JP5880948B2

JP5880948B2 - アルミナ基板の割断方法

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Publication number: JP5880948B2
Application number: JP2012039977A
Authority: JP
Inventors: 武田　真和; 真和武田; 村上　健二; 健二村上; 健太田村
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-02-27
Also published as: CN103286862B; KR101642865B1; TW201338949A; KR20130098201A; TWI542460B; CN103286862A; JP2013173303A

Description

本発明はアルミナ基板をスクライブ後にブレイクするアルミナ基板の割断方法に関するものである。

従来ガラス基板を割断する場合には、スクライブ装置でスクライブ（スクライブラインを形成）し、その後ブレイク装置でブレイクしている。スクライブ装置でスクライブする場合に、スクライブの深さを浅くするとブレイクしたときに端面にクラックが生じ易くなる。一方深さを深くすれば分離が容易となり、その後のブレイクした後でも端面のソゲが小さかったり、クラックが発生しにかったりして、端面の品質が良いという傾向がある。従ってクラック浸透度を例えば板厚の８０％程度と深くすることによって、品質を向上させて割断することができる。

しかしセラミックス基板はガラス基板よりも硬いため、スクライブとブレイクによる割断ではスクライビングホイールの摩耗が生じ易い。そこで通常切断する場合には、ダイシングによって分断を実行している。

特許文献１では、セラミックス基板の中では比較的硬度が低い低温焼成セラミックス基板（ＬＴＣＣ基板）に対してダイシングではなくスクライブを行いブレイクする方法が提案されている。

特開２０１０−１９４７８４号公報

発明者らは刃先角度が１２０°のスクライビングホイールを用いてＬＴＣＣ基板に対するクラック浸透度を１０％〜８０％まで変化させてスクライブし、その後ブレイクした。ブレイク後の端面について粗さの評価として、中心線平均粗さＲａ及び最大高さＲｙを計測した。図１Ａ，図１Ｂはその変化を示すグラフである。この場合図１Ａ，図１Ｂに示すようにクラック浸透度にかかわらずブレイク後の端面の粗さに変化があまりないこと、２０％以下では断面にクラックが生じてブレイク後の端面の品質が劣化することを見出した。

一方、電子部品の実装用基板に用いられるアルミナ基板等では、刃先角度が１２０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度を大きくするとこのような傾向は成り立たず、端面品質がかえって悪化することがあることを見出した。

本発明はアルミナ基板をスクライブし、ブレイクすることにより分断する場合に端面の品質を向上させ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、本発明の割断方法は、アルミナ基板の割断方法であって、アルミナ基板に対して、刃先角度が１３５°を超え、１７０°以下である角度（好ましくは１４０°以上、特には１６０°以下）のスクライビングホイール（稜線となる刃先に深さが２５μｍ以上の溝が形成されたスクライビングホイールを除く）を用いて２０％以上（好ましくは３０％以上、特には４０％以上、通常は８０％以下）のクラック浸透度でスクライブを行い、前記スクライビングホイールで形成したスクライブラインに沿ってブレイクするものである。

ここでクラック浸透度を５０％以上としてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、アルミナ基板について刃先角度が１３５°を超える角度のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度を２０％以上とした状態でスクライブを行い、その後ブレイクするようにしている。こうすれば比較的小さいブレイク荷重で端面の品質を確保しつつアルミナ基板を割断することができる。

図１ＡはＬＴＣＣ基板に対してクラック浸透度を変化させたときの端面の中心線平均粗さＲａを示すグラフである。図１ＢはＬＴＣＣ基板に対してクラック浸透度を変化させたときの端面の最大高さＲｙを示すグラフである。図２Ａは本発明の対象となるアルミナ基板について刃先角度１４０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度を変化させたときの端面の中心線平均粗さＲａを示すグラフである。図２Ｂは本発明の対象となるアルミナ基板について刃先角度１４０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度を変化させたときの端面の最大高さＲｙを示すグラフである。図３Ａはアルミナ基板について刃先角度１４０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度１０％としたときの端面を示す図である。図３Ｂはアルミナ基板について刃先角度１４０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度２０％としたときの端面を示す図である。図３Ｃはアルミナ基板について刃先角度１４０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度３０％としたときの端面を示す図である。図３Ｄはアルミナ基板について刃先角度１４０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度７０％としたときの端面を示す図である。図４は本発明の対象となるアルミナ基板についてクラック浸透度を変化させたときの抗折強度の変化を示すグラフである。図５Ａは本発明の比較例のアルミナ基板について刃先角度１２０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度を変化させたときの端面の中心線平均粗さＲａを示すグラフである。図５Ｂは本発明の比較例のアルミナ基板について刃先角度１２０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度を変化させたときの端面の最大高さＲｙを示すグラフである。図６Ａは本発明の比較例のアルミナ基板について刃先角度１２０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度１０％としたときの端面を示す図である。図６Ｂは本発明の比較例のアルミナ基板について刃先角度１２０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度２０％としたときの端面を示す図である。図６Ｃは本発明の比較例のアルミナ基板について刃先角度１２０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度３０％としたときの端面を示す図である。図６Ｄは本発明の比較例のアルミナ基板について刃先角度１２０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度７０％としたときの端面を示す図である。

本発明の対象となる基板はアルミナ基板である。アルミナ基板は酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）の含有率が例えば９０重量％以上で、その他はバインダー（焼結助剤）等の添加物が混入されたものであり、半導体チップ等の基板として広く用いられている。アルミナ基板をチップ部品の基板として用いる場合には、例えば２ｍｍ角以下（１ｍｍ角など）の小さいチップ状に割断される。多数の部品等を実装する基板として用いる場合には、例えば１００ｍｍ角などの比較的大きいサイズに割断することが必要となる。アルミナ基板をスクライブし、ブレイクして分断するものとすると、スクライブ時に刃先の角度を大きくすればブレイク強度を小さくすることができ、端面品質を向上させることができる。そこで発明者らはアルミナ基板について、刃先角度が１４０°のスクライビングホイールを用いてクラック浸透度を適宜変化させて、スクライブ後にブレイクして端面の品質を評価した。

発明者らは刃先角度が１４０°のスクライビングホイールを用いて０．６３５ｍｍ厚のアルミナ基板についてスクライブ時の荷重を変化させることでクラック浸透度を１０％〜８０％まで変化させてスクライブした。こうしてスクライブした後、例えば特開２０１０−１４９４９５に示すようなブレイク装置を用いて、ブレイクを行った。ブレイク後の端面について粗さを評価するため、中心線平均粗さＲａ及び最大高さＲｙを計測した。図２Ａ，図２Ｂはその変化を示すグラフである。また図３Ａ〜図３Ｄは刃先角度が１４０°の場合の端面の状態を示す図であり、図３Ａはクラック浸透度が１０％、図３Ｂは２０％、図３Ｃは３０％、図３Ｄは７０％の場合を示している。これらの図に示されるように、クラック浸透度にかかわらず端面状態はクラック等が生じておらず正常範囲である。又図２Ａ，図２Ｂから知られるように、端面粗さもクラック浸透度にかかわらずほぼ一定であった。

図４はスクライブの浸透度に対する抗折強度を示している。この図から知られるように、クラック浸透度が１０％では、抗折強度は９１ＭＰａであり、ブレイクに大きな力が必要となる。一方クラック浸透度が２０％以上では抗折強度は４２ＭＰａ以下であり、５０％以上では抗折強度は２９ＭＰａ以下であり、いずれも小さい力でブレイクが可能であることを示している。

一般的にはスクライビングホイールの荷重は、基板に対して下向き方向に加わるが、スクライビングホイールの斜面が基板に食い込んだ部分では、荷重が斜面に垂直方向に分散する。刃先角度が小さければ、刃先角度が大きい場合と比較して荷重の分散方向が水平方向に近くなる。この傾向は荷重を大きくした場合に、より大きくなる。この水平方向に分散した荷重が水平クラックの発生に寄与したり、端面品質の低下につながると考えられる。従って刃先角度が小さい場合は、クラック浸透度を大きくするために荷重を大きくすると端面品質が低下することになると考えられる。これに対して刃先角度が大きい場合は、クラック浸透度を大きくするために荷重を大きくしても端面品質が低下しにくいと考えられる。従って前述したテストの結果を考慮すると刃先角度が１４０°以上の場合には、クラック浸透度が２０％以上、好ましくは３０％以上、より好ましくは５０％以上であればブレイク時の荷重を小さくしておくことができるので、クラックが生じることなく端面品質が低下することはない。

次に発明者らは、比較例として刃先角度が１２０°のスクライビングホイールを用いてアルミナ基板についてクラック浸透度を１０％〜８０％まで変化させてスクライブした。こうしてスクライブした後、例えば特開２０１０−１４９４９５に示すようなブレイク装置を用いて、分断を行った。ブレイク後の端面について粗さを評価するため、中心線平均粗さＲａ及び最大高さＲｙを計測した。図５Ａ，図５Ｂはその変化を示すグラフである。図６Ａ〜図６Ｄは刃先角度が１２０°の場合の端面状態を示す図であり、図６Ａはクラック浸透度が１０％、図６Ｂは２０％、図６Ｃは３０％、図６Ｄは７０％を示している。これらの図に示されるように、クラック浸透度が３０％及び７０％の場合には、クラックが発生し、品質が不良となった。従って刃先角度が１２０°の場合には、クラック浸透度が３０％以上では端面の品質から見て好ましくないこととなる。

尚アルミナ基板は前述したように硬度が高いため、スクライビングホイールの摩耗が生じ易い。この問題を解決するため、超硬合金のスクライビングホイールの表面、少なくとも刃先部分にダイヤモンドの膜（例えば、ＣＶＤで形成されたダイヤモンド膜）を形成し、スクライビングホイールの強度を向上させたものを用いることが好ましい。このようなスクライビングホイールを用いると、急激な摩耗を防止し、比較的長距離のスクライブを行うことができる。

本発明はアルミナ基板をスクライブしブレイクする製造工程に広く利用することができる。

Claims

アルミナ基板の割断方法であって、
アルミナ基板に対して、刃先角度が１３５°を超え、１７０°以下である角度のスクライビングホイール（稜線となる刃先に深さが２５μｍ以上の溝が形成されたスクライビングホイールを除く）を用いて２０％以上のクラック浸透度でスクライブを行い、
前記スクライビングホイールで形成したスクライブラインに沿ってブレイクするアルミナ基板の割断方法。
クラック浸透度を５０％以上とした請求項１記載のアルミナ基板の割断方法。