JP7150303B2

JP7150303B2 - カッターホイール及び多層基板の切断方法

Info

Publication number: JP7150303B2
Application number: JP2018097946A
Authority: JP
Inventors: 陽平瀧田; 孝志関島; 洋平小木曽; 真司木下
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2038-05-22
Also published as: TW201904896A; JP2019005893A

Description

本発明は複数の樹脂基板を接着剤を介して積層した多層基板の切断方法とその切断に用いるカッターホイールに関するものである。

従来内部に接着剤を有する多層基板を切断する場合には、一方の面からレーザ光を照射して所望のラインに沿って基板を切断し、更に基板を反転させて他方の面からその切断ラインに沿ってレーザ光を照射することで切断するようにしていた。このとき基板の材質毎に種類の異なるレーザ光を照射する必要があるため、レーザを照射するためのヘッドの構造が複雑になり、高価格になるという問題点がある。そこでその一部の切断工程をカッターホイールを用いて切断することが考えられる。特許文献１は従来の円盤状で外周に刃先を持つカッターホイールを示すものであり、その刃先部分に放射線状に研磨傷を有している。

特開２０１２－７１３７７号公報

基板の材質毎に種類の異なるレーザ光を複数回照射する方法では、基板に対する熱影響が大きいため、基板の特性に悪影響を与える場合がある。一方、引用文献１のようなカッターホイールを転動させつつ多層基板を切断すると、樹脂基板を相互に接着していた接着剤がカッターホイールの刃先の傾斜面に残ってしまう。そのためカッターホイールの転動に伴い接着剤が多層基板の他の部分に転写されてしまい、切断の品質が低下するという問題点があった。カッターホイールの刃先に付着した接着剤を清掃することは難しく、カッターホイールに接着剤が付着しにくい切断方法が求められていた。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、多層基板を切断する場合に、レーザ光照射による熱影響を抑制することを目的とする。さらに、レーザ光照射による熱影響を抑制するために、多層基板をカッターホイールを用いて切断する場合に、多層基板の層間に設けられる接着剤が外部に漏れ出し刃先に付着しないようにして切断できるようにすることを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のカッターホイールは、外周部分に断面Ｖ字形の傾斜面を有する円板状のカッターホイールであって、前記カッターホイールは、前記V字形の傾斜面の頂角が２０～５０°であり、前記傾斜面はカッターホイールの中心軸と一致する同心円状の研磨痕を有し、前記傾斜面の算術表面粗さＲａは、０．０４μｍ～０．１μｍとするものである。

この課題を解決するために、本発明の多層基板の切断方法は、少なくとも２層の樹脂基板が接着層を介して積層された多層基板を切断する切断方法であって、多層基板のうち最下層を下面にしてテーブル上に配置し、上面より前記最下層に達するまで前記カッターホイールを転動させて切断ラインに沿ってスリットを形成し、前記多層基板を反転させ、前記切断ラインを含むようにレーザ光を照射して前記最下層を切断することにより前記多層基板を切断するものである。

この課題を解決するために、本発明の多層基板の切断方法は、第１層、第２層および第３層の樹脂基板が接着層を介して順に積層された多層基板を切断する切断方法であって、多層基板のうち前記第３層を下面にしてテーブル上に配置し、前記多層基板の切断ラインに沿って前記第１層にレーザ光を照射して溝を形成し、前記第３層に達するまで前記カッターホイールを転動させて前記溝内で切断ラインに沿って前記第２層にスリットを形成し、前記多層基板を反転させ、前記切断ラインを含むようにレーザ光を照射して前記第３層を切断することにより前記多層基板を切断するものである。

このような特徴を有する本発明によれば、切断の工程の一部でカッターホイールを用いるため、多層基板に対するレーザ光照射による熱影響を抑制することができる。また、このような特徴を有する本発明によれば、切断の工程でカッターホイールを用いるが、カッターホイールの傾斜面には同心円状の研磨痕が設けられているため、カッターホイールの転動によっても刃先に接着剤が付着しにくい。そのため接着剤が多層基板の他の部分に転写されにくく、切断品質を向上させることができるという効果が得られる。

図１は本発明の実施の形態の分断方法によって分断する多層基板の一例を示す図である。図２は本実施の形態によるカッターホイールの側面図及び正面図である。図３は本実施の形態によるカッターホイールの斜視図である。図４は本実施の形態によるカッターホイールの研磨状態を示す側面図である。図５は同心円状の研磨痕を有するカッターホイールの刃先部分を示す拡大図である。図６は本実施の形態によるカッターホイールを用いて多層基板を切断する工程を示す図である。図７は本実施例のカッターホイールの使用後の図である。図８は実施例２のカッターホイールの使用後の図である。図９は実施例３のカッターホイールの使用後の図である。

図１は本発明の実施の形態の切断方法によって分断する多層基板の一例を示す拡大断面図である。本図に示すように多層基板１０は３層の樹脂層、即ち第１層１１、第２層１２、及び第３層１３が積層されたフレキシブル多層基板とする。第１層１１，第３層１３はＰＥＴ層、中間の第２層はポリイミド層とする。そして第１層１１と第２層１２の間、第２層１２と第３層１３との間には、夫々の層を接着するための接着層１４，１５が設けられている。このような多層基板１０を切断する場合に、この実施の形態では第１，第３層１１，１３の切断にはＣＯ_２レーザ、第２層１２の切断にはカッターホイール２０を用いる。

次に第２層１２の切断に用いるカッターホイール２０について説明する。この実施の形態のカッターホイール２０は図２，図３に示すように円板状であって、外周部分は断面がＶ字形に形成され、その先端が刃先部２１として構成されている。中央には貫通孔２２を有し、この貫通孔２２に沿ってカッターホイール２０が回転自在に保持される。ここで刃先２１の頂角αは例えば２０～５０°とし、カッターホイール２０の直径Ｄは５～１５ｍｍとする。ここでカッターホイール２０の左右の傾斜面２３，２４は、同心円状に研磨してＶ字形に形成するものとする。こうすれば傾斜面２３，２４に同心円状の研磨痕が残ったカッターホイール２０が得られることとなる。

図４はカッターホイール２０を研磨して傾斜面２３，２４を形成する方法を示す図である。この方法では研磨時に円板状の砥石３０を用いる。砥石３０は円周面に砥石が形成されている。この砥石３０は砥石回転軸３０ａに沿って回転自在とする。カッターホイール２０の貫通孔２２を軸３１とナット３２により保持し、軸３１を回転自在とする。そして図４に示すように砥石回転軸３０ａとカッターホイール２０の回転軸３２ａとが１つの平面（紙面）をなし、回転軸間の角度を９０°＋α／２となるように設定する。次に砥石３０を一定速度で砥石回転軸３０ａに沿って回転させつつ、磁石３０の外周面にカッターホイール２０を押し付け、カッターホイール２０もその回転軸３２ａに沿って回転させ、カッターホイール２０を研磨する。こうすれば、カッターホイール２０の傾斜面には回転軸３２ａを中心として傾斜面２３に同心円状の多数の研磨痕２５が形成されることとなる。一方の面の研磨を終えると、他方の傾斜面２４についても同様に研磨する。こうして研磨を終えると、図５に拡大図を示すようにＶ字形の傾斜面には稜線に平行な多数の微細な研磨痕２５が形成された状態となる。尚図３では傾斜面に形成される研磨痕を誇張して示している。研磨痕２５が形成された傾斜面２３，２４の算術表面粗さＲａは、例えば０．０４μｍ～０．１μｍとする。ここで傾斜面２３，２４の全面に微細な研磨痕２５が形成されるようにしてもよいが、使用時に樹脂に食い込む刃先２１の稜線近傍部分のみに形成してもよい。

このような研磨痕を有するカッターホイール２０を用いて多層基板を切断する切断工程について説明する。まず図６（ａ）に示すように多層基板１０を第１層１１を上面にしてテーブル４０上に配置し、その上部にＣＯ_２レーザが照射できる図示しない加工ヘッドを移動させる。テーブル４０と加工ヘッドは相対的に移動自在とする。そして多層基板１０の第１層１１のＰＥＴ層に所望の切断予定ラインに沿って矢印に示すようにＣＯ_２レーザを照射し、加工ヘッドとテーブル４０を相対的に移動させ切削する。こうすれば図６（ａ）に示すように第１層１１とその下部の接着層１４は切断され、溝４１を形成することができる。そして図６（ｂ）に示すようにこの溝４１内に前述したカッターホイール２０を挿入し、刃先２１の先端部を所望の切断ラインに合わせて所定の荷重をかけ、接着層１５を貫通して最下層の第３層１３の内部までスリットを形成できるように押し込んでカッターホイール２０を転動させる。こうすれば図６（ｂ）に示すように溝４１の下に第２層を完全に分断するスリット４２を形成することができる。ここでカッターホイール２０の傾斜面２３，２４には同心円状の研磨痕２５が形成されているので、傾斜面２３，２４の表面に接着層１５に存在する接着剤がほとんど付着することがない。さらに、研磨痕２５が同心円状に形成されているため、カッターホイールの２０の傾斜面２３，２４に接着剤がわずかに付着したとしても、研磨痕２５に保持されることにより多層基板１０の表面には付着しにくくなる。このためカッターホイール２０を転動させても付着した接着剤が多層基板１０の他の部分に転写されにくくなる。

次いで図６（ｃ）に示すように多層基板１０を反転させる。更に図６（ｄ）に示すように切断ラインに合わせて溝４１の真上からＣＯ_２レーザ光を照射する。そして第３層１３に一定幅の溝４３を形成する。こうすれば既にスリット４２が形成されているため多層基板１０を分断することができる。このように第１層１１及び第３層１３はＣＯ_２レーザ光を照射して切断するが、第２層１２の切断にカッターホイール２０を用いるため、多層基板１０に対して異なる種類のレーザ光を照射することによる熱影響を抑制することができる。

尚この実施の形態では第１層，第３層をＰＥＴ層とし、第２層をポリイミド層としているが、複数の異なった材質の樹脂基板が積層され、その間が接着剤で接着されている多層基板であればこの発明を適用することができる。

又本実施の形態では第１～第３層までの３層構造の多層基板について説明しているが、２層の樹脂基板を樹脂層で接続した多層基板についても本発明を適用することができる。この場合には図６（ｂ）～（ｄ）に示すようにまずカッターホイールで最下層に達するまでスリットを形成した後、反転させてレーザ光を照射することで多層基板を切断することができる。いずれの場合にも多層基板は１種類のレーザ光とカッターホイールとで切断することができる。

次に本発明の具体的な実施例について説明する。この実施例１によるカッターホイールとして同心円状の研磨痕を有し、直径Ｄが１０ｍｍ、刃先角度αが３０°のカッターホイールを用いた。また放射状の研磨痕を有し直径Ｄが６ｍｍのカッターホイールを用いた場合を実施例２とし、放射状の研磨痕を有し、直径Ｄが１０ｍｍのカッターホイールを用いた場合を実施例３とした。そして本発明の効果を確認するために、切断する多層基板はポリイミド層（膜厚２０μｍ）とＰＥＴ層（膜厚１００μｍ）、その間の接着層のみを有する２層の基板を用いた。まずポリイミド層を上面、ＰＥＴ層を下面としてテーブル上に配置し、上記３種類のカッターホイールでＰＥＴ層の深さの１／２近くまで到達するように、押し込み量を０．０８ｍｍに設定した。走査速度を３００ｍｍ／秒、押し付け圧力を０．２ＭＰａとしてカッターホイールでＰＥＴ層まで達するようにスリットを形成した。

次いで基板を反転させてスリットが形成されたラインに沿ってＣＯ_２レーザを照射し、ＰＥＴ層を切断した。

本実施例１～３の切断方法においては、いずれもカッターホイールを用いてポリイミド層を切断している。これにより、ＰＥＴ層の切断に用いるＣＯ_２レーザとは異なる種類のレーザ光を照射する場合と比較して、ポリイミド層及びＰＥＴ層への熱影響を抑制し、基板の品質の低下を抑制することができる。

さらに、本実施例１のカッターホイールを用いた場合には、図７に示すようにほとんど傾斜面に接着剤が付着しておらず、カッターホイールを転動させても基板の表面に接着剤の付着が見られなかった。一方、実施例２，３のカッターホイールを用いた場合には、夫々図８，９に示すように傾斜面の基板に食い込んだ部分及びその上部には接着剤が付着した。
このようにカッターホイールの傾斜面に形成される研磨痕を同心円状とすることで、カッターホイールに接着剤が付着しにくく、基板の上面に接着剤が露出したり、他の部分に転写されてしまうということがなくなる。したがって、実施例１のカッターホイールは、接着層までカッターホイールを貫通させることで多層基板を確実に切断する場合に、切断品質をさらに向上させることができる。

本発明は中間層に接着剤層を有する多層基板をカッターホイールを用いて切断する場合に有用に使用することができる。

１０多層基板
１１第１層（ＰＥＴ層）
１２第２層（ポリイミド層）
１３第３層（ＰＥＴ層）
１４，１５接着層
２０カッターホイール
２１刃先部
２２貫通孔
２３，２４傾斜面
２５研磨痕
４０テーブル
４１，４３溝
４２スリット

Claims

外周部分に断面Ｖ字形の傾斜面を有する円板状のカッターホイールであって、
前記カッターホイールは、前記V字形の傾斜面の頂角が２０～５０°であり、
前記傾斜面はカッターホイールの中心軸と一致する同心円状の研磨痕を有し、
前記傾斜面の算術表面粗さＲａは、０．０４μｍ～０．１μｍとするカッターホイール。
請求項１記載のカッターホイールを用い、少なくとも２層の樹脂基板が接着層を介して積層された多層基板を切断する切断方法であって、
多層基板のうち最下層を下面にしてテーブル上に配置し、
上面より前記最下層に達するまで前記カッターホイールを転動させて切断ラインに沿ってスリットを形成し、
前記多層基板を反転させ、
前記切断ラインを含むようにレーザ光を照射して前記最下層を切断することにより前記多層基板を切断する多層基板の切断方法。
請求項１に記載のカッターホイールを用い、第１層、第２層および第３層の樹脂基板が接着層を介して順に積層された多層基板を切断する切断方法であって、
多層基板のうち前記第３層を下面にしてテーブル上に配置し、
前記多層基板の切断ラインに沿って前記第１層にレーザ光を照射して溝を形成し、
前記第３層に達するまで前記カッターホイールを転動させて前記溝内で切断ラインに沿って前記第２層にスリットを形成し、
前記多層基板を反転させ、
前記切断ラインを含むようにレーザ光を照射して前記第３層を切断することにより前記多層基板を切断する多層基板の切断方法。