(57)【要約】【課題】窒化アルミニウム焼結体よりなる基板を回転研削砥石により切断して、その切断端部の精度が良好なチップを効率よく製造する方法を提供する【解決手段】窒化アルミニウム焼結体よりなる基板を切断するに際し、（ａ）前記窒化アルミニウム焼結体よりなる基板１を準備し、（ｂ）上記基板１の切断位置において表面から一部の深さ（Ｈ）までを、該窒化アルミニウム焼結体の平均結晶粒径に対して３倍未満の平均砥粒径の回転研削砥石（α）にて研削して溝２を形成し、（ｃ）該溝の幅（Ｂ）より研削幅（Ｃ）が小さく、且つ該窒化アルミニウム焼結体の平均結晶粒径に対して３倍以上の平均砥粒径を有する回転研削砥石（β）によって残部３を研削して基板を切断する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化アルミニウム焼結体よりなる基板を切断するに際し、上記基板の切断位置において上記基板の表面から一部の深さまでを該窒化アルミニウム焼結体の平均結晶粒径に対して３倍未満の平均砥粒径の回転研削砥石（α）にて研削して溝を形成し、該溝の幅より研削幅が小さく且つ該窒化アルミニウム焼結体の平均結晶粒径に対して３倍以上の平均砥粒径の回転研削砥石（β）によって残部を研削して切断することを特徴とする基板の切断方法。
【請求項２】
前記切断方法において、回転研削砥石（α）による溝の深さが、該窒化アルミニウム焼結体に対して平均結晶粒径の２〜１０倍で且つ該窒化アルミニウム焼結体よりなる基板の厚みの５０％未満であることを特徴とする基板の切断方法。
【請求項３】
窒化アルミニウム焼結体よりなる基板が、表面に金属層を積層したものである請求項１又は２に記載の基板の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化アルミニウム焼結体よりなる基板の新規な切断方法に関する。詳しくは、上記基板を切断して切断端部の精度が良好なチップを効率よく製造するための切断方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ほう素等に代表されるセラミック材料は電気特性、光学特性、熱特性等の優れた特徴があることから広範囲に使用されている。これらのセラミック材料の中でも特に窒化アルミニウムは熱伝導性だけでなく、絶縁性、誘電特性、熱膨張特性の点で優れた特性を有することから、半導体実装用の高機能放熱基板として急速に普及しつつある。
【０００３】
このような放熱基板は通常、次のような方法で製造される。即ち、窒化アルミニウム焼結体の表面を必要に応じて研削又は研磨して一定の面粗さに仕上げ、その表面に、金属薄膜層が形成される。かかる金属層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ、ＴａＮ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒなどの第１薄膜層、Ｎｉ、Ｐｔなどの第２薄膜層、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの第３薄膜層をこの順序で形成することにより一般的に形成される。
【０００４】
このようにして表面に金属薄膜層が形成された後に、必要に応じてパターニングされ、次いで、上記基板は切断分割され、最終製品の寸法、形状に仕上げられた後、金属薄膜層上に電子素子（例えばレーザーダイオード）が薄膜半田等を用いてマウントされる。
【０００５】
上記基板の切断は、電子素子の小型化、高密度化につれて加工精度も近年著しい精度の向上が求められている。
【０００６】
従来、上記窒化アルミニウム焼結体よりなる基板の切断には、回転研削砥石が一般に使用されている。この回転研削砥石を使用した切断装置は、装置自体が簡単であり加工速度も速いことから経済性が良いことが特徴である。上記研削砥石を使用して工作物を高精度で切断するための改良方法が種々提案されている。（特許文献１、２参照）。
【０００７】
しかしながら、窒化アルミニウム焼結体のような硬質材料を回転研削砥石を使用して行なう場合は、窒化アルミニウム焼結体よりなる基板が比較的脆い部材であるため、工業的に有効な速度でこれを切断する場合には、加工の際に加工端部にカケの発生を避けることができないという問題を有する。そして、上記カケの問題は、近年、切断時の位置精度が高精度化したこと、および切断端部と電子素子のマウント位置との距離が近くなったことより、得られる半導体製品の歩留りに大きく影響を及ぼすようになった。
【０００８】
一方、窒化アルミニウム焼結体よりなる基板は比較的硬い材料でもあるため、研削砥石の摩耗が大きく、経済性に悪影響を及ぼす。
【０００９】
【特許文献１】特開平  ４−１３５５２号公報
【特許文献２】特許第３２２３４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、窒化アルミニウム焼結体よりなる基板、特に、表面に金属薄膜層を有する基板の切断において、基板表面における切断端部のカケが低減された工業的に有利な切断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、従来より窒化アルミニウム焼結体よりなる基板の切断において工業的に使用されていた回転研削砥石より小さい特定の平均砥粒径を有する回転研削砥石にて該基板の一部を研削して溝を形成することにより、切断端部の欠けを抑制した切断端部が形成でき、次いで、この溝より研削幅が小さく、研削速度が速い回転研削砥石によって残部を切断することをすることによって、微小径砥粒の回転研削砥石による加工の特徴である切断端部欠けの抑制された表面部を有しながら、多大な切断時間を要しなく、更に、砥石摩耗量を少なくすることができ、本発明の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、窒化アルミニウム焼結体よりなる基板を切断するに際し、上記基板の切断位置において上記基板の表面から一部の深さまでを該窒化アルミニウム焼結体の平均結晶粒径に対して３倍未満の平均砥粒径の回転研削砥石（α）にて研削して溝を形成し、該溝の幅より研削幅が小さく且つ該窒化アルミニウム焼結体の平均結晶粒径に対して３倍以上の平均砥粒径の回転研削砥石（β）によって残部を研削して切断することを特徴とする基板の切断方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の基板の切断方法によれば、回転研削砥石（α）により初期の研削を行い溝を形成することで、精度の高い切断端部を表層部に確保することができ、切断により得られるチップ表面に高精度で電子部品をマウントすることが可能となる。また、その後、回転研削砥石（β）によって残部を研削して切断することにより、上記切断端部の精密性を維持した状態で、切断を工業的に有利に実施することが可能となった。即ち、回転研削砥石（α）は、精度よく研削ができる反面、砥石の摩耗が著しいが、基板の一部を研削するため、かかる摩耗を防止できる。また、その後は、研削速度が速く、しかも、砥石の摩耗速度が遅い砥石を使用するため、切断速度を十分短縮できると共に、全体の砥石の摩耗量を効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の切断方法において、窒化アルミニウム焼結体よりなる基板は公知のものが特に制限なく使用される。そのうち、特に、窒化アルミニウム焼結体を構成する結晶の平均粒径が１〜１０μｍ程度のものに対して本発明の切断方法は特に有効である。また、かかる結晶粒径を有するものは、基板表面の研磨による精度も上げることができるため本発明において好適である。
【００１５】
また、基板の形状は特に制限されるものではないが、加工が容易であるという観点から、その厚さは５０μｍ〜５ｃｍ、特に１００μｍ〜２ｃｍであるのが好適である。
【００１６】
本発明の切断方法の対象となる窒化アルミニウム焼結体よりなる基板は、特に制限されず、例えば、未加工の状態の窒化アルミニウム焼結体基板、各種ホーニング加工を施したもの、ラップ加工を施したもの、鏡面加工を施したもの等や、半導体素子搭載用基板として基板表面に蒸着法、スパッタリング法、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法等により金属薄膜層を形成した窒化アルミニウム焼結体よりなる基板などが挙げられる。
【００１７】
図１は、本発明の切断方法の代表的な態様を示す工程図である。図１に示すように、本発明の切断方法は、（ａ）前記窒化アルミニウム焼結体よりなる基板１を準備し、（ｂ）上記基板１の切断位置において表面から一部の深さ（Ｈ）まで回転研削砥石（α）にて研削して溝２を形成し、（ｃ）該溝の幅（Ｂ）より研削幅（Ｃ）の小さい回転研削砥石（β）によって残部３を研削して基板を切断することをすることが前記目的を達成するために重要である。
【００１８】
即ち、回転研削砥石（α）による溝を形成せずに、回転研削砥石（β）により窒化アルミニウム焼結体よりなる基板の全層を切断した場合、切断端部に発生する欠けが大きくなるため品質を悪化させ、本発明の目的を達成することができない。また、回転研削砥石（β）のみで全体を切断した場合は、切断に長時間を要すると共に、かかる砥石の摩耗量が大きく、工業的な実施において問題を有する。
【００１９】
また、本発明者らの研究によれば、前記切断端部におけるカケの発生は、研削時に窒化アルミニウム焼結体の結晶粒が剥離することによるものであり、かかるカケの発生を防止するためには、該結晶粒の剥離が進行しにくい前記粒径、即ち、基板を構成する窒化アルミニウム焼結体の平均結晶粒径に対して３倍未満の平均砥粒径を有する砥粒を持つ回転研削砥石を使用することが有効であることを見出した。
【００２０】
本発明において、回転研削砥石（α）により形成する溝の幅（Ｂ）は、後述の回転研削砥石（β）による切断幅（Ｃ）より相対的に大きいものであれば特に制限を受けないが、上記溝の幅を大きくし過ぎると切断代が大きくなり、経済性を損ねる場合も生ずるので、回転研削砥石（α）により形成される溝は、一般に４００μｍ以下、好ましくは、１５０μｍ以下に設定することが好ましい。
【００２１】
上記の回転研削砥石（α）による溝の深さは、窒化アルミニウム焼結体の平均結晶粒径の２〜１０倍であり、且つ窒化アルミニウム焼結体よりなる基板の厚みの５０％以下であることが好ましいが、より好ましくは、窒化アルミニウム焼結体の平均結晶粒径（ｄ；μｍ）の２〜５倍であり、かつ窒化アルミニウム焼結体よりなる基板の厚みの３０％以下である。
【００２２】
即ち、本発明者らは、窒化アルミニウム焼結体の如き多結晶材料を回転研削砥石により切断する場合、前記回転研削砥石（α）により溝を形成する際の溝の深さは結晶粒子の大きさを基準とし、その平均結晶粒径の２倍以上の深さとすることにより、前記したように、結晶粒子の脱落が起きることなく研削を行なうことができ、しかも、精度に優れた切断端部を形成できる。
【００２３】
しかし、上記溝の深さ（Ｂ）を前記好ましい範囲を超えて深く形成した場合、窒化アルミニウム焼結体よりなる基板の反りが発生し易くなり、続く回転研削砥石（β）の研削の精度が低下したり、この反った基板を回転研削砥石による切断時に装置に固定すると基板が割れることがある。
【００２４】
本発明の切断に用いられる回転切削砥石は、公知のものが特に制限無く使用されるが、ダイヤモンド砥粒を使用した研削砥石を使用したものが好適である。上記ダイヤモンド砥粒は、ダイヤモンド砥粒が結合剤を用いて固着された研削砥石である。ダイヤモンド砥粒には天然または合成工業用ダイヤモンド粉末が用いられ、結合剤は、レジンボンド、メタルレジンボンド、メタルボンド、ビトリファイドボンド、電着ボンド、電鋳金属ボンド等のいずれの方法でも良い。また、研削砥石全体が砥粒と結合剤で構成されていても良く、切断にかかわらない部分を金属等の他材料で構成していても良い。
【００２５】
本発明において、回転研削砥石（β）による切断幅（Ｃ）は回転研削砥石（α）により形成された溝の幅（Ｂ）より相対的に薄く設定されれば特に制限を受けないが、切断溝の蛇行、砥石摩耗量の増大等の悪影響が生じない範囲内においてできる限り薄い方が好ましい。具体的には、回転研削砥石（α）により形成された溝の幅（Ｂ）に対して、５０〜９５％の範囲であることが好ましい。
【００２６】
また、一般的な研削砥石先端の形状は角型であるが、Ｒまたはテーパが付いていても良い。また、一般的にマルチブレードダイシングと呼ばれる、同形状の多数枚の砥石を同軸上に平行に並べ回転させ切断し一度に多数の切断を行う方法であれば、経済性が向上するので特に好適である。
【００２７】
上記回転研削砥石を使用する際の研削盤への基板の固定方法も特に制限されず、公知の方法が制限なく使用できる。例えば、真空吸引、粘着シートによる貼付け、固形ワックスによる貼付け、接着剤による貼付け等が適応され、これらを併用しても良い。また、切断を行う研削盤は市販されているものが好適に使用できる。
【００２８】
本発明で対象とする回転研削砥石による溝入れ、切断方法は、公知のものが制限なく使用できる。例えば、アップカット、ダウンカット、クリープフィード研削、ハイスピードストローク研削等が挙げられる。
【００２９】
また、砥石回転数は、５０００ｒｐｍ以上であれば良いが、好ましくは２００００ｒｐｍ以上であることが好ましい。また回転数の上限は、特に制限されないが、１０００００ｒｐｍ、特に、６００００ｒｐｍ程度である。
【００３０】
また、基板の送り速度は、３００ｍｍ／ｓ以下であれば良いが、３０ｍｍ／ｓ以下が好ましい。これら以外の加工条件による制限は受けない。
【００３１】
更に、本発明に用いられる研削砥石の外径は特に制限されず、切断の対象となる基板に応じて適宜決定すればよい。
【００３２】
本発明の好ましい態様として、粘着シートを使用する態様が挙げられる。即ち、窒化アルミニウム焼結体よりなる基板の切断面よりなる基板に、例えばポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、塩化ビニル、塩化ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネートなどの樹脂製基材上にシリコン系粘着剤、アクリル系粘着剤等が塗布された構造を有する公知の粘着シートを貼付し、該粘着シートを残して基板を切断することにより、該基板のチップ化後の取扱い性の向上を図ることも可能である。
【００３３】
また、本発明の切断方法の他の態様として、前記回転研削砥石（α）による溝の形成を切断位置における基板の両面から行った後、残部を回転研削砥石（β）で切断する態様をも採用することができる。この場合、溝の深さは、前記範囲が好適に適用される。
【００３４】
尚、上記態様において粘着シートを使用した切断方法は、基板の一方の面に回転研削砥石（α）による溝を形成した後、該溝を有する面に粘着シートを貼付し、次いで、基板の他方の面に回転研削砥石（α）による溝の形成し、最後に、回転研削砥石（β）による研削により切断を行ない、チップ化することができる。
【実施例】
【００３５】
本発明を更に具体的に説明するため以下実施例及び比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３６】
実施例１〜３
平均結晶粒径が６．７μｍの鏡面加工（Ｒａ＜０．０３μｍ）を施した窒化アルミニウム焼結体基板（５０．８ｍｍ×５０．８ｍｍ×０．３ｍｍ）に対して、砥粒の平均粒径が１２μｍ（ディスコ社製、Ｂ１Ａ８０３ＳＤ１２００Ｎ５０Ｍ５１、５２Ｄ×０．１２Ｔ×４０Ｈ）、厚みが１２０μｍの回転研削砥石（α）を用いて、切断機（ディスコ社製、ＤＡＤ５２２）にて砥石回転数が３００００ｒｐｍ、送り速度が２０ｍｍ／ｓ、ダウンカットの条件にて溝を１ｍｍ間隔で５０本形成した。窒化アルミニウム焼結体基板はＵＶシート（ＵＤＶ−１００Ａ）に貼り付けて多孔質チャックにて真空吸着し切断機に固定した。
【００３７】
その後、溝を形成した窒化アルミニウム焼結体基板に対して、砥粒の平均粒径が２５μｍ（ディスコ社製、Ｂ１Ａ８０３ＳＤ６００Ｎ５０Ｍ５１、５２Ｄ×０．１Ｔ×４０Ｈ）、厚みが１００μｍの回転研削砥石（β）を用いて、切断機（ディスコ社製、ＤＡＤ５２２）にて砥石回転数が３００００ｒｐｍ、送り速度が２０ｍｍ／ｓの条件にて、形成した溝に合わせて、５０本の溝全てをダウンカットにて切断した。
【００３８】
窒化アルミニウム焼結体基板はＵＶシート（ＵＤＶ−１００Ａ）に貼り付けて多孔質チャックにて真空吸着し固定した。基板を完全に切断するため、ＵＶシートに５０μｍ切込む条件とした。また、溝形成および切断の前後での砥石の半径減少量を砥石摩耗量とし、切断機セットアップ機能にて測定した。
【００３９】
切断後の加工端部を２００倍の測定顕微鏡にて観察し、切断１本（５０．８ｍｍ）内での切断端部の最大カケの幅を測定し、これを全ての切断で行い、平均を切断端部カケ幅とした。上記結果を表２に示すが、かかる結果より明らかなように、本発明の切断方法は、切断端部のカケ幅が小さい上に、切断時間も短く、工業的に有効な切断方法であることが理解される。
【００４０】
また、各実施例において、回転研削砥石（α）による溝の形成後の基板の反りを、表面粗さ形状測定器（東京精密製、サーフコム４７０Ａ；商品名）により、基板の端と中央での差を反り量とした結果を表２に併せて示す。
【００４１】
比較例１
平均結晶粒径６．７μｍの鏡面加工（Ｒａ＜０．０３μｍ）を施した窒化アルミニウム焼結体基板（５０．８ｍｍ×５０．８ｍｍ×０．３ｍｍ）を、比較例１では実施例の溝形成を行わずに切断のみを行った。比較例１では実施例より砥石摩耗量は少ないが、基板の切断端部の欠け幅が大きい。上記切断条件を表１に、また、結果を表２に示す。
【００４２】
比較例２
平均結晶粒径６．７μｍの鏡面加工（Ｒａ＜０．０３μｍ）を施した窒化アルミニウム焼結体基板（５０．８ｍｍ×５０．８ｍｍ×０．３ｍｍ）を、比較例２では実施例１の回転研削砥石（α）のみを使用して切断を行った。
【００４３】
上記切断条件を表１に、また、結果を表２に示す。比較例２では実施例より基板の切断端部の欠け幅は小さいが、砥石摩耗量が大きい。
【００４４】
比較例３
平均結晶粒径６．７μｍの鏡面加工（Ｒａ＜０．０３μｍ）を施した窒化アルミニウム焼結体基板（５０．８ｍｍ×５０．８ｍｍ×０．３ｍｍ）を、比較例３では溝形成時に砥粒の平均粒径が１２μｍ（ディスコ社製、Ｂ１Ａ８０３ＳＤ１２００Ｎ５０Ｍ５１、５２Ｄ×０．１２Ｔ×４０Ｈ）、厚みが１００μｍの回転研削砥石を用いた。その他は実施例と同方法にて切断を行った。
【００４５】
上記切断条件を表１に、また、結果を表２に示す。形成した溝の幅と切断幅を同じにした比較例３では、砥石摩耗量は実施例と同等だが、基板の切断端部の欠け幅は大きい。
【００４６】
【表１】
2005246580.tif 000003
【００４７】
【表２】
2005246580.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の基板の製造方法の代表的な態様を示す工程図
【符号の説明】
【００４９】
１  基板
２  溝
３  残部
【図１】
2005246580.tif 000005