JP2001038721A

JP2001038721A - 切断治具

Info

Publication number: JP2001038721A
Application number: JP2000051677A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Fujioka; 洋一藤岡; Takayuki Iwamoto; 隆幸岩本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品等を構成する基板を切断する際に、切
断砥石の目詰まりの発生を有効に防止できる、ドレッシ
ング効果を有する切断治具を提供する。【解決手段】３０〜６０体積％の熱硬化性樹脂と、残部
が平均粒径４０μｍ以下のフィラーを顆粒状に造粒し常
温粉末成形後、加熱硬化することにより切断治具を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等に用い
られる基板材料を切断加工する際に保持するための切断
治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子部品等を構成する基板は、
大量同時生産を行うために、その回路基板の所定の単位
体よりも広い面積を有するウェハを用い、このウェハの
主面上に各単位体毎に回路を薄膜技術で複数並べて作成
した後、ウェハを切断治具の平面上に接着固定させて砥
石等で各回路毎に切断することが行われている。

【０００３】特に薄膜磁気ヘッドを例示すると、薄膜積
層技術を利用してAl₂O₃-TiC 系焼結体の基板からなるウ
ェハ上に多数の薄膜磁気ヘッドを作り込んだ後、最終段
階で回転ダイヤモンド砥石等の切断具で個々の磁気ヘッ
ドに切断される。具体的には図４に示すように切断装置
の可動テーブル１に平板状の切断治具２を固定し、その
上にウェハ３を接着し、回転する切断砥石４に対してテ
ーブル1を移動させ、ウェハ３を貫通して切断治具２の
表面層まで切断砥石４を切り込ませることにより、ウェ
ハ３を個々のヘッドに切り離すことが行われている。そ
の際、切断治具２の横に載置した、ドレス用砥石５で切
断砥石４の目立てを行う必要があった。

【０００４】切断治具２に使用する材質としては、フェ
ライトやアルミナ添加フェライト（特開平６−２７８０
０８号参照）、カーボンやベークライトなどの切削しや
すい特性を有した材料が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
にフェライト系材料の切断治具２は脆く、切断砥石４か
らの機械的な衝撃により欠け落ちたり割れたりするだけ
ではなく、比重が高いため重く取り扱いにくいなど、切
断治具として十分な役割を果たすことができなかった。

【０００６】またフェライト材はビッカース硬度が７０
００〜７５００ＭＰａと高い材料であるため、切断砥
石４を摩耗させたり、切断粉で目づまりさせたりし、そ
れにより切断砥石４の直進性を阻害する等の問題があ
り、切断砥石４の直進性が阻害されると、切断片の切断
面にチッピング（欠け）が生じるという不都合があっ
た。そのために一列の切断が終わる度にドレス用砥石５
で目立てを行う必要があった。

【０００７】さらに、フェライト系材料の製造方法は一
般的に原料粉末を所定の組成が得られるように混合し、
焼成し、粉砕し得たフェライトの粉末をさらに成形、焼
結という工程をたどるため高価であった。

【０００８】また、カーボン系材料からなる切断治具２
も同様に強度が脆いため取扱い時に割れや欠けが発生す
る等の問題がある上に、加工時の取扱いにおいてカーボ
ンの切断くずによって切断後のウェハや機械設備が汚れ
るため、洗浄の手間が必要となり作業環境上好ましくな
いなどの問題があった。

【０００９】さらにベークライトからなる切断治具２の
場合、ワックスを使用してウェハを固定する際に、ワッ
クスを溶かす熱によってソリなどの変形が生じると、切
断時の砥石の直進性を悪化させたり、切断されたウェハ
のチッピングの発生原因となっていた。

【００１０】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、ウェハ等の基体から目的物を切り出す際に、
切削砥石の目詰まりを起こさせず、さらに切断砥石の直
進性を高めチッピングも生じない優れた切断治具を提供
することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、上記
の目的を達成するために種々検討を重ねた結果、薄膜磁
気ヘッド、圧電体及び水晶用などのウェハを切断加工す
る際、セラミック粉末等のフィラーを分散させた熱硬化
性樹脂からなる切断治具を用いることで上記課題を解決
する。

【００１２】即ち、本発明の切断治具は、３０〜６０体
積％の熱硬化性樹脂と残部が平均粒径４０μm 以下のフ
ィラーからなる樹脂複合体で構成したことを特徴とす
る。

【００１３】また、本発明の切断治具は、上記フィラー
のアスペクト比が８０以下であることを特徴とするもの
である。

【００１４】また、本発明の切断治具は、上記樹脂複合
体のビッカース硬度が５００ＭＰａ以下であることを特
徴とする。

【００１５】また、本発明の切断治具は、上記樹脂複合
体の荷重たわみ温度が２００℃以上であることを特徴と
する。

【００１６】また、本発明は、上記切断治具が気孔を有
するとともに、その気孔占有率が３〜３０％の範囲にあ
ることを特徴とする。

【００１７】本発明の切断治具は、熱硬化性樹脂とフィ
ラーの混合原料を常温にて加圧成形した後、金型から離
型して加熱硬化する工程により製造することができ、こ
のような本発明の製造方法によれば、フィラーの含有量
を７０〜４０体積％と多くしても成形性を良好にするこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を添付図面
に基づいて説明する。

【００１９】図１のように切断装置の可動テーブル１に
本発明の切断治具２を固定し、その上にウェハ３をワッ
クス等により接着し、回転する切断砥石４に対してテー
ブル１を移動させ、ウェハ３を貫通して切断治具２の表
面層まで切断砥石４を切り込ませることにより、ウェハ
３を個々のヘッドに切り離す。

【００２０】本発明の切断治具２は、図２に示すように
予め造粒された熱硬化性樹脂１６とフィラー１８の混合
原料を粉末加圧成形機によりウス１２に充填し、上パン
チ１１及び下パンチ１３によって常温にて加圧した後、
離型してできた成形体１４をオーブン１５によって加熱
硬化する工程にて作製する。

【００２１】このようにして得られた切断治具２の概略
断面図は図３に示すように、熱硬化性樹脂１６のマトリ
ックス中にフィラー１８が分散し、かつ気孔１７も分散
して存在している。

【００２２】本発明の切断治具２は、３０〜６０体積％
の熱硬化性樹脂１６と残部が平均粒径４０μm以下のフ
ィラー１８からなる樹脂複合体で構成されている。

【００２３】上記熱硬化性樹脂１６の比率が３０体積％
未満となると、フィラー１８量が増加し砥石の摩耗を増
大させるために切断抵抗が大きくなり砥石の直進性を阻
害したり、ウェハにチッピングが発生しやすくなると同
時に、粉末加圧成形が困難になってしまい、また、６０
体積％以上では加熱硬化時の変形のために寸法精度を高
くできず、砥石のドレッシング効果が低下してしまうた
め、熱硬化性樹脂の比率は３０〜６０体積％の範囲に特
定される。上記熱硬化性樹脂１６としては、エポキシ
系、フェノール系、メラミン系、ポリエステル系等様々
なものを用いることができる。

【００２４】なお、本発明の熱硬化性樹脂１６とフィラ
ー１８の複合体において、フィラー１８の含有量を多く
することによって、冷熱サイクル付加後の平坦度安定性
を良好にすることができる。

【００２５】また、上記フィラー１８としては、アルミ
ナ（Al₂O₃）、シリカ（SiO₂）、ステアタイト（MgO・Si
O₂）、フォルステライト（2MgO・SiO₂）、ムライト（3A
l₂O ₃・2SiO₂）、コージライト（3MgO・2Al₂O₃・5SiO
₂ ）等の一種以上のセラミックを用い、その平均粒径を
４０μｍ以下とする。これは平均粒径が４０μm を越え
ると、加熱硬化体の表面が粗くなり外観又は表面特性が
悪くなるため実用上使用できないことによるものであ
る。

【００２６】上記のようにフィラー１８の粒径を小さく
した場合、熱硬化性樹脂１６との混合時に分散性が悪く
なる恐れがあるが、この場合はフィラー１８を成す粉末
の表面にカップリング剤をコートしていけば良い。

【００２７】なお、フィラー１８の平均粒径は熱硬化性
樹脂１６とフィラー１８から成る樹脂複合体の任意表面
または断面を画像解析装置で分析し、この面に存在する
フィラー１８粒子の円相当径の平均値を算出することに
よって測定する。

【００２８】また、上記フィラーのアスペクト比を８０
以下としておくことが好ましい。該アスペクト比が８０
より大きくなると、熱硬化性樹脂１６との混合時におけ
る分散性が悪いために、樹脂複合体の内部及び表層部に
おいてフィラー１８が均一に存在せず疎な部分と密な部
分ができてしまい、砥石や切断加工性が低下する危険性
がある。

【００２９】本発明の樹脂複合体は、またフィラー１８
がランダムな方向に存在しているため、アスペクト比の
算出は、切断治具２から測定する場合、便宜的に切断治
具２の任意表面又は断面の５ヶ所を、金属顕微鏡又は電
子顕微鏡（ＳＥＭ）で拡大して画像解析装置により分析
したフィラー１８の長さを既知のフィラー１８の平均粒
径（繊維径）で除した値をアスペクト比とする。

【００３０】さらに、上記熱硬化性樹脂１６とフィラー
１８の樹脂複合体中には、熱硬化性樹脂１６とフィラー
１８以外に、公知の充填材、例えばクレー、タルク、マ
イカ、カオリン、珪砂、炭酸カルシウム等を増量剤とし
て適宜配合してもなんら差し支えなく、必要に応じて、
公知の硬化剤、硬化助剤、滑剤、可塑剤、分散剤、着色
剤、離形剤等その他公知の添加剤を実用上問題ない程度
に少量添加してもよい。ただし、着色剤として一般的に
使用されるカーボン（C）の含有量は0.5重量％以下、さ
らには0.2重量％以下としておくことが好ましい。また
さらに、本発明の樹脂複合体には、不可避不純物として
Cl、P、Na、Al、Si、Sr、Mg、Zr、Fe、Co、Cu、Ta等が
含まれることもあり、これらが全量中0.1重量％程度混
入しても特性上問題ない。また、製造工程上の都合で他
の金属元素等が極微量混入する場合もある。さらに、本
発明において、各種原料を配合する方法は特に制限はな
く、公知の方法を採用することができる。例えば、熱硬
化性樹脂１６にフィラー１８等の配合物をミキサーで混
合し、ブラベンダーで混練した後、粉砕する方法。ある
いは、配合物を加熱ロールで溶融混練後、粉砕する方法
等が上げられる。また、必要に応じて所定の粒度になる
ように造粒し、成形に用いてもよい。

【００３１】上記加熱硬化の工程は、金型から離型し熱
処理は８０〜２５０ ℃の範囲の温度で、熱硬化性樹脂
１６の性状とフィラー１８の配合量等に合わせて行う。
また、熱処理の際には場合によって、型治具を使用して
もよい。

【００３２】上記熱硬化性樹脂１６およびフィラー１８
から構成される切断治具２は、そのビッカース硬度を５
００ＭＰａ以下とすることが好ましい。

【００３３】このビッカース硬度が５００ＭＰａを超え
ると、切断砥石４を摩耗させたり、目づまりさせたり
し、それにより切断砥石４の直進性を阻害する恐れがあ
るからである。ここで、ビッカース硬度を５００ＭＰａ
以下とするには、上記フィラー１８の平均粒径を小さく
することによって調整することができる。

【００３４】また、本発明の切断治具２は荷重たわみ温
度を２００℃以上とすることが好ましい。これはウェハ
３の貼り付け、取り外し時にワックスを溶かすために、
１５０℃〜１７０℃の範囲で加熱されることが多く、切
断治具２の荷重たわみ温度が２００℃未満では、切断治
具２に容易にソリ変形が発生し、切断加工時の直進性の
悪化や砥石への負荷などの影響が発生する危険性がある
ためである。この荷重たわみ温度を２００℃以上とする
には、上記フィラー１８の配合比率を多くすることによ
って調整することができる。

【００３５】また、本発明の切断治具２は表面部及び内
部に３〜３０％の気孔１７を有することが好ましい。表
面部の気孔１７により、接着面積が増え接着強度が向
上、またワックス厚みが極めて薄いためワックスの巻き
込みもほとんどなくなり、加工性が向上する。また内部
の気孔１７により、切削水のまわりが良くなり切削屑の
除去が向上し、切断抵抗が低減される。

【００３６】ここで気孔の占有率測定方法について説明
する。熱硬化性樹脂１６とフィラー１８の樹脂複合体の
任意表面または断面を画像解析装置で分析し、この面に
存在する気孔部分の面積を画像撮影の総面積で除した値
を気孔占有率とした。

【００３７】また、本発明の切断治具２はそれ自体でド
レッシング効果を有するので切断砥石４の目づまりを生
じさせることがない。これは、セラミック粉末等から成
るフィラー１８を熱硬化性樹脂１６に分散させて切断治
具２を形成しているため、切断治具２自体がドレッシン
グ効果を有するからである。目づまりの防止は切断砥石
４の直進性をも向上させ、図４のようなドレス用砥石５
を設ける必要がなく、図１のようにテーブル１の上に本
発明の切断治具２を結合し、さらにその上にウエハ３等
の基板材料を接着するだけでよい。また熱硬化性樹脂１
６を使用しているため、切削抵抗が少なく直進性が向上
する。

【００３８】前述したように荷重たわみ温度や冷熱サイ
クル付加後の平坦度安定性が高く、砥石のドレッシング
効果を有する熱硬化性樹脂１６とフィラー１８の複合体
を用いて切断治具２を構成することで、高温でも変形す
ることなく、砥石の目づまりも防止できる。そのため本
発明の切断治具２は磁気ヘッド用基板、水晶振動子、水
晶発振子、単結晶基板、ガラス基板等の電子部品基板の
切断治具２として好適に使用できるある。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００４０】熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用
い、フィラーとしてアルミナ（Al₂O₃）セラミックスを
用いた。フェノール樹脂、アルミナの配合比とアルミナ
の平均粒径、アスペクト比を表1に示すように種々変化
させた原料を調合した。各原料を用いて、常温で加圧成
形した後、８０〜２５０℃で加熱硬化し、試験片を作製
し評価を行った。

【００４１】また、アルミナの平均粒径についても、フ
ェノール樹脂、アルミナの配合比を一定にし、同様の製
法を用いて試験片を作製し、表２に示す条件にて評価を
行った。

【００４２】また気孔の占有率については、フェノール
樹脂、アルミナの配合比を一定にし、常温で加圧成形し
た後、加熱硬化条件を変化させ試験片を作製し表３に示
す条件にて評価を行った。

【００４３】表4はフィラーをアルミナからシリカに変
えて試験片を作製し評価を行った。

【００４４】表１〜４に示す評価は、成形性については
生強度を中心に評価し、十分強度を有するものを○、若
干強度の劣るもののハンドリング可能なものを△、強度
の低くハンドリング不可のものを×で表す。

【００４５】加熱硬化後の保形性については、金型形状
通りできるものを○、端部に若干のダレがみられるもの
を△、金型形状がほとんどでていないものを×で表す。

【００４６】加工性、チッピング発生率及びドレッシン
グ性の測定は次のようにした。フェノール樹脂とアルミ
ナの複合材からなる切断治具に、磁気ヘッド基板である
Al₂O ₃-TiC系焼結体を接着剤で張り付け、切断砥石で切
断した。該切断砥石の直径は１００ｍｍで、厚さ０.１
５ｍｍであった。切断条件は回転数を１００００ｒｐ
ｍ、送り速度を８０ｍｍ／ｍｉｎ、１ラインの加工長さ
を６８ｍｍとして２０ライン加工した。

【００４７】加工性については、切断砥石の摩耗量で比
較し、摩耗のないものを○、０.５%以内の摩耗のみられ
るものを△、０.５%以上の摩耗のみられるものを×で表
す。

【００４８】チッピング発生率については、全チッピン
グに対して２０μm以上のチッピングが何個あるかで発
生率を算出した。ドレッシング性については、砥石をＳ
ＥＭ写真で確認し目づまりのほとんどないものを○、わ
ずかに認められるものを△、たくさん認められるものを
×で表す。

【００４９】直進性については、切断後のウェハ切断面
のうねりを表面粗さ計で測定した。測定長さを６０mmの
時に、うねりが５μm以下のものを○、６〜１０μmを
△、１１μm以上を×とした。

【００５０】ソリ変形については、加工前後のうねりを
表面粗さ計で測定し、加工前，加工後のうねりの差をソ
リ変形として評価を行った。ここでソリ変形量が５０μ
m以内であれば○、５１〜１００μmであれば△、１０１
μm以上であれば×とした。

【００５１】結果を表１〜４に示す。

【００５２】表１から、フェノール樹脂の含有量が２０
体積％以下(No.1)では、常温で加圧成形後の加熱硬化体
の形状保持ができなかった。また、フェノール樹脂の含
有量が７０体積％以上(No.6、７)では加熱硬化時の形状
保持ができないため実用的ではなかった。

【００５３】さらに熱硬化性樹脂として、アルミナの比
較例であるフェライト材、カーボン材、ベークライト材
を用いた場合、フェライト材では硬度が高く加工性、チ
ッピング発生率及びドレッシング性いずれもよい結果が
得られなった。カーボン材では切断砥石のドレッシング
性及びカーボンの汚れにおいて良い結果が得られなかっ
た。ベークライト材においてはソリ変形性が大きいた
め、良い結果が得られなかった。

【００５４】これらに対し、フェノール樹脂の含有量を
３０〜６０体積％の範囲内とした（Ｎｏ．２〜５）場合
では、全ての評価において良い結果を得た。

【００５５】次に、これらの荷重たわみ温度についてみ
ると、フェノール樹脂の含有量を３０〜６０体積％の範
囲内としたものは、全て２００℃以上の高い値となっ
た。

【００５６】表２によれば、フェノール樹脂およびアル
ミナの含有量の比率を一定にした場合、アルミナの平均
粒径が４０μmを越える (No.1２、１６、１７) と、加
工性、直進性が低下し、加熱硬化体の表面が粗くなり、
外観または表面特性が悪くなることがわかった。

【００５７】また、アスペクト比が８０よりも高くなる
と(No.1３〜1５)、フィラーであるアルミナの均一分散
性が悪くなり、成形性、熱処理後の保形性、切断加工性
等ほとんど全ての評価が低下した。

【００５８】さらに、平均粒径が大きくなるとともにビ
ッカース硬度も大きくなり、平均粒径が４０μmを越え
ると、その値が６１０ＭＰａ以上と大きくなり、チッピ
ング発生率も大きくなった。一方、ビッカース硬度が５
００ＭＰａ以下である（No.８〜１１，１３〜１５）
と、加工性が優れたものとなる。

【００５９】表３によれば、気孔の占有率が０％(No.１
５)であると加工性が低下した。これは切削水のまわり
が悪くなり切削屑の除去が不十分であったことによるも
のである。また気孔の占有率が３０％を超える(No.19)
と、加工性が低下し、チッピング発生率が高くなった。
これは切断治具の強度が低下したためである。従って、
気孔占有率が３〜３０％であると好ましい。表４によれ
ば、フィラーをアルミナからシリカにした場合でもアル
ミナの場合と同様の結果が得られた。

【００６０】

【表１】

【００６１】

【表２】

【００６２】

【表３】

【００６３】

【表４】

【００６４】

【発明の効果】このように、本発明によれば、３０〜６
０体積％の熱硬化性樹脂と残部が平均粒径４０μm以下
のフィラーとからなる樹脂複合体で切断治具を構成した
ことによって、切断砥石へのドレッシング効果を有し、
切断砥石の目づまりを生じない、安定な切断加工できる
切断治具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切断治具を使用した切断方法を示す概
略図である。

【図２】本発明の切断治具の製造方法を示す概略図であ
る。

【図３】本発明の切断治具を成す樹脂複合体の概略断面
図である。

【図４】従来のウェハ基板の切断方法を示す概略図。

【符号の説明】

1：テーブル 2：切断治具 3：ウェハ基板 4：切断砥石 5：ドレス用砥石 11：上パンチ 12：ウス 13：下パンチ 14：成形体 15：オーブン 16：熱硬化性樹脂 17：気孔 18：フィラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３０〜６０体積％の熱硬化性樹脂と、残部
が平均粒径４０μm 以下のフィラーとからなる樹脂複合
体から構成されたことを特徴とする切断治具。
【請求項２】上記フィラーのアスペクト比が８０以下で
あることを特徴とする請求項１に記載の切断治具。
【請求項３】上記樹脂複合体のビッカース硬度が５００
ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の切
断治具。
【請求項４】上記樹脂複合体の荷重たわみ温度が２００
℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の切断治
具。
【請求項５】上記樹脂複合体が気孔を有するとともに、
その気孔占有率が３〜３０％の範囲にあることを特徴と
する請求項１に記載の切断治具。