JP5187421B2

JP5187421B2 - 脆性材料基板のブレイク方法

Info

Publication number: JP5187421B2
Application number: JP2011185656A
Authority: JP
Inventors: 健二村上; 真和武田
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: TWI436871B; KR20120059355A; TW201244902A; JP2012131216A; CN102555082B; CN102555082A; KR101299793B1

Description

本発明は、脆性材料基板を分割する方法に関し、特に、クラック進展を利用して基板をブレイクする方法に関する。

ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）やＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）などのセラミックスその他の脆性材料を用いて構成された脆性材料基板（主面や内部に電気回路等が形成されたものを含む）を分割し、複数の分割個片に切り出す手法には、種々のものがある。例えば、スクライビングホイールなどを用いて脆性材料基板の分割予定位置にスクライブラインを形成することで、スクライブラインに沿って脆性材料基板の厚み方向に垂直クラックを形成しておき、その後、３点曲げによって外力（荷重）を印加することによって垂直クラックを脆性材料基板の厚み方向に伸展させることで、脆性材料基板をブレイクする態様が公知である（例えば、特許文献１参照）。係る場合、スクライブラインに沿って形成される垂直クラックが脆性材料基板の厚み方向に伸展して裏面に到達することによって、脆性材料基板がブレイクされる。

特開２０１０−１７３２５１号公報

ブレイク装置による脆性材料基板のブレイクは通常、ブレイクの対象となる脆性材料基板の下面側のブレイク対象位置に１つの下刃（下側ブレイクバー）を押し当てるとともに、上面側において、２つの上刃（上側ブレイクバー）を、ブレイク対象位置から等距離離間させた状態で該脆性材料基板に押し当てることで、実現される。

ブレイクの対象となる脆性材料基板は、種々の厚みを有しており、また、１つの基板を複数個所でブレイクする場合のブレイク位置の間隔（分割ピッチ）も様々であるため、従来は、２つの上刃の間隔を、ブレイクしようとする基板ごとに最適化することが必要と考えられてきた。そのため、サイズや分割ピッチの異なる脆性材料基板を分割しようとする度に、上刃間隔その他のブレイク条件を条件出しする工程が必要とされていた。

しかしながら、このような条件出しの工程を行うために余分な脆性材料基板を用意することは無駄である。また、ロット数を容易に増やせない試作品をブレイクするような場合などに、必ずしも十分な条件出しを行った上でブレイクすることができず、結果として外形寸法のばらついた分割個片しか得られない場合も起こり得る。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、事前の条件出しを行わずとも脆性材料基板を好適にブレイクできる方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、脆性材料基板をブレイクする方法であって、主面に垂直に所定の分割ピッチにて分割予定位置が設定され、かつ、前記分割予定位置に微小クラックが形成された脆性材料基板を準備する準備工程と、前記脆性材料基板を弾性フィルムに粘着固定したうえで、前記弾性フィルムを水平保持する保持工程と、前記分割予定位置の鉛直下方に第１ブレイクバーを配置する第１配置工程と、前記脆性材料基板の上方において、前記分割予定位置から等距離にある２つの位置にそれぞれ第２ブレイクバーを配置する第２配置工程と、前記第１ブレイクバーを上昇させるとともに２つの前記第２ブレイクバーを下降させて、前記脆性材料基板の上面であって前記分割予定位置に対して対称な２つの位置と前記脆性材料基板の下面における前記分割予定位置とにおいて前記脆性材料基板を付勢することによって、前記脆性材料基板をブレイクするブレイク工程と、を備え、前記第２配置工程においては、２つの前記第２ブレイクバーの配置間隔を前記分割ピッチの１．３倍以上１．６倍以下に設定し、前記ブレイク工程においては、前記第２配置工程において設定された前記配置間隔を保って前記２つの前記第２ブレイクバーを前記脆性材料基板に当接させることにより、前記第２ブレイクバーに前記脆性材料基板を付勢させる、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の脆性材料基板のブレイク方法であって、前記第２配置工程においては、２つの前記第２ブレイクバーの配置間隔を前記分割ピッチの１．５倍に設定する、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の脆性材料基板のブレイク方法であって、前記脆性材料基板がＬＴＣＣ基板である、ことを特徴とする。

請求項１ないし請求項３の発明によれば、上刃間隔設定のための条件出しの工程を行わずとも、分割個片の外形寸法のバラツキが抑制された、好適な分割を行うことが出来るので、分割個片の寸法精度を確保しつつ、ブレイクの生産性を高めることができる。

本実施の形態に係るブレイク方法を適用可能なブレイク装置１０の様子を示す模式断面図である。異なる分割ピッチｐが設定された脆性材料基板を対象として、上側ブレイクバー３の配置間隔ｄを種々に違えて脆性材料基板５をブレイクし、平面視矩形状の分割個片を得た場合の、比ｄ／ｐと、ブレイクによって得られた分割個片の外形寸法のバラツキ３σとの関係を示すグラフである。厚みｔの異なる脆性材料基板を対象として、上側ブレイクバー３の配置間隔ｄを種々に違えて脆性材料基板５をブレイクし、平面視矩形状の分割個片を得た場合の、比ｄ／ｐと、ブレイクによって得られた分割個片の外形寸法のバラツキ３σとの関係を示すグラフである。

＜ブレイクの概要＞
図１は、本実施の形態に係るブレイク方法を適用可能なブレイク装置１０の様子を示す模式断面図である。

ブレイク装置１０は、被加工物（ブレイク対象物）が粘着固定された弾性フィルム１をその端縁部にて水平に開帳しつつ保持するフレーム２と、ブレイク時に被加工物より上側にて上下動する２つの上側ブレイクバー（上刃）３（３ａ、３ｂ）と、被加工物より下側にて上下動する１つの下側ブレイクバー（下刃）４とを主として備える。２つの上側ブレイクバー３ａ、３ｂは、水平方向（図面視左右方向）において離間配置されてなり、かつ、両者の離間距離は調節可能とされてなる。また、下側ブレイクバー４は、水平方向において２つの上側ブレイクバー３ａ、３ｂから等距離の位置に配置されてなる。

以下、脆性材料基板５を被加工物としてブレイクを行う場合を例として説明する。脆性材料基板５は、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）やＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）などのセラミックスその他の脆性材料を用いて構成された基板である。なお、本実施の形態において、脆性材料基板５は、上面視矩形であるとする。また、脆性材料基板５は、主面や内部に電気回路等が形成されたものを含むものとする。

本実施の形態においては、分割予定位置は脆性材料基板５の主面５ａ、５ｂに垂直に設定されるものとする。図１においては、実際は面である脆性材料基板５の分割予定位置を波線の分割予定線Ｌにて示している。脆性材料基板５の面内方向における個々の分割予定位置同士の間隔（分割ピッチとも称する）をｐとする。また、主面５ａ側の分割予定位置には、ブレイクに先立って、スクライブ装置などによってブレイクの起点となる微小な垂直クラックＣＲが形成されてなる。

なお、図１における脆性材料基板５のサイズはあくまで例示に過ぎない。脆性材料基板５は、その目的に照らして適宜のサイズが選択されてよい。特に限定されるものではないが、例えば、脆性材料基板５の厚みｔは０．２〜３ｍｍ程度とすることができる。また、図１においては、７箇所の分割予定位置（７本の分割予定線L）が示されているが、これも例示に過ぎない。

ブレイク装置１０を用いて被加工物たる脆性材料基板５のブレイクを行う場合、まず、垂直クラックＣＲが形成されていない主面５ｂを固定面として脆性材料基板５を弾性フィルム１の粘着面１ａに粘着固定する。

弾性フィルム１は、ダイシングテープなどとも称され、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステルなどを素材とするフィルム状の部材であり、数十μｍ〜数百μｍ程度の厚み、例えば１００μｍの厚みを有する。

脆性材料基板５を粘着面１ａに固定すると、続いて、粘着面１ａが上方となる状態で、弾性フィルム１をブレイク装置１０のフレーム２にて開帳する。図１は、このように弾性フィルムが保持されたフレーム２が図示しないブレイク装置１０の保持手段にて保持された結果、脆性材料基板５が水平保持された状態を表している。係る状態においては、分割予定位置は図面に垂直な方向に延在してなる。なお、図１に示すように、ブレイクを行うにあたって、垂直クラックＣＲが形成された主面５ａに保護フィルムＦが貼付されていてもよい。

続いて、下側ブレイクバー４を、弾性フィルム１とは離間させた状態でブレイクの対象となる分割予定線Ｌ（以下、対象分割予定線Ｌ１）の鉛直下方の位置に配置する。そして、２つの上側ブレイクバー３ａ、３ｂを、脆性材料基板５とは離間させた状態で該対象分割予定線Ｌ１に対して対称となるように（対象分割予定線Ｌ１からの水平距離がそれぞれｄ／２となるように）、所定の配置間隔ｄで離間配置する。

そして、２つの上側ブレイクバー３を配置間隔ｄを保って鉛直方向に下降させてそれぞれの先端３ａｅ、３ｂｅを脆性材料基板５の主面５ａに当接させるとともに、下側ブレイクバー４を鉛直方向に上昇させてその先端４ｅを弾性フィルム１を介して脆性材料基板５の主面５ｂに当接させる。これによって、脆性材料基板５は、上側ブレイクバー３によって鉛直下向きに、下側ブレイクバー４によって鉛直上向きに、付勢される。すると、脆性材料基板５には、対象分割予定線Ｌ１の位置において３点曲げの応力が作用する。係る応力が作用すると、当該位置に沿って形成された垂直クラックＣＲを起点として、該対象分割予定線Ｌ１に沿ったクラック伸展が生じる。このクラックが主面５ｂにまで達することによって、対象分割予定線Ｌ１の位置におけるブレイクがなされたことになる。

なお、図１においては、上側ブレイクバー３の先端３ａｅ、３ｂｅと下側ブレイクバー４の先端４ｅとがいずれも断面視鋭角をなしており、脆性材料基板５または弾性フィルム１に線接触する（図１に示す断面においては点接触となっている）態様を例示しているが、これは必須ではなく、先端３ａｅ、３ｂｅおよび先端４ｅが断面視矩形状をなしており、脆性材料基板５または弾性フィルム１に面接触する態様であってもよい。

また、上側ブレイクバー３を脆性材料基板５に当接させたうえで、下側ブレイクバー４を当接させることによりブレイクを行ってもよいし、その逆の順序であってもよい。

＜上側ブレイクバーの配置間隔＞
次に、本実施の形態において特徴的である、ブレイク装置１０においてブレイクを行う際の２つの上側ブレイクバー３の配置間隔の設定の仕方について説明する。

図２および図３は、上側ブレイクバー３の配置間隔ｄを種々に違えて脆性材料基板５をブレイクし、平面視矩形状の分割個片を得た場合の、分割ピッチｐ（分割個片の一辺のサイズの目標値に相当）と配置間隔ｄの比ｄ／ｐと、ブレイクによって得られた分割個片の外形寸法のバラツキ３σ（σは標準偏差）との関係を示すグラフである。なお、外形寸法の測定は、２０個の分割個片の直交する２辺について行った。すなわち、図２および図３のそれぞれのデータ点に係る測定数は４０である。

図２には、分割ピッチｐつまりは分割個片のサイズの目標値がそれぞれ１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍに設定された５種類のＬＴＣＣ基板について、ブレイクを行った場合の結果を示している。ＬＴＣＣ基板の厚みｔは０．５５ｍｍであった。なお、分割ピッチｐが１ｍｍ未満の場合については、スクライブによる垂直クラックＣＲの形成が安定的に行えないため評価を行っていない。

一方、図３には、ＬＴＣＣ基板の厚みｔがそれぞれ０．２ｍｍ、０．５５ｍｍである２種類のＬＴＣＣ基板について、ブレイクを行った場合の結果を示している。なお、分割ピッチｐは１．０ｍｍに設定した。いずれの場合も、比ｄ／ｐの値が０．５、０．７５、１．０、１．２５、１．５、１．７５の６水準となるように、上側ブレイクバー３の配置間隔ｄの値を設定した。なお、厚みｔが小さい場合は、そもそもブレイクによる寸法バラツキが生じにくく、あるいはスクライブのみによって分割が可能な場合もあることが経験的にわかっているので、厚みｔが０．２ｍｍ未満の場合については評価を行っていない。

図２および図３の結果をみると、分割ピッチｐおよびＬＴＣＣ基板の厚みを違えているにもかかわらず、いずれのブレイクの場合も、比ｄ／ｐの値が１．５の場合に、３σの値が最小値となっている。また、分割ピッチｐが大きいほど、厚みｔが大きいほど、値の変動が大きい傾向がある。分割ピッチｐはブレイクに先立ってあらかじめ定められている既知の値であるので、この結果は、ブレイクしようとする脆性材料基板５の分割ピッチｐや厚みｄが異なっていても、上側ブレイクバー３の配置間隔ｄを分割ピッチｐの１．５倍に設定することで、分割個片の外形寸法バラツキが抑制されたブレイクが実現されることを意味している。

そこで、本実施の形態においては、スクライブによって分割予定位置に微小な垂直クラックが形成されてなる脆性材料基板を、ブレイク装置によって分割予定位置でクラック進展によりブレイクする場合、上側ブレイクバーの配置間隔を分割ピッチの１．３倍以上１．６倍以下に設定することとする。これにより、分割個片の外形寸法のバラツキが抑制された、好適な分割を行うことが出来る。より好ましくは、上側ブレイクバーの配置間隔を分割ピッチの１．５倍に設定する。このように、上側ブレイクバーの配置間隔をいわば機械的に設定することで、従来行われていたような、上刃間隔設定のための条件出しの工程は不要となる。従って、本実施の形態によれば、分割個片の寸法精度を確保しつつ、ブレイクの生産性を高めることができる。

１弾性フィルム
１ａ（弾性フィルムの）粘着面
２フレーム
３（３ａ、３ｂ）上側ブレイクバー
３ａｅ、３ｂｅ（上側ブレイクバーの）先端
４下側ブレイクバー
４ｅ（下側ブレイクバーの）先端
５脆性材料基板
５ａ、５ｂ（脆性材料基板の）主面
１０ブレイク装置
ＣＲ垂直クラック
Ｆ保護フィルム
Ｌ分割予定線
ｄ（上側ブレイクバーの）配置間隔
ｐ（脆性材料基板の）分割ピッチ

Claims

脆性材料基板をブレイクする方法であって、
主面に垂直に所定の分割ピッチにて分割予定位置が設定され、かつ、前記分割予定位置に微小クラックが形成された脆性材料基板を準備する準備工程と、
前記脆性材料基板を弾性フィルムに粘着固定したうえで、前記弾性フィルムを水平保持する保持工程と、
前記分割予定位置の鉛直下方に第１ブレイクバーを配置する第１配置工程と、
前記脆性材料基板の上方において、前記分割予定位置から等距離にある２つの位置にそれぞれ第２ブレイクバーを配置する第２配置工程と、
前記第１ブレイクバーを上昇させるとともに２つの前記第２ブレイクバーを下降させて、前記脆性材料基板の上面であって前記分割予定位置に対して対称な２つの位置と前記脆性材料基板の下面における前記分割予定位置とにおいて前記脆性材料基板を付勢することによって、前記脆性材料基板をブレイクするブレイク工程と、
を備え、
前記第２配置工程においては、２つの前記第２ブレイクバーの配置間隔を前記分割ピッチの１．３倍以上１．６倍以下に設定し、前記ブレイク工程においては、前記第２配置工程において設定された前記配置間隔を保って前記２つの前記第２ブレイクバーを前記脆性材料基板に当接させることにより、前記第２ブレイクバーに前記脆性材料基板を付勢させる、
ことを特徴とする脆性材料基板のブレイク方法。
請求項１に記載の脆性材料基板のブレイク方法であって、
前記第２配置工程においては、２つの前記第２ブレイクバーの配置間隔を前記分割ピッチの１．５倍に設定する、
ことを特徴とする脆性材料基板のブレイク方法。
請求項１または請求項２に記載の脆性材料基板のブレイク方法であって、
前記脆性材料基板がＬＴＣＣ基板である、
ことを特徴とする脆性材料基板のブレイク方法。