KR20120059355A

KR20120059355A - 취성 재료 기판의 브레이크 방법

Info

Publication number: KR20120059355A
Application number: KR1020110112115A
Authority: KR
Inventors: 겐지 무라까미; 마사까즈 다께다
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2012-06-08
Also published as: JP5187421B2; JP2012131216A; CN102555082B; TWI436871B; CN102555082A; TW201244902A; KR101299793B1

Abstract

사전 조건 제시를 행하지 않더라도 취성 재료 기판을 적절하게 브레이크할 수 있는 방법을 제공한다.
취성 재료 기판을 브레이크하는 방법이, 주면에 수직으로 소정의 분할 피치로 분할 예정 위치가 설정되고, 또한, 분할 예정 위치에 미소 크랙이 형성된 취성 재료 기판을 준비하는 공정과, 취성 재료 기판을 탄성 필름에 점착 고정한 후, 탄성 필름을 수평으로 보유 지지하는 공정과, 분할 예정 위치의 연직 하방에 제1 브레이크 바를 배치하는 공정과, 취성 재료 기판의 상방에 있어서, 분할 예정 위치로부터 등거리에 있는 2개의 위치에 각각 제2 브레이크 바를 배치하는 공정과, 제1 브레이크 바의 상승과 2개의 제2 브레이크 바의 하강에 의해 취성 재료 기판을 상하로부터 가압하는 것에 의해, 취성 재료 기판을 브레이크하는 공정을 구비하고, 제2 브레이크 바의 배치 간격을 분할 피치의 1.3배 이상 1.6배 이하로 설정하고, 해당 배치 간격을 유지해서 제2 브레이크 바를 취성 재료 기판에 접촉시킨다.

Description

취성 재료 기판의 브레이크 방법{METHOD FOR BREAKING BRITTLE MATERIAL SUBSTRATE}

본 발명은 취성 재료 기판을 분할하는 방법에 관한 것으로, 특히, 크랙 진전을 이용해서 기판을 브레이크하는 방법에 관한 것이다.

LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)이나 HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics) 등의 세라믹스 그 외의 취성 재료를 사용해서 구성된 취성 재료 기판(주면이나 내부에 전기 회로 등이 형성된 것을 포함한다)을 분할하고, 복수의 분할 개편으로 잘라내는 방법에는, 여러 가지의 것이 있다. 예를 들어, 스크라이빙 휠 등을 사용해서 취성 재료 기판의 분할 예정 위치에 스크라이브 라인을 형성함으로써, 스크라이브 라인에 따라 취성 재료 기판의 두께 방향으로 수직 크랙을 형성해 두고, 그 후, 3점 굽힘에 의해 외력(하중)을 인가함으로써 수직 크랙을 취성 재료 기판의 두께 방향으로 신전시킴으로써, 취성 재료 기판을 브레이크하는 형태가 공지되어 있다(예를 들어, 특허 문헌1 참조). 이러한 경우, 스크라이브 라인을 따라 형성되는 수직 크랙이 취성 재료 기판의 두께 방향으로 신전하여 이면에 도달함으로써, 취성 재료 기판이 브레이크 된다.

일본 특허 출원 공개 제2010-173251호 공보

브레이크 장치에 의한 취성 재료 기판의 브레이크는 통상, 브레이크의 대상이 되는 취성 재료 기판의 하면측의 브레이크 대상 위치에 1개의 Lower Blade(하측 브레이크 바)를 누르는 동시에, 상면측에 있어서, 2개의 Upper Blade(상측 브레이크 바)를, 브레이크 대상 위치로부터 등거리 이간시킨 상태에서 해당 취성 재료 기판에 누르는 것으로써, 실현된다.

브레이크의 대상이 되는 취성 재료 기판은, 다양한 두께를 갖고 있고, 또한, 1개의 기판을 복수 개소에서 브레이크하는 경우의 브레이크 위치의 간격(분할 피치)도 다양하기 때문에, 종래는, 2개의 Upper Blade의 간격을, 브레이크하려고 하는 기판마다 최적화하는 것이 필요하다고 생각되어 왔다. 그로 인해, 사이즈나 분할 피치가 다른 취성 재료 기판을 분할하려고 할 때마다, Upper Blade 간격 그외의 브레이크 조건을 조건 제시하는 공정이 필요한 것으로 되어 있었다. 그러나, 이와 같은 조건 제시 공정을 행하기 위해서 여분의 취성 재료 기판을 준비하는 것은 쓸데없는 일이다. 또한, 로트 수를 용이하게 늘릴 수 없는 시작품을 브레이크하는 것과 같은 경우 등에, 반드시 충분한 조건 제시를 행한 후에 브레이크 할 수 없어, 결과적으로 외형 치수에 편차가 있는 분할 개편밖에 얻을 수 없는 경우도 일어날 수 있다.

본 발명은, 상기 과제를 감안해서 이루어진 것이며, 사전 조건 제시를 행하지 않더라도 취성 재료 기판을 적절하게 브레이크할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1의 발명은, 취성 재료 기판을 브레이크하는 방법이며, 주면에 수직으로 소정의 분할 피치로 분할 예정 위치가 설정되고, 또한, 상기 분할 예정 위치에 미소 크랙이 형성된 취성 재료 기판을 준비하는 준비 공정과, 상기 취성 재료 기판을 탄성 필름에 점착 고정한 후에, 상기 탄성 필름을 수평으로 보유 지지하는 보유 지지 공정과, 상기 분할 예정 위치의 연직 하방에 제1 브레이크 바를 배치하는 제1 배치 공정과, 상기 취성 재료 기판의 상방에 있어서, 상기 분할 예정 위치로부터 등거리에 있는 2개의 위치에 각각 제2브레이크 바를 배치하는 제2 배치 공정과, 상기 제1 브레이크 바를 상승시키는 동시에 2개의 상기 제2 브레이크 바를 하강시켜서, 상기 취성 재료 기판의 상면이며 상기 분할 예정 위치에 대하여 대칭인 2개의 위치와 상기 취성 재료 기판의 하면에 있어서의 상기 분할 예정 위치에 있어서 상기 취성 재료 기판을 가압함으로써, 상기 취성 재료 기판을 브레이크하는 브레이크 공정을 구비하고, 상기 제2 배치 공정에 있어서는, 2개의 상기 제2 브레이크 바의 배치 간격을 상기 분할 피치의 1.3배 이상 1.6배 이하로 설정하고, 상기 브레이크 공정에 있어서는, 상기 제2 배치 공정에 있어서 설정된 상기 배치 간격을 유지해서 상기 2개의 상기 제2 브레이크 바를 상기 취성 재료 기판에 접촉시킴으로써, 상기 제2 브레이크 바에 상기 취성 재료 기판을 가압시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재의 취성 재료 기판의 브레이크 방법이며, 상기 제2 배치 공정에 있어서는, 2개의 상기 제2 브레이크 바의 배치 간격을 상기 분할 피치의 1.5배로 설정하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재의 취성 재료 기판의 브레이크 방법이며, 상기 취성 재료 기판이 LTCC 기판인 것을 특징으로 한다.

청구항 1 내지 청구항 3의 발명에 따르면, Upper Blade 간격 설정을 위한 조건 제시 공정을 행하지 않더라도, 분할 개편의 외형 치수의 편차가 억제된, 적합한 분할을 행할 수 있으므로, 분할 개편의 치수 정밀도를 확보하면서, 브레이크의 생산성을 높일 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 브레이크 방법을 적용 가능한 브레이크 장치(10)의 모습을 나타내는 모식 단면도.
도 2는 다른 분할 피치 p가 설정된 취성 재료 기판을 대상으로 하고, 상측 브레이크 바(3)의 배치 간격 d를 다양하게 다르게 해서 취성 재료 기판(5)을 브레이크하고, 평면적으로 직사각 형상의 분할 개편을 얻은 경우의, 비 d/p과, 브레이크에 의해 얻어진 분할 개편의 외형 치수의 편차 3σ과의 관계를 나타내는 그래프.
도 3은 두께 t가 다른 취성 재료 기판을 대상으로 하고, 상측 브레이크 바(3)의 배치 간격 d를 다양하게 다르게 해서 취성 재료 기판(5)을 브레이크하고, 평면적으로 직사각 형상의 분할 개편을 얻은 경우의, 비 d/p과, 브레이크에 의해 얻어진 분할 개편의 외형 치수의 편차 3σ과의 관계를 도시하는 그래프.

<브레이크의 개요>

도 1은, 본 실시 형태에 따른 브레이크 방법을 적용 가능한 브레이크 장치(10)의 모습을 나타내는 모식 단면도이다.

브레이크 장치(10)는, 피가공물(브레이크 대상물)이 점착 고정된 탄성 필름(1)을 그 단부 테두리부에서 수평으로 개장하면서 보유 지지하는 프레임(2)과, 브레이크 시에 피가공물보다 상측에서 상하 이동하는 2개의 상측 브레이크 바(Upper Blade)[3(3a, 3b)]와, 피가공물보다 하측에서 상하 이동하는 1개의 하측 브레이크 바(Lower Blade)(4)를 주로 하여 구비한다. 2개의 상측 브레이크 바(3a, 3b)는, 수평 방향(도면에서 좌우 방향)에 있어서 이격 배치되어 있고, 또한, 양자의 이격 거리는 조절 가능하게 되어 있다. 또한, 하측 브레이크 바(4)는 수평 방향에 있어서 2개의 상측 브레이크 바(3a, 3b)로부터 등거리의 위치에 배치되어 있다.

이하, 취성 재료 기판(5)을 피가공물로 하여 브레이크를 행할 경우를 예로 해서 설명한다. 취성 재료 기판(5)은, LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)이나 HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics) 등의 세라믹스 그 외의 취성 재료를 사용해서 구성된 기판이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 취성 재료 기판(5)은, 상면에서 볼 때 직사각형인 것으로 한다. 또한, 취성 재료 기판(5)은, 주면이나 내부에 전기 회로 등이 형성된 것을 포함하는 것으로 한다.

본 실시 형태에 있어서는, 분할 예정 위치는 취성 재료 기판(5)의 주면(5a, 5b)에 수직으로 설정되는 것으로 한다. 도 1에 있어서는, 실제는 면인 취성 재료 기판(5)의 분할 예정 위치를 파선의 분할 예정선 L로 나타내고 있다. 취성 재료 기판(5)의 면내 방향에 있어서의 개개의 분할 예정 위치끼리의 간격(분할 피치라고도 칭한다)을 p로 한다. 또한, 주면(5a) 측의 분할 예정 위치에는, 브레이크에 앞서, 스크라이브 장치 등에 의해 브레이크의 기점이 되는 미소한 수직 크랙 CR이 형성되어 있다.

또한, 도 1에 있어서의 취성 재료 기판(5)의 사이즈는 어디까지나 예시에 지나치지 않는다. 취성 재료 기판(5)은, 그 목적으로 비추어서 적당한 사이즈가 선택되면 된다. 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예를 들어, 취성 재료 기판(5)의 두께 t는 0.2 내지 3㎜ 정도로 할 수 있다. 또한, 도 1에 있어서는, 7군데의 분할 예정 위치(7개의 분할 예정선 L)이 도시되어 있지만, 이것도 예시에 지나지 않는다.

브레이크 장치(10)를 사용해서 피가공물인 취성 재료 기판(5)의 브레이크를 행할 경우, 우선, 수직 크랙 CR이 형성되어 있지 않은 주면(5b)을 고정면으로하여 취성 재료 기판(5)을 탄성 필름(1)의 점착면(1a)에 점착 고정한다.

탄성 필름(1)은, 다이싱 테이프 등으로도 칭해지며, 예를 들어 폴리염화비닐(PVC), 폴리올레핀(PO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르 등을 소재로 하는 필름 형상의 부재이며, 몇십 ㎛ 내지 몇백 ㎛정도의 두께, 예를 들어 100㎛의 두께를 갖는다.

취성 재료 기판(5)을 점착면(1a)에 고정하면, 계속해서, 점착면(1a)이 상방으로 되는 상태에서, 탄성 필름(1)을 브레이크 장치(10)의 프레임(2)에서 개장한다. 도 1은, 이렇게 탄성 필름이 보유 지지된 프레임(2)이 도시하지 않은 브레이크 장치(10)의 보유 지지 수단에 의해 보유 지지된 결과, 취성 재료 기판(5)이 수평으로 보유 지지된 상태를 나타내고 있다. 이러한 상태에 있어서는, 분할 예정 위치는 도면에 수직한 방향으로 연장한다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 브레이크를 행하는데에 있어서, 수직 크랙 CR이 형성된 주면(5a)에 보호 필름 F가 부착되어 있어도 된다.

계속해서, 하측 브레이크 바(4)를, 탄성 필름(1)과는 이간시킨 상태에서 브레이크의 대상이 되는 분할 예정선 L(이하, 대상 분할 예정선 L1)의 연직 하방의 위치에 배치한다. 그리고, 2개의 상측 브레이크 바(3a, 3b)를, 취성 재료 기판(5)과는 이간시킨 상태에서 해당 대상 분할 예정선 L1에 대하여 대칭이 되도록(대상 분할 예정선 L1으로부터의 수평 거리가 각각 d/2로 되도록), 소정의 배치 간격 d로 이격 배치한다.

그리고, 2개의 상측 브레이크 바(3)를 배치 간격 d를 유지해서 연직 방향으로 하강시켜서 각각의 선단(3ae, 3be)을 취성 재료 기판(5)의 주면(5a)에 접촉시키는 동시에, 하측 브레이크 바(4)를 연직 방향으로 상승시켜서 그 선단(4e)을 탄성 필름(1)을 통해서 취성 재료 기판(5)의 주면(5b)에 접촉시킨다. 이에 의해, 취성 재료 기판(5)은, 상측 브레이크 바(3)에 의해 연직 하향으로, 하측 브레이크 바(4)에 의해 연직 상향으로 가압된다. 그러면, 취성 재료 기판(5)에는, 대상 분할 예정선 L1의 위치에 있어서 3점 굽힘의 응력이 작용한다. 이러한 응력이 작용하면, 해당 위치를 따라 형성된 수직 크랙 CR을 기점으로 하여, 해당 대상 분할 예정선 L1을 따른 크랙 신전이 발생한다. 이 크랙이 주면(5b)에까지 달하는 것에 의해서, 대상 분할 예정선 L1의 위치에 있어서의 브레이크가 이루어진 것으로 된다.

또한, 도 1에 있어서는, 상측 브레이크 바(3)의 선단(3ae, 3be)과 하측 브레이크 바(4)의 선단(4e)이 모두 단면에서 볼 때에 예각을 이루고 있어, 취성 재료 기판(5) 또는 탄성 필름(1)에 선접촉하는(도 1에 도시하는 단면에 있어서는 점접촉으로 되어 있다)형태를 예시하고 있지만, 이것은 필수적인 것이 아니고, 선단(3ae, 3be) 및 선단(4e)이 단면상 직사각형 형상을 이루고 있어, 취성 재료 기판(5) 또는 탄성 필름(1)에 면접촉하는 형태이여도 된다.

또한, 상측 브레이크 바(3)를 취성 재료 기판(5)에 접촉시킨 후, 하측 브레이크 바(4)를 접촉시킴으로써 브레이크를 행해도 되고, 그 역순이여도 된다.

< 상측 브레이크 바의 배치 간격>

다음에, 본 실시 형태에 있어서 특징적인, 브레이크 장치(10)에 있어서 브레이크를 행할 때의 2개의 상측 브레이크 바(3)의 배치 간격의 설정의 방법에 대해서 설명한다.

도 2 및 도 3은, 상측 브레이크 바(3)의 배치 간격 d를 다양하게 다르게 해서 취성 재료 기판(5)을 브레이크하고, 평면적으로 직사각형 형상의 분할 개편을 얻은 경우의, 분할 피치 p(분할 개편의 1변의 사이즈의 목표값에 상당)과 배치 간격 d의 비 d/p와, 브레이크에 의해 얻어진 분할 개편의 외형 치수의 편차 3σ(σ은 표준 편차)와의 관계를 도시하는 그래프이다. 또한, 외형 치수의 측정은, 20개의 분할 개편의 직교하는 2변에 대해서 실시했다. 즉, 도 2 및 도 3의 각각의 데이터 점에 따른 측정수는 40이다.

도 2에는, 분할 피치 p, 즉 분할 개편의 사이즈의 목표값이 각각 1㎜, 1.5㎜, 2㎜, 4㎜, 6㎜로 설정된 5종류의 LTCC 기판에 대해서, 브레이크를 행한 경우의 결과를 나타내고 있다. LTCC 기판의 두께 t는 0.55㎜이었다. 또한, 분할 피치 p가 1㎜ 미만인 경우에 대해서는, 스크라이브에 의한 수직 크랙 CR의 형성을 안정적으로 행할 수 없기 때문에 평가를 행하지 않았다.

한편, 도 3에는, LTCC 기판의 두께 t가 각각 0.2㎜, 0.5㎜인 2종류의 LTCC 기판에 대해서, 브레이크를 행한 경우의 결과를 도시하고 있다. 또한, 분할 피치 p은 1.0㎜로 설정했다. 어느 경우도, 비 d/p의 값이 0.5, 0.75, 1.0, 1.25, 1.5, 1.75의 6 수준으로 되도록, 상측 브레이크 바(3)의 배치 간격 d의 값을 설정했다. 또한, 두께 t가 작은 경우에는, 애당초 브레이크에 의한 치수 편차가 발생하기 어렵고, 혹은 스크라이브만에 의해 분할이 가능한 경우도 있는 것을 경험적으로 알고 있으므로, 두께 t가 0.2㎜ 미만의 경우에 대해서는 평가를 행하지 않았다.

도 2 및 도 3의 결과를 보면, 분할 피치 p 및 LTCC 기판의 두께를 다르게 하고 있는데도 불구하고, 어느 브레이크의 경우도, 비 d/p의 값이 1.5의 경우에, 3σ의 값이 최소값으로 되어 있다. 또한, 분할 피치 p가 클수록, 두께 t가 클수록, 값의 변동이 큰 경향이 있다. 분할 피치 p는 브레이크에 앞서 미리 정해져 있는 기지의 값이므로, 이 결과는, 브레이크하려고 하는 취성 재료 기판(5)의 분할 피치 p나 두께 d가 상이해도, 상측 브레이크 바(3)의 배치 간격 d를 분할 피치 p의 1.5배로 설정함으로써, 분할 개편의 외형 치수 편차가 억제된 브레이크가 실현되는 것을 의미하고 있다.

따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 스크라이브에 의해 분할 예정 위치에 미소한 수직 크랙이 형성되어 있는 취성 재료 기판을, 브레이크 장치에 의해 분할 예정 위치에서 크랙 신전에 의해 브레이크하는 경우, 상측 브레이크 바의 배치 간격을 분할 피치의 1.3배 이상 1.6배 이하로 설정하는 것으로 한다. 이에 의해, 분할 개편의 외형 치수의 편차가 억제된, 적합한 분할을 행할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상측 브레이크 바의 배치 간격을 분할 피치의 1.5배로 설정한다. 이와 같이, 상측 브레이크 바의 배치 간격을 말하자면 기계적으로 설정함으로써, 종래 행해지고 있었던, Upper Blade 간격 설정을 위한 조건 제시 공정은 불필요하게 된다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 분할 개편의 치수 정밀도를 확보하면서, 브레이크의 생산성을 높일 수 있다.

1 : 탄성 필름
1a : (탄성 필름의) 점착면
2 : 프레임
3(3a, 3b) : 상측 브레이크 바
3ae, 3be : (상측 브레이크 바의) 선단
4 : 하측 브레이크 바
4e : (하측 브레이크 바의) 선단
5 : 취성 재료 기판
5a, 5b : (취성 재료 기판의) 주면
10 : 브레이크 장치
CR : 수직 크랙
F : 보호 필름
L : 분할 예정선
d : (상측 브레이크 바의) 배치 간격
p : (취성 재료 기판의) 분할 피치

Claims

취성 재료 기판을 브레이크하는 방법이며,
주면에 수직으로 소정의 분할 피치로 분할 예정 위치가 설정되고, 또한, 상기 분할 예정 위치에 미소 크랙이 형성된 취성 재료 기판을 준비하는 준비 공정과,
상기 취성 재료 기판을 탄성 필름에 점착 고정한 후, 상기 탄성 필름을 수평으로 보유 지지하는 보유 지지 공정과,
상기 분할 예정 위치의 연직 하방에 제1 브레이크 바를 배치하는 제1 배치 공정과,
상기 취성 재료 기판의 상방에 있어서, 상기 분할 예정 위치로부터 등거리에 있는 2개의 위치에 각각 제2 브레이크 바를 배치하는 제2 배치 공정과,
상기 제1 브레이크 바를 상승시키는 동시에 2개의 상기 제2 브레이크 바를 하강시켜서, 상기 취성 재료 기판의 상면이며 상기 분할 예정 위치에 대하여 대칭인 2개의 위치와 상기 취성 재료 기판의 하면에 있어서의 상기 분할 예정 위치에 있어서 상기 취성 재료 기판을 가압함으로써, 상기 취성 재료 기판을 브레이크하는 브레이크 공정
을 구비하고,
상기 제2 배치 공정에 있어서는, 2개의 상기 제2 브레이크 바의 배치 간격을 상기 분할 피치의 1.3배 이상 1.6배 이하로 설정하고, 상기 브레이크 공정에 있어서는, 상기 제2 배치 공정에 있어서 설정된 상기 배치 간격을 유지해서 상기 2개의 상기 제2 브레이크 바를 상기 취성 재료 기판에 접촉시킴으로써, 상기 제2 브레이크 바에 상기 취성 재료 기판을 가압시키는 것을 특징으로 하는, 취성 재료 기판의 브레이크 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 배치 공정에 있어서는, 2개의 상기 제2 브레이크 바의 배치 간격을 상기 분할 피치의 1.5배로 설정하는 것을 특징으로 하는, 취성 재료 기판의 브레이크 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 취성 재료 기판이 LTCC 기판인 것을 특징으로 하는, 취성 재료 기판의 브레이크 방법.