JP2015141939A - セラミックス基板の分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分割溝の溝深さを変えることなく歩留まりを向上させることが可能なセラミックス基板の分割方法を提供する。【解決手段】搬送用ベルト２によって搬送されるセラミックス基板１をゴムローラからなる受けローラ３と金属ローラからなる割りローラ４との間に挟み込み、この状態で加圧装置から割りローラ４の軸線方向の両端部に対して大きさの異なる加圧力を付与するようにし、割りローラ４から大きな加圧力を受ける側の分割溝１ａの端部から亀裂が発生し、小さな加圧力を受ける反対側の端部近傍に最終破断面を確実に位置させる。【選択図】図４

Description

本発明は、チップ部品を多数個取りする大判基板として用いられるセラミックス基板の分割方法に関するものである。

一般的にチップ抵抗器等のチップ部品は、格子状の分割溝が設けられた矩形状のセラミックス基板を用い、このセラミックス基板の片面に多数の回路素子（例えば抵抗素子）を一括して形成した後、分割溝に沿って分割することで個片化された部品を多数個取りするようにしている。そして、セラミックス基板を分割溝に沿って分割する場合、搬送用ベルトを用いてセラミックス基板を水平方向へ移動させながら、セラミックス基板の表面に円筒状のローラを垂直方向に押し当てることにより、セラミックス基板に対して曲げモーメントを加えて破断するという手法が広く採用されている。

その際、曲げモーメントによって分割溝を開くことで亀裂が発生し、この亀裂が広がって残存した部分の断面積が曲げモーメントに抗しきれない大きさとなると、その部分が最後に引きちぎられて最終破断面となる。最終破断面はバリ等を有する荒れた凹凸面となり、かかる最終破断面の発生箇所は曲げモーメントのかけ方や分割溝の形状精度等の偶発的な要素によって異なりうるため、製品となる部分に最終破断面が残存してしまうと、最終製品となるチップ部品の形状が変形してしまい、このことが製品の歩留まりを低下させる要因となっていた。

そこで従来より、分割溝の溝深さを延出方向に沿って単調増加または単調減少させることにより、セラミックス基板を短冊状部材に分割するときに発生する最終破断面を、もともと破棄されることの多い短冊状部材の端部付近に位置させるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来技術を図７〜図１０を参照して説明すると、図７はセラミックス基板の平面図、図８は図７のＡ−Ａ線に沿う断面図、図９は該セラミックス基板を短冊状部材に分割する工程を示す説明図、図１０は分割後の短冊状部材を示す斜視図である。

図７に示すように、セラミックス基板１００の表面側には複数の１次分割溝１０１と２次分割溝１０２が格子状の配列で形成されており、同様に、セラミックス基板１００の裏面側にも複数の１次分割溝１０１と２次分割溝１０２が格子状の配列で形成されている。１次分割溝１０１は図のＸ方向へ直線状に延びるように形成されており、図８に示すように、１次分割溝１０１の溝深さはＸ方向の左端から右端に沿って漸次減少している。このような溝深さを有する１次分割溝１０１は、レーザ光の出力や走査速度を徐々に変化させたり、レーザ光をＸ方向に沿って複数回走査することによって形成される。また、２次分割溝１０２は図のＹ方向へ直線状に延びるように形成されており、この２次分割溝１０１の溝深さはＹ方向に沿って一定となっている。

このセラミックス基板１００から個片化されたチップ部品を多数個取りする場合、まず、図９に示すように、セラミックス基板１００の表面に円筒状のローラ１０３を押し当てて曲げモーメントを加えることにより、セラミックス基板１００を１次分割溝１０１に沿って切断する。その際、１次分割溝１０１の溝深さが延出方向に沿って漸次減少しているため、ローラ１０３からセラミックス基板１００に曲げモーメントを加えると、溝深さの最も深い方の端部（図７の右端）側から亀裂が発生し、この亀裂が１次分割溝１０１に沿って溝深さの浅い方の端部（図７の左端）に向かって進展する。そして、セラミックス基板１００の残存部の断面積が曲げモーメントに抗しきれなくなると、その部分を最終破断面としてセラミックス基板１００が切断され、この切断を隣接する１次分割溝１０１に沿って繰り返し行うことにより、図１０に示すように、一端部側に最終破断面１０５を有する複数の短冊状部材１０４が得られる。しかる後、短冊状部材１０４を２次分割溝１０２に沿って切断することにより、個片化されたチップ部品を多数個取りする。ここで、短冊状部材１０４の両端部は２次分割後に破棄される部分であり、当該部分に最終破断面１０５が位置することになるため、最終製品となるチップ部品の歩留まりを高めることができる。

特開２００８−２３５６７０号公報

しかし、溝深さが漸次変化するような分割溝を形成することは、加工技術や生産性等を考慮すると極めて困難である。例えば特許文献１に記載されているように、レーザ光の出力や走査速度を徐々に変化することで分割溝の溝深さを単調増加（または単調減少）させようとした場合、通常は１本の分割溝を１秒もかからない程度の短時間で効率良く加工するようにしているため、その時間内でレーザ光の出力や走査速度を急激に変化させなければならず、かかるレーザ光の制御は現実的には不可能に近く、レーザ光のランプ寿命や加工移動ステージの寿命が著しく損なわれるという問題も発生する。この場合、１本の分割溝を加工するのに要する時間を長くすれば、その時間内でレーザ光の走査速度を変化させることは可能となるが、１枚のセラミックス基板に必要な分割溝の本数は非常に多いため、全ての分割溝を形成するのに多くの時間がかかってしまうこととなる。

なお、グリーンシートに金型の刃を押し付けて分割溝を形成した後、これを焼成してセラミックス基板を得るという手法も知られており、この技術を特許文献１に記載された技術に適用して分割溝を形成することが考えられる。この場合、金型の刃の高さを単調増加または単調減少させたものを使用し、このような刃をグリーンシートに押し当てて分割溝を形成すれば、溝深さの漸次変化する分割溝を形成することは可能である。しかしながら、金型の刃が高い箇所に負担がかかるため、その高い部分が摩耗しやすくなり、所望深さの分割溝を形成するには、短期間での金型の刃の更新が必要となり、非常に生産効率が悪いものとなる。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、分割溝の溝深さを変えることなく歩留まりを向上させることが可能なセラミックス基板の分割方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、互いに平行に延びる複数の分割溝が形成された矩形状のセラミックス基板を搬送用ベルトで一方向へ搬送し、前記セラミックス基板を円筒状の一対のローラ間に挟み込むことにより、前記分割溝に沿って分割するようにしたセラミックス基板の分割方法において、一方の前記ローラが外周面を弾性部とした受けローラであると共に、他方の前記ローラが外周面を前記弾性部よりも硬い押圧部とした割りローラであり、前記セラミックス基板は、前記分割溝の延出方向が前記受けローラと前記割りローラの回転軸に対して平行となるように、かつ、前記分割溝を前記受けローラ側に向けた姿勢で前記受けローラと前記割りローラとの間に挟み込まれ、当該位置で前記分割溝の両端部が大きさの異なる挟持力で加圧されるようにした。

互いに平行に延びる複数の分割溝が形成された矩形状のセラミックス基板を準備し、このセラミックス基板を外周面が弾性部となっている受けローラと外周面が弾性部よりも硬い押圧部となっている割りローラとの間に挟み込んだ状態で、分割溝の両端部に大きさの異なる加圧力が付与されるようにすると、大きい方の加圧力を受けた側の端部から亀裂が発生し、この亀裂が反対側の端部に向かって進展することで、セラミックス基板が分割溝に沿って破断する。その結果、セラミックス基板を破断することにより生じる最終破断面を分割溝の一端部付近に確実に位置させることができ、当該位置は製品とならずに破棄される部分であるため、最終製品となるチップ部品の歩留まりを高めることができる。

上記の分割方法において、割りローラの軸線方向の両端部をそれぞれ個別の加圧手段を用いて駆動することにより、該割りローラから分割溝の両端部に対して大きさの異なる押圧力が付与されるようにすると、割りローラから大きな加圧力を受けた側の端部から亀裂が発生し、反対側の端部近傍に最終破断面を確実に位置させることができる。

また、上記の分割方法において、割りローラの軸線方向の長さを受けローラの軸線方向の長さよりも短寸に設定し、該割りローラから分割溝の一方の端部側のみに押圧力が付与されるようにすると、割りローラから押圧力を受けた側の端部から亀裂が発生し、押圧力が付与されない反対側の端部近傍に最終破断面を確実に位置させることができる。

また、上記の分割方法において、割りローラから受けローラに対して均一の押圧力が付与されると共に、弾性部の弾性率を受けローラの軸線方向の両端部側で異ならせると、弾性率が大きい（硬い）方の弾性部に当接する分割溝に大きな加圧力が付与されるため、弾性率が小さい方の弾性部に当接する反対側の分割溝の端部近傍に最終破断面を確実に位置させることができる。

この場合において、弾性部の弾性率が受けローラの軸線方向に沿って段階的に変化するように設定されていると、分割溝の一端部側に発生した亀裂を他端側に向かってスムーズに進展させることができて好ましい。

また、上記の分割方法において、割りローラから受けローラに対して均一の押圧力が付与されると共に、割りローラの回転軸を受けローラの回転軸に対して傾斜させると、受けローラと割りローラ間の距離が狭い部分に挟まれた方の分割溝に大きな加圧力が付与されるため、受けローラと割りローラ間の距離が広い部分に挟まれた反対側の分割溝の端部近傍に最終破断面を確実に位置させることができる。

本発明は、外周面が弾性部となっている受けローラと外周面が弾性部よりも硬い押圧部となっている割りローラとの間にセラミックス基板を挟み込んだ状態で、セラミックス基板に形成された分割溝の両端部に大きさの異なる加圧力を付与するようにしたので、わざわざ分割溝の溝深さを単調増加（または単調減少）するような面倒な加工をしなくても、セラミックス基板を破断することにより生じる最終破断面を分割溝の一端部付近に確実に位置させることができ、当該位置は製品とならずに破棄される部分であるため、最終製品となるチップ部品の歩留まりを高めることができる。

本発明の第１実施形態例に係るセラミックス基板の分割方法を示す要部平面図である。 図１の矢印II方向から見た説明図である。 図１の矢印III方向から見た説明図である。 本発明の第２実施形態例に係るセラミックス基板の分割方法を示す要部平面図である。 本発明の第３実施形態例に係るセラミックス基板の分割方法を示す要部平面図である。 本発明の第４実施形態例に係るセラミックス基板の分割方法を示す要部平面図である。 従来例に係るセラミックス基板の平面図である。 図７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 該セラミックス基板を短冊状部材に切断する工程を示す説明図である。 該短冊状部材を示す斜視図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１〜図３に示すように、本発明の第１実施形態例に係るセラミックス基板の分割方法に使用される分割装置は、矩形状のセラミックス基板１を矢印Ｘ方向へ搬送する搬送用ベルト２と、搬送用ベルト２の下側に配設された受けローラ３と、搬送用ベルト２の上側に配設された割りローラ４とを備えている。

セラミックス基板１には互いに平行に延びる複数の分割溝１ａが形成されており、これら分割溝１ａの溝深さは延出方向に沿って一定となっている。分割溝１ａはレーザ光の照射や金型の刃の押し付け等の公知手段を用いて形成されたものであり、図示省略されているが、セラミックス基板１には分割溝１ａと直交方向に延びる他の分割溝（２次分割溝）も形成されている。

搬送用ベルト２は一対のベルトを上下に重ねた積層構造の無端状ベルトであり、この搬送用ベルト２は図示せぬモータを駆動源として矢印Ｘ方向へ移動可能となっている。セラミックス基板１は分割溝１ａの延出方向が受けローラ３と割りローラ４の回転軸に対して平行となるように、かつ分割溝１ａを下面側にした状態で搬送用ベルト２に挟持されて矢印Ｘ方向へ搬送され、この状態で受けローラ３と割りローラ４間に挟み込まれるようになっている。

受けローラ３は外周面を弾性部３ａとした円筒状のゴムローラであり、この受けローラ３は支軸５を中心に回転自在となっている。割りローラ４は外周面を弾性部３ａよりも硬い押圧部とした円筒状の金属ローラであり、この割りローラ４は支軸６を中心に回転自在となっている。なお、割りローラ４の支軸６は受けローラ３の支軸５に対して搬送方向（Ｘ方向）へ若干オフセットされており、これによりセラミックス基板１を受けローラ３と割りローラ４間にスムーズに送り込むことができるようになっている。

支軸６の両端部にはエアーシリンダ等の加圧装置７が接続されており、この加圧装置７から割りローラ４の軸線方向の両端部に対して大きさの異なる加圧力Ｐ１，Ｐ２（Ｐ１＞Ｐ２）が個別に付与されるようになっている。本実施形態例では、図１における割りローラ４の上端部側に大きな加圧力Ｐ１が付与され、割りローラ４の下端部側に小さな加圧力Ｐ２が付与されるように設定されている。

図１に示すように、搬送用ベルト２に挟持されたセラミックス基板１が受けローラ３と割りローラ４間に挟み込まれると、割りローラ４からセラミックス基板１に対して受けローラ３側に形成された分割溝１ａを開く方向への曲げモーメントが加わるため、セラミックス基板１が分割溝１ａに沿って切断され、この切断によって分離した部分が短冊状分割片１Ａとなる。その際、加圧装置７から分割溝１ａの長手方向の両端部に大きさの異なる加圧力Ｐ１，Ｐ２が付与されるため、大きい方の加圧力Ｐ１を受ける側の端部（図１の上端部）から亀裂が発生し、この亀裂が小さい加圧力Ｐ２を受ける反対側の端部（図１の下端部）に向かって進展する。そして、セラミックス基板１の残存部の断面積が曲げモーメントに抗しきれなくなると、その部分を最終破断面としてセラミックス基板１が短冊状分割片１Ａに切断されるため、最終破断面を短冊状分割片１Ａの一端部（図１の下端部）側に確実に位置させることができる。

しかる後、短冊状分割片１Ａを分割溝１ａと直交方向に延びる図示せぬ分割溝に沿って２次分割することにより、短冊状分割片１Ａを個片化してチップ部品が多数個取りされることになるが、前述した最終破断面の発生箇所である短冊状分割片１Ａの長手方向両端部は２次分割後に破棄される部分であるため、最終製品となるチップ部品の歩留まりを高めることができる。

以上説明したように、本実施形態例に係るセラミックス基板１の分割方法では、ゴムローラからなる受けローラ３と金属ローラからなる割りローラ４との間にセラミックス基板１を挟み込んだ状態で、加圧装置７から割りローラ４の軸線方向の両端部に対して大きさの異なる加圧力Ｐ１，Ｐ２を付与するようにしたので、割りローラ４から大きな加圧力Ｐ１を受ける側の分割溝１ａの端部から亀裂が発生し、小さな加圧力Ｐ２を受ける反対側の端部近傍に最終破断面を確実に位置させることができる。したがって、溝深さが均一な単純形状の分割溝１ａをセラミックス基板１に形成すれば良く、分割溝の溝深さを変える等の煩雑な溝加工を要することなく、分割時の最終破断面を製品とならない箇所に生じさせることができる。

図４に示す本発明の第２実施形態例に係るセラミックス基板の分割方法では、割りローラ４の軸線方向の長さ寸法を受けローラ３の軸線方向の長さ寸法よりも短寸に設定することにより、割りローラ４から分割溝１ａの長手方向の一端部（図４の上端部）側のみに押圧力が付与され、分割溝１ａの長手方向の他端部（図４の下端部）側に押圧力は付与されないようになっている。これにより、搬送用ベルト２に挟持されたセラミックス基板１が受けローラ３と割りローラ４間に挟み込まれると、割りローラ４から押圧力を受けた側の端部から亀裂が発生し、押圧力が付与されない反対側の端部近傍に最終破断面を確実に位置させることができる。したがって、この第２実施形態例においても、溝深さが均一な単純形状の分割溝１ａをセラミックス基板１に形成すれば良く、分割溝の溝深さを変える等の煩雑な溝加工を要することなく、分割時の最終破断面を製品とならない箇所に生じさせることができる。

図５に示す本発明の第３実施形態例に係るセラミックス基板の分割方法では、受けローラ３の外周面が弾性率の異なる３つの弾性部３Ａ，３Ｂ，３Ｃによって構成されており、このような受けローラ３の外周面に対して割りローラ４から均一な押圧力Ｐが付与されるようになっている。これら弾性部３Ａ，３Ｂ，３Ｃの径寸法は全て同じであり、その弾性率は図の左から順に大きくなるように設定されている（３Ａ＜３Ｂ＜３Ｃ）。これにより、搬送用ベルト２に挟持されたセラミックス基板１が受けローラ３と割りローラ４間に挟み込まれると、弾性率の最も大きい（硬い）弾性部３Ｃに当接する分割溝１ａの端部（図５の右端部）側から亀裂が発生し、この亀裂が弾性率の最も小さい弾性部３Ａに当接する分割溝１ａの反対側の端部（図５の左端部）に向かって進展するため、この端部近傍に最終破断面を確実に位置させることができる。したがって、この第３実施形態例においても、溝深さが均一な単純形状の分割溝１ａをセラミックス基板１に形成すれば良く、分割溝の溝深さを変える等の煩雑な溝加工を要することなく、分割時の最終破断面を製品とならない箇所に生じさせることができる。

なお、第３実施形態例において、受けローラ３には弾性率の異なる２つの弾性部が設けられていれば良いが、弾性率を段階的に変えた３つ以上の弾性部が受けローラ３の軸線方向に沿って配列されていると、分割溝１ａの一端部側に発生した亀裂を他端側に向かってスムーズに進展させることができる。

図６に示す本発明の第４実施形態例に係るセラミックス基板の分割方法では、受けローラ３の回転軸Ｑ１に対して割りローラ４の回転軸Ｑ２を傾斜させることにより、受けローラ３と割りローラ４の対向間距離が軸線方向に沿って変化するようになっている。これにより、割りローラ４から受けローラ４に対して均一の押圧力を付与しても、受けローラ３と割りローラ４間の距離が狭い部分（図６の左端部）に挟まれる分割溝１ａに大きな加圧力が付与されるため、受けローラ３と割りローラ４間の距離が広い部分（図６の右端部）に挟まれた反対側の分割溝１ａの端部近傍に最終破断面を確実に位置させることができる。したがって、この第４実施形態例においても、溝深さが均一な単純形状の分割溝１ａをセラミックス基板１に形成すれば良く、分割溝の溝深さを変える等の煩雑な溝加工を要することなく、分割時の最終破断面を製品とならない箇所に生じさせることができる。

なお、上記各実施形態例では、ゴムローラからなる受けローラ３と金属ローラからなる割りローラ４との間にセラミックス基板１を挟み込むようにした分割方法について説明したが、割りローラ４はその外周面の押圧部が受けローラ３の弾性部よりも硬いものであれば良く、例えば、金属ローラの代わりに硬いゴムローラを割りローラ４として用いることも可能である。

また、上記各実施形態例では、搬送用ベルト２を介して下側に受けローラ３を、上側に割りローラ４を配設した場合について説明したが、これとは逆に搬送用ベルト２の上側に受けローラ３を配設すると共に、下側に割りローラ４を配設するようにしても良い。

１ セラミックス基板
１ａ 分割溝
２ 搬送用ベルト
３ 受けローラ（下部ローラ）
３ａ，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 弾性部
４ 割りローラ（上部ローラ）
５，６ 支軸
７ 加圧装置（加圧手段）

Claims (6)

1. 互いに平行に延びる複数の分割溝が形成された矩形状のセラミックス基板を搬送用ベルトで一方向へ搬送し、前記セラミックス基板を円筒状の一対のローラ間に挟み込むことにより、前記分割溝に沿って分割するようにしたセラミックス基板の分割方法において、
   一方の前記ローラが外周面を弾性部とした受けローラであると共に、他方の前記ローラが外周面を前記弾性部よりも硬い押圧部とした割りローラであり、
   前記セラミックス基板は、前記分割溝の延出方向が前記受けローラと前記割りローラの回転軸に対して平行となるように、かつ、前記分割溝を前記受けローラ側に向けた姿勢で前記受けローラと前記割りローラとの間に挟み込まれ、当該位置で前記分割溝の両端部が大きさの異なる挟持力で加圧されるようにしたことを特徴とするセラミックス基板の分割方法。
2. 請求項１の記載において、前記割りローラの軸線方向の両端部をそれぞれ個別の加圧手段を用いて駆動することにより、該割りローラから前記分割溝の両端部に対して大きさの異なる押圧力が付与されることを特徴とするセラミックス基板の分割方法。
3. 請求項１の記載において、前記割りローラの軸線方向の長さを前記受けローラの軸線方向の長さよりも短寸に設定し、該割りローラから前記分割溝の一方の端部側のみに押圧力が付与されるようにしたことを特徴とするセラミックス基板の分割方法。
4. 請求項１の記載において、前記割りローラから前記受けローラに対して均一の押圧力が付与されると共に、前記弾性部の弾性率を前記受けローラの軸線方向の両端部側で異ならせたことを特徴とするセラミックス基板の分割方法。
5. 請求項４の記載において、前記弾性部の弾性率が前記受けローラの軸線方向に沿って段階的に変化するように設定されていることを特徴とするセラミックス基板の分割方法。
6. 請求項１の記載において、前記割りローラから前記受けローラに対して均一の押圧力が付与されると共に、前記割りローラの回転軸を前記受けローラの回転軸に対して傾斜させたことを特徴とするセラミックス基板の分割方法。

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