアモータ２３にはパターニング用の第１のスクライブヘッド２４が設けられている。スクライブヘッド２４の下端部には、パターニングツール２５が取付けられている。このパターニングツール２５は、一定の幅で金属膜を剥離するためのツールであり、例えば特開２０１１−２１６６４６号に示された太陽電池の溝加工ツールとして用いられるパターニングツールを用いる。パターニングツール２５は、例えば図４（ａ）に斜視図を示すように円錐台形状のツールであってもよい。又図４（ｂ）に示すように刃先が角柱状のツールであってもよく、更には図４（ｃ）に示すように角柱状の左右を切り欠いた形状のものであってもよい。又ツールの先端だけでなく全体も角柱状であってもよい。スクライブヘッド２４には、その内部にそうした昇降動作を可能とする昇降部、例えば空気圧制御を用いるエアーシリンダーやリニアモータによる電動昇降部などが設けられている。

又リニアモータ２３にはスクライブ用の第２のスクライブヘッド２６が設けられている。スクライブヘッド２６はスクライビングホイール２７を上下動自在に保持するものである。リニアモータ２３はスクライブヘッド２４，２６をｘ軸方向に沿って移動させる駆動源である。

図５（ａ）は分断の対象となる積層セラミックス基板（以下、単に積層基板という）３０を示す図である。積層基板３０はセラミックス基板３１の両面に金属膜３２，３３を積層した基板である。ここでセラミックス基板３１はＬＴＣＣ基板であってもよく、アルミナや窒化アルミ、チタン酸バリウム、フェライト、窒化珪素等のセラミックス基板であってもよい。又金属膜３２，３３はニッケル、銀、金、銅及び白金等の薄膜であり、例えば膜厚が１０〜２０μｍとする。このとき金属膜３２，３３は何らかのパターンが形成されているものであってもよい。

このような積層基板３０を所定のパターンで分断する場合に、まず積層基板３０を図３のスクライブ装置１０のテーブル１６に載置する。そして図５（ｂ）に示すようにスクライブを予定するラインに沿って、一定の幅で金属膜３２をパターニングツール２５で直線的に除去する。この金属膜の除去はスクライブ装置１０のスクライブヘッド２４をリニアモータ２３によって移動させて行う。こうして金属膜３２を取り去った積層セラミックス基板３０の断面図を図５（ｃ）に示す。この溝３２ａの幅は例えば２５〜２００μｍの幅とする。

更に図５（ｄ）に示すように、積層基板３０を反転させて前述した溝３２ａと同一部分について金属膜３３をパターニングツール２５で除去し、溝３２ａと対称な位置に同一幅の溝３３ａを形成する。こうすれば図６（ｅ）に示すように、スクライブ予定ラインに沿って両面の金属膜が取り去られたこととなる。

そしていずれか一方の金属膜、ここでは金属膜３３の面から帯状の溝３３ａの内側のセラミックス基板３１に対してスクライブを行う。このスクライブについても図３に示すスクライブ装置１０を用いて、図６（ｆ）に示すように積層基板３０にスクライビングホイール２７を一定の荷重で押圧し転動させてクラックを垂直に浸透させるようにスクライブラインＳ１を形成する。このスクライブに用いるスクライビングホイールは、高浸透のスクライブが可能なものを用いてもよく、通常のものを用いてもよい。例えば日本国特許文献３０７４１４３号に示されているように、円周面に所定間隔を隔てて多数の溝を形成し、その間を突起として高浸透型としたスクライビングホイールが提案されている。

次いで図６（ｇ）に示すように、積層基板３０を反転させ、ブレイク装置の一対の支持部材３４，３５の上面にテープ３６を配置し、支持部材３４，３５の中間にスクライブラインが位置するように積層基板３０を配置する。そしてその上部よりスクライブラインＳ１に沿ってブレイクバー３７を押し下げてブレイクする。こうすれば図６（ｈ）に示すように、積層基板をスクライブラインに沿って完全に分断することができ、端面精度を向上させることができる。この積層基板の分断を格子状に行うことによって個別の積層基板チップを形成することができる。尚図６（ｆ）に示すスクライブは溝３２ａに対して行ってもよく、この場合もブレイクする前に積層セラミックス基板を反転させてブレイクを行う。

この実施の形態では、図５（ｂ）〜図６（ｆ）に示すように金属膜の両面に溝加工を行い、次いで金属の溝よりセラミックス基板に対してスクライブするようにしている。これに代えて一方の面の金属膜に溝加工を行い、その溝からセラミックス基板に対してスクライブを行った後、反転して他方の金属膜に溝加工を行うようにしてもよい。その後のブレイクの工程については同一である。

又この実施の形態では、図６（ｆ）の工程でスクライブ装置を用いてスクライビングホイールを転動させてスクライブを実行しているが、レーザスクライブ装置によってスクライブを行うようにしてもよい。又図６（ｇ）の工程でブレイク装置を用いてブレイクしているが、これに代えて分断する小片の形状が比較的大きい場合には、作業者が直接手で分断するようにしてもよい。この場合にはテープ３６は不要となる。

この実施の形態によるクライブ装置は、両面に金属膜を有する積層セラミックス基板について両面の金属膜を剥離しセラミックス基板をスクライブする分断方法に適用できるだけでなく、いずれか一方の面にのみ金属膜を積層した積層セラミックス基板において、一方の金属膜を剥離しセラミックス基板をスクライブする分断方法にも用いることができる。

本発明はセラミックス基板に金属膜を積層した積層基板をパターニングツールとスクライブ装置を用いて容易に分断することができ、微小な積層基板の製造に有効である。

１０ スクライブ装置
１１ 移動台
１６ テーブル
２０ ブリッジ
２２ ビーム
２３ リニアモータ
２４，２６ スクライブヘッド
２５ スクライビングホイール
２７ パターニングツール
３０ 積層セラミックス基板
３１ セラミックス基板
３２，３３ 金属膜
３２ａ，３３ａ 溝
３４，３５ 支持部材
３６ テープ
３７ ブレイクバー

Claims (4)

1. セラミックス基板の両面に金属膜が積層された積層セラミックス基板の分断方法であって、
   前記積層セラミックス基板のスクライブ予定ラインに沿って一方の金属膜に対してパターニングツールで溝加工を行い、
   前記積層セラミックス基板のスクライブ予定ラインに沿って他方の金属膜に対してパターニングツールで溝加工を行い、
   前記いずれか一方の金属膜より金属膜が取り去られた溝に沿って前記セラミックス基板に対してスクライビングホイールを転動させてスクライブを行い、
   前記積層セラミックス基板のスクライブラインに合わせてブレイクする積層セラミックス基板の分断方法。
2. セラミックス基板の両面に金属膜が積層された積層セラミックス基板の分断方法であって、
   前記積層セラミックス基板のスクライブ予定ラインに沿って一方の金属膜に対してパターニングツールで溝加工を行い、
   前記金属膜の面より金属膜が取り去られた溝に沿って前記セラミックス基板に対してスクライビングホイールを転動させてスクライブを行い、
   前記積層セラミックス基板のスクライブ予定ラインに沿って他方の金属膜に対してパターニングツールで溝加工を行い、
   前記積層セラミックス基板のスクライブラインに合わせてブレイクする積層セラミックス基板の分断方法。
3. 前記セラミックス基板のスクライブは、スクライビングホイールを用いたスクライブである請求項１又は２記載の分断方法。
4. セラミックス基板に金属膜が積層された積層セラミックス基板の分断に用いられるスクライブ装置であって、
   スクライブの対象となる積層セラミックス基板を保持するテーブルと、
   前記テーブルに設置される積層セラミックス基板の面に平行なビームを有するブリッジと、
   前記ビームに沿って移動自在に設けられ、前記テーブルに保持された積層セラミックス基板のスクライブ予定ラインに沿って表面の金属膜に対してパターニングツールによって溝加工を行う第１のスクライブヘッドと、
   前記ビームに沿って移動自在に設けられ、前記溝加工された積層セラミックス基板の溝に対してスクライビングホイールを転動させてスクライブを行う第２のスクライブヘッドと、を具備する積層セラミックス基板のスクライブ装置。

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