(57)【要約】【課題】セラミック成形体を好適に分断することが出来る方法を提供する。【解決手段】セラミック成形体を、あらかじめ定められた分断予定位置に沿って厚み方向に分断する方法が、セラミック成形体を弾性体の上に水平に載置する載置工程と、弾性体に載置されたセラミック成形体の分断予定位置に対し、上面側からブレークプレートを当接させ、さらにブレークプレートをセラミック成形体の厚みの１／３以上９／１０以下である所定の押し込み量にて押し込むことによって、分断予定位置においてセラミック成形体に切り込みを形成し、さらに切り込みの下端からセラミック成形体の厚み方向にクラックを伸展させることにより、セラミック成形体を分断予定位置において分断するブレーク工程と、を備えるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のセラミック粉末を有機材料と混合したうえで板状に成形してなるセラミック成形体を、あらかじめ定められた分断予定位置に沿って厚み方向に分断する方法であって、
前記セラミック成形体を弾性体の上に水平に載置する載置工程と、
前記弾性体に載置された前記セラミック成形体の前記分断予定位置に対し、上面側からブレークプレートを当接させ、さらに前記ブレークプレートを前記セラミック成形体の厚みの１／３以上９／１０以下である所定の押し込み量にて押し込むことによって、前記分断予定位置において前記セラミック成形体に切り込みを形成し、さらに前記切り込みの下端から前記セラミック成形体の厚み方向にクラックを伸展させることにより、前記セラミック成形体を前記分断予定位置において分断するブレーク工程と、
を備えることを特徴とする、セラミック成形体の分断方法。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミック成形体の分断方法であって、
前記ブレークプレートの刃先角が５°〜２５°である、
ことを特徴とする、セラミック成形体の分断方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセラミック成形体の分断方法であって、
前記弾性体が硬度６０°〜９０°のゴムである、
ことを特徴とする、セラミック成形体の分断方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のセラミック成形体の分断方法であって、
前記載置工程においては、前記セラミック成形体が所定の固定部材に貼付固定されたうえで、前記固定部材を前記弾性体と接触させる態様にて前記弾性体上に載置される、
ことを特徴とする、セラミック成形体の分断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック成形体を分断する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック基板は、種々のデバイスの下地基板として用いられるほか、当該基板自体に種々の機能的構成要素を組み込んだ機能基板として用いられることもある。このようなセラミック基板を得る手法として、ひとまず大サイズの母基板を作製し、その後、当該母基板の一方主面の分断予定位置にあらかじめスクライブラインを形成するスクライブ処理と、他方主面側から分断予定位置に対してブレークプレートを当接させ、さらに該ブレークプレートを押し込む（三点曲げ）ことにより、スクライブラインからクラックを伸展させるブレーク処理とによって、母基板を分断する、という手法が、すでに公知である（例えば、特許文献１参照）。係る場合において、母基板は、所定のセラミック粉末を所定のバインダー、溶剤などと混合したうえで板状に成形することによって作製されるセラミック成形体を焼成することで得られる、セラミック焼成体である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８３８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、上記に代わり、焼成前のセラミック成形体をブレークプレートにて分断し、分断によって得られる個片を焼成する、という手法が用いられることがある。一般に、セラミック成形体は焼成体に劣るとはいえ一定の硬度を有するため、従来は、当該手法によるセラミック成形体の分断は、刃先が鋭利なブレークプレートを用意し、硬剛性のテーブル（ステージ）上に配置したセラミック成形体の分断予定位置に係る鋭利な刃先を当接させたうえで、ブレークプレートを押し下げ、成形体を切り裂くことによりなされていた。
【０００５】
良好な品質の分断面を得るためにはブレークプレートを成形体の厚み方向に最下端部まで押し下げる必要があるが、その場合、ブレークプレートがテーブルに接触し、刃先が破損したりテーブルが傷ついてしまうという問題があった。また、係る破損等を避けるべくブレークプレートの下降を厚み方向の途中までに留め、それよりも下方の部分を分断するべく当該部分を引き裂くように成形体に対し左右から引っ張り力を加えた場合、良好な分断面が得られないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、セラミック成形体を好適に分断することが出来る方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、所定のセラミック粉末を有機材料と混合したうえで板状に成形してなるセラミック成形体を、あらかじめ定められた分断予定位置に沿って厚み方向に分断する方法であって、前記セラミック成形体を弾性体の上に水平に載置する載置工程と、前記弾性体に載置された前記セラミック成形体の前記分断予定位置に対し、上面側からブレークプレートを当接させ、さらに前記ブレークプレートを前記セラミック成形体の厚みの１／３以上９／１０以下である所定の押し込み量にて押し込むことによって、前記分断予定位置において前記セラミック成形体に切り込みを形成し、さらに前記切り込みの下端から前記セラミック成形体の厚み方向にクラックを伸展させることにより、前記セラミック成形体を前記分断予定位置において分断するブレーク工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のセラミック成形体の分断方法であって、前記ブレークプレートの刃先角が５°〜２５°である、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のセラミック成形体の分断方法であって、前記弾性体が硬度６０°〜９０°のゴムである、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のセラミック成形体の分断方法であって、前記載置工程においては、前記セラミック成形体が所定の固定部材に貼付固定されたうえで、前記固定部材を前記弾性体と接触させる態様にて前記弾性体上に載置される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１ないし請求項４の発明によれば、セラミック成形体を分断予定位置に沿って、優れた断面品質にて分断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】板状のセラミック成形体１を、あらかじめ所定の方向に定められた分断予定位置Ｐに沿って厚み方向に垂直に分断する様子を、模式的に示す図である。
【図２】ブレーク装置１００を用いて行うセラミック成形体１のブレーク処理の途中の様子を、段階的に示す図である。
【図３】ブレーク装置１００を用いて行うセラミック成形体１のブレーク処理の途中の様子を、段階的に示す図である。
【図４】ブレーク装置１００を用いて行うセラミック成形体１のブレーク処理の途中の様子を、段階的に示す図である。
【図５】ブレーク装置１００を用いて行うセラミック成形体１のブレーク処理の途中の様子を、段階的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本実施の形態における分断対象である板状のセラミック成形体１を、あらかじめ所定の方向に定められた分断予定位置Ｐに沿って厚み方向に垂直に分断する様子を、模式的に示す図である。係る態様によるセラミック成形体１の分断は、図１に示すブレーク装置１００を用いたブレーク処理によって行うことが出来る。また、図２ないし図５は、ブレーク装置１００を用いて行うセラミック成形体１のブレーク処理の途中の様子を、段階的に示す図である。
【００１４】
セラミック成形体１は、所定のセラミック粉末を、所定のバインダー、溶剤などの有機材料と混合したうえで板状に成形されたものである。通常は、分断によって得られる個片が焼成され、これによって得られる焼成体（セラミックチップ）が、種々の用途に使用される。
【００１５】
セラミック粉末としては、アルミナ粉末や、フェライト粉末などのＬＴＣＣ（低温焼成セラミック）粉末その他、セラミック成形体１を構成し得る種々のものを、最終的に得られるセラミックチップの用途に応じて適宜に採用可能である。
【００１６】
セラミック成形体１は、例えば、複数枚のセラミックグリーンシートを積層・一体化するいわゆるグリーンシートプロセスの他、ドクターブレード法、ゲルキャスティング法など、種々の公知の手法により得ることが可能である。
【００１７】
セラミック成形体１は例えば、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の厚みと、３ｍｍ〜２０ｍｍ程度の平面サイズ（例えば矩形状であれば一辺の長さ、円形状であれば直径が例示される）を有する。
【００１８】
なお、図１においては説明の簡単のため、一の分断予定位置Ｐのみを示しているが、実際には、あらかじめ定められた複数の分断予定位置Ｐに沿ってセラミック成形体１が分断されてもよい。
【００１９】
ブレーク装置１００は、ブレーク対象物を水平姿勢にて下方支持可能な弾性体１０１と、鉛直下方に断面視略三角形状の刃先１０２ｅを有する板状部材であるブレークプレート１０２とを、主として備える。
【００２０】
弾性体１０１としては、その上面１０１ａにブレーク対象物たるセラミック成形体１が載置された状態において、セラミック成形体１を水平姿勢にて下方支持することができ、かつ、係る下方支持の状態においてもなおかつ、鉛直方向において弾性を有するものが用いられる。係る要件をみたす限りにおいて、弾性体の保持態様は限定されない。例えば、弾性体１０１は、図示しないテーブルによって下方支持されてなる態様であってもよいし、あるいは図示しない挟持手段によって端部を挟持されてなる態様であってもよい。
【００２１】
また、弾性体１０１の材質についても、上記要件をみたすものが適宜採用されてよい。例えば、硬度が６０°〜９０°のウレタンゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルブタジエンゴムなどのゴムなどが例示される。
【００２２】
なお、図１においては図示の簡単のため、セラミック成形体１が載置された状態において弾性体１０１の上面１０１ａが水平となっているが、これは必須の態様ではなく、セラミック成形体１が自重によって沈み込むことで、上面１０１ａが部分的に屈曲あるいは湾曲していてもよい。
【００２３】
ブレークプレート１０２は、断面視略二等辺三角形状の刃先１０２ｅが刃渡り方向に延在するように設けられてなる板状の金属製（例えば超硬合金製）部材である。図１においては、刃渡り方向が図面に垂直な方向となるように、ブレークプレート１０２を示している。ブレークプレート１０２は、弾性体１０１の上方のあらかじめ定められた位置において、図示しないホルダにて保持（挟持）され、係るホルダともども、図示しない昇降機構により昇降自在に設けられてなる。
【００２４】
より詳細には、ブレークプレート１０２としては、刃先１０２ｅの角度（刃先角）θが５°〜２５°であるものを用いるのが好適である。なお、刃先１０２ｅの先端が１μｍ〜１０μｍなる断面曲率半径を有する曲面をなしていてもよい。また、ブレークプレート１０２のサイズ（厚み、長さ、高さなど）や、具体的なブレーク条件は、セラミック成形体１の材質や厚みなどに応じて定められればよい。
【００２５】
分断を行う際はまず、セラミック成形体１が弾性体１０１の上に載置され、分断予定位置Ｐとブレークプレート１０２の刃先１０２ｅとが同一の鉛直面（図１においては図面に垂直な面）内に位置するように、位置決めされる。
【００２６】
そして、係る態様にてセラミック成形体１の載置さらには位置決めがなされると、続いて、ブレークプレート１０２が、図１において矢印ＡＲ１にて示すように、分断予定位置Ｐに向けて下降させられる。より具体的には、図面に垂直な方向に延在する、分断予定位置Ｐとセラミック成形体１の表面との仮想的な交差線Ｐｂの位置に向けて下降させられる。ブレークプレート１０２は、交差線Ｐｂの位置にてセラミック成形体１の表面と当接した後も、さらに所定距離、下降させられる（押し込まれる）。
【００２７】
なお、以降においては、図１に示すように弾性体１０１に載置されているもののかつブレークプレート１０２が当接させられていない状態にあるセラミック成形体１の表面の高さ位置（交差線Ｐｂの高さ位置）を原点とし、鉛直下方を正の向きとして、ブレークプレート１０２の（刃先１０２ｅの）位置（原点からの下降距離）を表すものとする。例えば図１に示す場合のように、ブレークプレート１０２がセラミック成形体１と接触していない間は、Ｚ＜０となる。また、分断のためにブレークプレート１０２が下降させられる際の、Ｚ＝０からの下降距離を、押し込み量と称することとする。
【００２８】
図１において矢印ＡＲ１に示すように下降させられたブレークプレート１０２は、やがて交差線Ｐｂの位置（Ｚ＝０）においてセラミック成形体１に当接する。
【００２９】
図２は、係る当接の直後の様子を示す図である。ブレークプレート１０２が、係る当接の後も引き続き、図２において矢印ＡＲ２にて示すように下降させられると、ブレークプレート１０２がセラミック成形体１を押し下げようとする力が分断予定位置Ｐのところに作用した結果、図２に示すように、セラミック成形体１には分断予定位置Ｐに対して対称に、鉛直下方に凸となる変形（撓み）が生じ、弾性体１０１も係る変形に応じて圧縮変形される。なお、図２におけるブレークプレート１０２の位置をＺ＝Ｚ１とする。
【００３０】
図３は、ブレークプレート１０２の位置がＺ＝Ｚ１よりもさらに下方のＺ＝Ｚ２となったときの、ブレークプレート１０２近傍の拡大図である。
【００３１】
図２に示したＺ＝Ｚ１の時点では、ブレークプレート１０２がセラミック成形体１を押し下げようとする力が弾性体１０１による変形にて吸収されていたため、セラミック成形体１はその全体において変形が生じるに留まっていたが、ブレークプレート１０２の下降がさらに進むとやがて、セラミック成形体１の変形と弾性体１０１との変形とによってはブレークプレート１０２から作用する力を吸収し、ブレークプレート１０２を支持することができなくなる。結果として、図３に示すようにブレークプレート１０２の刃先１０２ｅが分断予定位置Ｐに沿ってセラミック成形体１に入り込み、スリット（切り込み）ＳＬが形成されるようになる。なお、図示の都合上、スリットＳＬは誇張して示しており、実際にはセラミック成形体１のサイズに比して十分に幅細である。
【００３２】
いったんこのようにスリットＳＬが形成されると、図３に示すように、ブレークプレート１０２からはセラミック成形体１に対し、分断予定位置Ｐに対して対称な斜め下方の２方向に向けて、力Ｆ１が作用するようになる。一方、弾性体１０１からセラミック成形体１に対しては、鉛直上方よりもブレークプレート１０２側に傾斜した向きの抗力Ｆ２が、分断予定位置Ｐに対して対称に作用することになる。すると、厚み方向上方では、力Ｆ１の水平面内分力が分断予定位置Ｐから外向きに作用し、厚み方向下方では、力Ｆ２の水平面内分力が分断予定位置Ｐに向けて作用することなる。その結果として、ブレークプレート１０２よりも下方の分断予定位置Ｐを挟んで相反する方向にトルクＴが生じる。そして、係るトルクＴの作用によって、スリットＳＬの下端を起点として、厚み方向にクラックＣＲが伸展していくようになる。そして最終的には、クラックＣＲはセラミック成形体１の厚み方向下端部に到達する。
【００３３】
図４は、クラックＣＲがセラミック成形体１の厚み方向下端部に到達したときの様子を示す図である。このときのブレークプレート１０２の位置をＺ＝Ｚ３とする。クラックＣＲがセラミック成形体１の厚み方向下端部に到達するということは、セラミック成形体１が分断されたことに他ならない。すなわち、図３に示したようなクラックＣＲの伸展が生じた結果として、ブレークプレート１０２をセラミック成形体１の厚み方向下端部まで押し下げずとも、セラミック成形体１は分断される。この場合、押し込み量をＺ３となるようにブレークプレート１０２を下降させることで、セラミック成形体１の分断が実現されることになる。
【００３４】
図５は、分断の完了後、ブレークプレート１０２を初期位置に退避させた際の様子を示す図である。弾性体１０１の圧縮は解消され、セラミック成形体１の分断によって形成された２つの個片１ａ、１ｂが水平に載置された状態となっている。
【００３５】
具体的な押し込み量の設定は、分断対象とされるセラミック成形体１の材質、厚み、弾性体１０１の材質、硬度、ブレークプレート１０２の厚み、刃先角θなどによっても異なるが、例えば、アルミナからなるセラミック成形体１の場合であれば、概ね、厚みの１／３以上に設定されれば、分断は可能である。また、過度の押し込みを行わずとも分断が可能であることから、押し込み量は９／１０以下、好ましくは２／３以下に設定されれば十分である。押し込み量をそれよりも大きな値に設定した場合、設定上は問題がないはずであっても、実際にはブレークプレート１０２と弾性体１０１とが接触し、弾性体１０１が破損してしまうおそれがあるため、好ましくない。
【００３６】
従来手法のように、弾性体１０１に代えて硬剛性のステージ上にセラミック成形体１を載置し、ブレークプレート１０２による分断を行う場合、セラミック成形体１の撓みやステージの変形が生じないため、上述の場合と異なり、ステージからセラミック成形体１には鉛直上方向きの力が作用するに過ぎない。それゆえ、図３に示したようなトルクＴは好適に発生せず、本実施の形態において生じるようなクラックＣＲの伸展は生じない。
【００３７】
なお、ブレーク処理の際、セラミック成形体１は、分断後の個片の移動・飛散の防止などを目的として、図示しないダイシングリングに張設されたダイシングテープなどの固定部材に一方主面を貼付されることがあるが、そのような場合には、該固定部材を弾性体１０１と接触させる態様にて、載置固定がされてもよい。このような固定部材は通常、弾性体１０１よりも十分に薄く、また弾性あるいは可撓性を有しているので、弾性体１０１と一体のものと捉えることができる。
【００３８】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、弾性体の上に水平に載置した状態でブレークプレートを分断予定位置に当接させ、さらに押し下げることによって、セラミック成形体を好適に分断することが出来る。
【実施例】
【００３９】
セラミック成形体１をブレーク装置１００を用いて分断しようとする場合の、押し込み量の大きさがセラミック成形体１の分断の可否に与える影響を評価した。
【００４０】
セラミック成形体１としては、２００ｍｍ角で厚みが０．８ｍｍの焼成前のアルミナセラミック成形体を用い、これを１０ｍｍ角にカットするようにした。
【００４１】
弾性体としては厚みが３ｍｍのゴムを用いた。ブレークプレート１０２としては、厚みが０．４ｍｍ、長さが３００ｍｍ、高さが２２ｍｍで、刃先角θが１５°のステンレス製のものを用いた。ブレークプレート１０２の下降速度は１００ｍｍ／ｓとした。
【００４２】
押し込み量は、０．０４ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．１２ｍｍ、０．１６ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．４０ｍｍ、０．５０ｍｍ、０．６０ｍｍ、および０．７０ｍｍの１０水準に違え（条件Ｎｏ．１〜１０）、それぞれの押し込み量でのブレーク処理により、分断を試みた。
【００４３】
表１に、それぞれの条件の押し込み量と、ブレーク処理による分断の可否と、ブレーク処理後の成形体の様子とを一覧にして示す。
【００４４】
【表１】
2020192718.tif 000003
【００４５】
表１に示すように、押し込み量が０．１ｍｍ未満であるＮｏ．１およびＮｏ．２の条件では、分断はなされず、アルミナセラミック成形体には、ブレークプレート１０２が当接した後、内部にまで入り込んだことを示す切り込みの形成は、確認されなかった。係る結果は、押し込み量が小さい場合、ブレークプレート１０２がセラミック成形体１に当接した後の押し下げが、弾性体１０１の弾性によって吸収されてしまうということを指し示している。
【００４６】
また、押し込み量が０．１ｍｍを超えてアルミナセラミック成形体の厚みの１／３未満であるＮｏ．３〜Ｎｏ．５の条件では、アルミナセラミック成形体に切り込みは形成されたものの、アルミナセラミック成形体の分断にまでは至らなかった。係る結果は、押し込み量がセラミック成形体１の厚みの１／３未満の場合、ブレークプレート１０２はセラミック成形体１に入り込むものの、これに伴いクラックＣＲの伸展が生じたとしても、厚み方向の下端部にまでは到達しない、ということを指し示している。
【００４７】
一方、押し込み量がアルミナセラミック成形体の厚みの１／３以上でありアルミナセラミック成形体の厚みよりも小さいＮｏ．６〜Ｎｏ．１０の条件では、ブレーク処理によりアルミナセラミック成形体は分断された。また、分断面は滑らかであった。係る結果は、押し込み量をセラミック成形体１の厚みの１／３以上とすることで、厚み方向の最下端部までブレークプレート１０２を押し下げずとも、セラミック成形体１を好適に分断できることを指し示している。
【符号の説明】
【００４８】
１  セラミック成形体
１００  ブレーク装置
１０１  弾性体
１０２  ブレークプレート
１０２ｅ  刃先
ＣＲ  クラック
Ｐ  分断予定位置
ＳＬ  スリット
【図１】
2020192718.tif 000004
【図２】
2020192718.tif 000005
【図３】
2020192718.tif 000006
【図４】
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【図５】
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