JP7192814B2

JP7192814B2 - 基板加工方法および構造体

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Publication number: JP7192814B2
Application number: JP2020043006A
Authority: JP
Inventors: 篤志糟谷; 友彦成岡
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2040-03-12
Also published as: JP2021142545A

Description

本発明は、基板をレーザ加工する基板加工方法およびその方法によって作製された構造体に関する。

例えば、特許文献１には、集合基板をキャリアシート（粘着シート）に貼り付けた状態で、レーザ光の照射によって集合基板を複数の個別基板に分割するレーザ加工方法が開示されている。レーザ光は、キャリアシートを切断することなく、集合基板を切断する。これにより、キャリアシートに複数の個別基板が保持された構造体を得ることができる。

再表２０１６－０７６１１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された基板加工方法の場合、キャリアシートの材料によっては、レーザ光によってキャリアシートが熱変形し、個別基板とキャリアシートが部分的に離れる可能性がある。このような状態でキャリアシートを搬送すると、その搬送中に個別基板がキャリアシートから脱落する可能性がある。

そこで、本発明は、キャリアシート上で基板をレーザ加工する場合において、レーザ光によるキャリアシートの熱変形を抑制することを課題とする。

上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
基板をレーザ加工する基板加工方法であって、
キャリアシート上に紫外線吸収層を設け、
前記紫外線吸収層上に接着層を設け、
前記接着層上に前記基板を配置し、
前記接着層と接触する表面に対して反対側の前記基板の表面に紫外線レーザ光を照射し、前記基板を貫通する溝を形成する、基板加工方法が提供される。

本発明の別態様によれば、
キャリアシートと、
前記キャリアシート上に設けられた紫外線吸収層と、
前記紫外線吸収層上に設けられた接着層と、
前記接着層上に配置された基板と、を有し、
前記基板を貫通する溝を備える、構造体が提供される。

本発明によれば、キャリアシート上で基板をレーザ加工する場合において、レーザ光によるキャリアシートの熱変形を抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係る基板加工方法におけるレーザ加工実行前の集合基板を示す断面図レーザ加工実行後の集合基板を示す断面図比較例の基板加工方法における、レーザ加工実行後の集合基板の断面図

本発明の一態様の基板加工方法は、基板をレーザ加工する基板加工方法であって、キャリアシート上に紫外線吸収層を設け、前記紫外線吸収層上に接着層を設け、前記接着層上に前記基板を配置し、前記接着層と接触する表面に対して反対側の前記基板の表面に紫外線レーザ光を照射し、前記基板を貫通する溝を形成する。

このような態様によれば、キャリアシート上で基板をレーザ加工する場合において、レーザ光によるキャリアシートの熱変形を抑制することができる。

例えば、前記紫外線吸収層が、前記キャリアシートに比べて紫外線の吸収率が高い方が好ましい。

例えば、前記紫外線吸収層が、前記接着層に比べて紫外線の吸収率が高い方が好ましい。

例えば、前記キャリアシートが、ポリオレフィン樹脂材料から作製されてもよい。

例えば、前記基板が樹脂基板であってもよく、この場合、前記紫外線吸収層が、前記紫外線レーザ光によって硬化してもよい。

例えば、前記紫外線吸収層と前記接着層が、同系の材料から作製されているのが好ましい。

例えば、前記紫外線吸収層と前記接着層が、アクリル系樹脂材料から作製されてもよい。

例えば、前記紫外線吸収層が、前記キャリアシートの熱膨張率と前記接着層の熱膨張率との間の熱膨張率を備える材料から作製されるのが好ましい。

例えば、前記接着層が、感圧接着剤の層であってもよい。

本発明の別態様の構造体は、キャリアシートと、前記キャリアシート上に設けられた紫外線吸収層と、前記紫外線吸収層上に設けられた接着層と、前記接着層上に配置された基板と、を有し、前記基板を貫通する溝を備える。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る基板加工方法におけるレーザ加工実行前の集合基板を示す断面図である。なお、図に示すＸ－Ｙ－Ｚ直交座標系は本発明の理解を容易にするためのものであって、発明を限定するものではない。また、本明細書では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は集合基板の面方向であって、Ｚ軸方向は集合基板の厚さ方向である。

図１に示すように、本実施の形態に係る基板加工方法においては、集合基板１０は、キャリアシート１２上で紫外線レーザ光によって複数の個別基板に切断される。そのために、集合基板１０は、紫外線吸収層１４と接着層１６とを介して、キャリアシート１２に貼り付けられている。すなわち、集合基板１０、接着層１６、紫外線吸収層１４、およびキャリアシート１２を順に積層してなる構造体が構成されている。

本実施の形態の場合、集合基板１０は、樹脂多層基板である。具体的には、集合基板１０は、シート状の複数の樹脂基材２０Ａ～２０Ｄを積層し、その厚さ方向（Ｚ軸方向）に加熱圧着することより、作製されている。樹脂基材２０Ａ～２０Ｄは、例えば液晶ポリマー樹脂から作製されている。また、いくつかの樹脂基材には、後の個別基板それぞれにおける回路を構成する複数の導体パターン２２が設けられている。なお、複数の樹脂基材２０Ａ～２０Ｄは、加熱圧着ではなく、接着剤を介して互いに接着されてもよい。

キャリアシート１２は、集合基板１０の切断によって作製された複数の個別基板を１つにまとめて搬送するために使用される。また、キャリアシート１２は、例えばポリオレフィン樹脂材料から作製され、例えば５０μｍ以上の厚さを備える。

紫外線吸収層１４は、キャリアシート１２の表面上に設けられている。本実施の形態の場合、紫外線吸収層１４は、例えば１０μｍの厚さを備え、紫外線を吸収して硬化するＵＶ硬化フィルムである。ＵＶ硬化フィルムは、例えば、ＵＶ硬化剤を含んだアクリル系樹脂材料から作製されている。

接着層１６は、紫外線吸収層１４上に設けられている。本実施の形態の場合、集合基板１０を切断して作製された個別基板が容易に剥離できるように、接着層１６は、例えば１０μｍの厚さを備える感圧接着剤の層である。集合基板１０のレーザ加工実行後において、集合基板－接着層間、接着層－紫外線吸収層間、および紫外線吸収層－キャリアシート間それぞれの接着強度の中、集合基板－接着層間の密着強度が最も弱いので、集合基板１０を切断して作製された個別基板を容易に剥離することができる。なお、集合基板１０を構成する樹脂基材間の密着強度が、当然ながら、集合基板－接着層間、接着層－紫外線吸収層間、および紫外線吸収層－キャリアシート間それぞれの接着強度に比べて高い。

また、接着層１６は、紫外線吸収層１４との接着性を考慮し、すなわち紫外線吸収層１４との熱膨張率の差が小さくなるように、紫外線吸収層１４と同系の材料から作製されている。本実施の形態の場合、接着層１６は、アクリル系樹脂接着剤である。これにより、熱変形量が異なることによって生じる、キャリアシート１２の搬送時の意図しない剥離が抑制される。

なお、紫外線吸収層１４と接着層１６の材料としては、アクリル系以外にも、ウレタン系、シリコーン系、天然ゴム系の材料が挙げられる。透明性、対候性などを考慮すると、アクリル系が好ましい。

また、熱膨張率に関して言えば、紫外線吸収層１４は、キャリアシート１２の熱膨張率と接着層１６の熱膨張率との間の熱膨張率を備える材料から作製されるのが好ましい。すなわち、キャリアシート１２から接着層１６に向かうにしたがい、熱膨張率が段階的に変化するのが好ましい。これにより、キャリアシート１２と紫外線吸収層１４との間の接着性が高まるとともに、紫外線吸収層１４と接着層１６との間の接着性も高まる。その結果、個別基板をキャリアシート１２から剥離したとときに、紫外線吸収層１４と接着層１６とがキャリアシート１２に残る。

図２は、レーザ加工実行後の集合基板を示す断面図である。

図２に示すように、集合基板１０は、紫外線吸収層１４と接着層１６とを介して、キャリアシート１２に貼り付けられた状態で、ＵＶレーザ装置（図示せず）から出射された紫外線レーザ光Ｌによって厚さ方向（Ｚ軸方向）に切断される。紫外線レーザ光Ｌは、接着層１６と接触する表面に対して反対側の集合基板１０の表面１０ａに照射される。紫外線レーザ光Ｌを走査することにより、集合基板１０を貫通する溝Ｇが形成される。この溝Ｇにより、集合基板１０は、複数の個別基板３０に分断される。

ここからは、紫外線吸収層１４を、キャリアシート１２と接着層１６との間に設ける理由について説明する。

図３は、比較例の基板加工方法における、レーザ加工実行後の集合基板の断面図である。

集合基板１０（個別基板３０）をキャリアシート１２が保持する目的だけであれば、紫外線吸収層１４は必要なく、接着層１６で事足りる。紫外線吸収層１４を設ける理由は、紫外線レーザ光Ｌによるキャリアシート１２の熱変形を抑制するためである。

具体的には、図２に示すように、紫外線レーザ光Ｌは、集合基板１０を貫通する溝Ｇを形成するのに最低限必要なエネルギを超えるエネルギで出力される。これにより、集合基板１０に、その厚さ方向（Ｚ軸方向）に完全に貫通する溝Ｇが確実に形成される。ここで、集合基板１０に貫通する溝を形成するには余分なエネルギは、接着層１６と紫外線吸収層１４とに吸収され、そのエネルギを吸収した部分を昇華させる。それにより、集合基板１０から紫外線吸収層１４までの深さを備える溝Ｇが形成される。その結果、キャリアシート１２に到達した紫外線レーザ光Ｌｒのエネルギは、キャリアシート１２を熱変形させない程度まで減衰される。

これに対して、図３に示すように、紫外線吸収層１４が存在しない場合、その紫外線吸収層１４によってエネルギが吸収されないために、キャリアシート１２に到達した紫外線レーザ光Ｌｒのエネルギは、紫外線吸収層１４が存在する場合に比べて高い。それにより、キャリアシート１２が高温状態になり、その結果、軟化して変形しうる（熱変形しうる）。

キャリアシート１２が熱変形すると、それにともない、紫外線レーザ光Ｌによって高温状態の溝Ｇ近傍の接着層１６の部分も軟化して変形する。それにより、接着層１６が集合基板１０（個別基板３０）から部分的に剥離する。その結果、キャリアシート１２の搬送中に、個別基板３０が脱落しやすくなる。

また、本実施の形態の場合、集合基板１０が樹脂多層基板であるので、紫外線レーザ光Ｌによって高温状態の溝Ｇ近傍の集合基板１０の部分も軟化し、キャリアシート１２や接着層１６の変形にならって変形する。変形した状態で紫外線レーザ光Ｌの出射が停止して時間が経過すると、個別基板３０の溝Ｇ近傍の部分が、変形したまま硬化する。その結果、個別基板３０が接着層１６からさらに剥離しやすくなる。

このようなキャリアシート１２の熱変形を抑制するために、図２に示すように、紫外線レーザ光Ｌのエネルギを吸収する紫外線吸収層１４が、キャリアシート１２と接着層１２６との間に配置されている。

本実施の形態の場合、紫外線吸収層１４は、図２に示すように、紫外線レーザ光Ｌのエネルギを吸収して硬化する。具体的には、溝Ｇ近傍の紫外線吸収層１４の部分（クロスハッチングの部分）が硬化する。その硬化した部分が、紫外線レーザ光Ｌによって高温状態になって軟化した溝Ｇ近傍の接着層１６の部分を支持する。その結果、接着層１６の変形が抑制される。また、本実施の形態の場合、接着層１６が硬化した紫外線吸収層１４によって支持されることにより、樹脂多層基板である集合基板１０（個別基板３０）が、同様に、接着層１６によって支持され、変形が抑制される。

なお、紫外線吸収層１４は、キャリアシート１２に比べて高い紫外線吸収率を備えるのが好ましい。例えば、紫外線吸収層１４の材料が、キャリアシート１２の材料に比べて高い紫外線吸収率を備える。また例えば、キャリアシート１２の紫外線吸収率に比べて紫外線吸収層１４の紫外線吸収率が高くなるように、紫外線吸収層１４の材料に、紫外線吸収剤（本実施の形態の場合には、それに加えてまたは代わって紫外線硬化剤）が含有される。これにより、集合基板１０と接着層１６とで減衰した紫外線レーザ光Ｌのエネルギの多くが紫外線吸収層１４に吸収される。その結果、キャリアシート１２に到達した紫外線レーザ光Ｌｒによるキャリアシート１２の熱変形が抑制される。

また、紫外線吸収層１４は、接着層１６に比べて高い紫外線吸収率を備えるのが好ましい。例えば、紫外線吸収層１４の材料が、接着層１６の材料に比べて高い紫外線吸収率を備える。また例えば、接着層１６の紫外線吸収率に比べて紫外線吸収層１４の紫外線吸収率が高くなるように、紫外線吸収層１４の材料に、紫外線吸収剤（本実施の形態の場合には、それに加えてまたは代わって紫外線硬化剤）が含有される。これにより、集合基板１０で減衰した紫外線レーザ光Ｌのエネルギの多くが、紫外線吸収層１４に吸収される。これにより、紫外線レーザ光Ｌによる集合基板１０（個別基板３０）に対する接着層１６の接着力の低下が抑制される。

さらに、キャリアシート１２は、紫外線レーザ光Ｌに対する透過性が高い、すなわち紫外線吸収率が低い材料で作製されるのが好ましい。キャリアシート１２は、例えば、ポリオレフィン樹脂材料から作製されている。これにより、紫外線レーザ光Ｌによるキャリアシート１２の熱変形がさらに抑制される。

以上のような本実施の形態によれば、キャリアシート１２上で基板１０をレーザ加工する場合において、レーザ光によるキャリアシート１２の熱変形を抑制することができる。

以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれらに限らない。

例えば、上述の実施の形態の場合、キャリアシート１２上に紫外線吸収層１４と接着層１６とを介して貼り付けられる基板１０は樹脂多層基板であるが、本発明の実施の形態はこれに限らない。基板は、紫外線レーザ光によって高温状態になっても軟化しにくい材料から作製された基板であってもよい。

また、上述の実施の形態の場合、紫外線吸収層１４は紫外線レーザ光Ｌのエネルギを吸収して硬化するが、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、基板と接着層とが紫外線レーザ光によって高温状態になっても軟化しにくい材料から作製されている場合、紫外線吸収層１４は硬化しなくてもよい。

さらに、上述の実施の形態の場合、紫外線吸収層１４は、紫外線を吸収して硬化するＵＶ硬化フィルムであるが、本発明の実施の形態はこれに限らない。紫外線吸収層１４は、紫外線吸収剤および／または紫外線硬化剤を含む接着剤の層であってもよい。

さらにまた、上述の実施の形態の場合、紫外線レーザ光は、集合基板１０を切断して複数の個別基板３０を作製するために、その集合基板１０に溝Ｇを形成する。しがしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。紫外線レーザ光は、基板を複数に分割することなく、溝を形成してもよい。

加えて、上述の実施の形態の場合、図２に示すように、紫外線レーザ光によって形成される溝Ｇは集合基板１０、接着層１６、および紫外線吸収層１４を貫通するが、本発明の実施の形態はこれに限らない。すなわち、紫外線レーザ光によって形成される溝は、基板は貫通するが、キャリアシートは貫通しない溝であればよい。したがって、例えば、キャリアシートに溝の底部が存在してもよい。

すなわち、本発明の実施の形態に係る基板加工方法は、広義には、基板をレーザ加工する基板加工方法であって、キャリアシート上に紫外線吸収層を設け、前記紫外線吸収層上に接着層を設け、前記接着層上に前記基板を配置し、前記接着層と接触する表面に対して反対側の前記基板の表面に紫外線レーザ光を照射し、前記基板を貫通する溝を形成する。

本発明は、キャリアシート上で基板をレーザ加工する場合に適用可能である。

１０基板（集合基板）
１０ａ表面
１２キャリアシート
１４紫外線吸収層
１６接着層
Ｌレーザ光（紫外線レーザ光）

Claims

基板をレーザ加工する基板加工方法であって、
キャリアシート上に紫外線吸収層を設け、
前記紫外線吸収層上に接着層を設け、
前記接着層上に前記基板を配置し、
前記接着層と接触する表面に対して反対側の前記基板の表面に紫外線レーザ光を照射し、前記基板を貫通する溝を形成し、
前記基板が、樹脂基板であって、
前記紫外線吸収層が、前記紫外線レーザ光によって硬化する、基板加工方法。
前記紫外線吸収層が、前記キャリアシートに比べて紫外線の吸収率が高い、請求項１に記載の基板加工方法。
前記紫外線吸収層が、前記接着層に比べて紫外線の吸収率が高い、請求項１または２に記載の基板加工方法。
前記キャリアシートが、ポリオレフィン樹脂材料から作製されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の基板加工方法。
前記紫外線吸収層と前記接着層が、同系の材料から作製されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の基板加工方法。
前記紫外線吸収層と前記接着層が、アクリル系樹脂材料から作製されている、請求項５に記載の基板加工方法。
前記紫外線吸収層が、前記キャリアシートの熱膨張率と前記接着層の熱膨張率との間の熱膨張率を備える材料から作製されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板加工方法。
前記接着層が、感圧接着剤の層である、請求項１から７のいずれか一項に記載の基板加工方法。
キャリアシートと、
前記キャリアシート上に設けられた紫外線吸収層と、
前記紫外線吸収層上に設けられた接着層と、
前記接着層上に配置された基板と、を有し、
前記基板を貫通する溝を備え、
前記基板が、樹脂基板であって、
前記紫外線吸収層が、紫外線レーザ光によって硬化する材料から作製され、
前記紫外線吸収層における前記溝に対応する部分が、硬化している、構造体。