JP2010222021A - 粘着保持トレー - Google Patents

Abstract

【課題】粘着層の変形に支障を来たすことが少なく、電子部品の保持を容易にし、しかも、電子部品の面粗度に応じて粘着層の厚さや柔軟性を考慮する必要のない粘着保持トレーを提供する。
【解決手段】平面円形のトレー１と、このトレー１の平坦な表面２に周縁部が粘着固定されて半導体デバイス５を着脱自在に粘着保持する可撓性の粘着層１０と、トレー１の中心部に穿孔されて粘着層１０に被覆される真空防止孔１４とを備える。また、トレー１の表面２と粘着層１０の対向面に非密着加工をそれぞれ施し、粘着層１０を非シリコーン系の材料により形成してそのトレー１の表面２に対する粘着固定部を半導体デバイス５の粘着保持領域１３の外側とする。従来のトレー１の凸部を省略するので、半導体デバイス保持の困難化に伴い、輸送中の振動や衝撃で半導体デバイス５が衝突して欠け、割れが生じたり、パーティクルや異物が発生するのを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップや半導体デバイスに代表される電子部品の保持、管理、搬送、輸送等の際に使用される粘着保持トレーに関するものである。

従来、高価で微小な半導体デバイスを搬送する場合には図示しないが、トレーの区画壁に区画された収納穴に半導体デバイスを収納して搬送・輸送するのが一般的である。しかしながら、トレーの収納穴に半導体デバイスを単に収納すると、輸送中の振動や衝撃で区画壁に半導体デバイスが衝突してチッピングと呼ばれる欠け、割れが生じたり、あるいは区画壁を半導体デバイスが削ってパーティクルや異物を発生させ、これらが半導体デバイスに付着してパッケージ工程でボイドを発生させたり、接続不良等を引き起こすという問題がある。

係る問題を解決する手段として、トレーの表面にシリコーンゲル材料からなる微粘着層の積層された粘着トレーが提案されている。この粘着トレーは、表面に流動性のゲル未硬化物が塗布され、このゲル未硬化物が室温あるいは６０℃〜７０℃程度の温度で加温されて硬化することにより構成されており、微粘着層に半導体デバイスが着脱自在に密着し、搬送・輸送後のパッケージ組立や基板実装等の際、微粘着層から半導体デバイスがピンセット等によりピックアップされる（特許文献１、２参照）。

しかしながら、係る粘着トレーを使用する場合、半導体デバイスが厚さ１００μｍ以下の薄く脆いチップ型のときには、微粘着層から半導体デバイスをピックアップする際、半導体デバイスが破損するおそれがある。

係る弊害を解消するため、トレーの表面にシリコーンゲル材料からなる微粘着層の周縁部を接着してこれらの間にはメッシュ網を介在させ、トレーには減圧孔を穿孔し、この減圧孔により、微粘着層とメッシュ網とに区画された空間の空気を排気するとともに、微粘着層をメッシュ網に沿わせて凹凸に変形させることにより、薄く脆い半導体デバイスをピックアップする方法が提案されている（特許文献３参照）。

しかし、シリコーンゲル材料は、オイルや低分子シロキサン等を相当量含有するので、微粘着層から半導体デバイスをピックアップする際、低分子シロキサン等が半導体デバイスに移行して付着し、この結果、半導体デバイスの導通不良を招くおそれがある。

係る弊害を改善すべく、シリコーンゲル材料からなる微粘着層に代え、アクリルゲルやウレタンゲル、あるいはエチレン‐アクリル酸エステルコポリマーからなるエラストマー、ポリプロピレンにゴムが分散したエラストマー等、いわゆるポリオレフィン系エラストマーからなるフィルムを微粘着層としてトレーの表面に積層する方法が検討されている。

また、係るフィルムとトレーの表面との間にメッシュ網を介在させ、トレーに減圧孔を穿孔し、この減圧孔により、微粘着層とメッシュ網とに区画された空間の空気を排気するとともに、微粘着層をメッシュ網に沿わせて凹凸に変形させることにより、半導体デバイスをピックアップする方法が提唱されている。さらに、メッシュ網の高さバラツキに伴い、半導体デバイスのピックアップに支障を来たすのを未然に防止するため、トレーの成形時に複数の凸部を一体形成し、メッシュ網を省略して高さバラツキに伴う不都合を解消する方法も提唱されている（特許文献４参照）。

特開平０７‐２９７３０６号公報 特開２０００‐１０９１７０号公報 特開平０２‐４１９０７号公報 特開平０７‐２５０７３８号公報

しかし、係るフィルムを繰り返して使用する場合には、フィルムが伸びてメッシュ網の凹凸に倣い、フィルムの変形に支障を来たすことがある。また、トレーの成形時に凸部を一体形成する場合、凸部以外の凹部のフィルムが弛んで低くなり、半導体デバイス保持の困難化により、輸送中の振動や衝撃で半導体デバイスが衝突して欠け、割れが生じたり、パーティクルや異物が発生するという問題が生じる。さらに、ポリオレフィン系エラストマーからなるフィルムを使用する場合、半導体デバイスの密着状態により剥離力が大きく異なるため、半導体デバイスの密着面の面粗度に応じてフィルムの厚さや柔軟性を選択しなければならない。

本発明は上記に鑑みなされたもので、粘着層の変形に支障を来たすことが少なく、電子部品の保持を容易にし、しかも、電子部品の面粗度に応じて粘着層の厚さや柔軟性を考慮する必要のない粘着保持トレーを提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、トレーと、このトレーの平坦な表面に部分的に固定されて電子部品を着脱自在に粘着保持する可撓性の粘着層と、トレーに設けられて粘着層に被覆される真空防止孔とを含み、トレーの表面と粘着層の対向面のうち少なくともいずれか一方に非密着加工を施し、粘着層を非シリコーン系の材料により形成してそのトレー表面に対する固定部を電子部品の粘着保持領域の外側としたことを特徴としている。

なお、トレーの表面と粘着層との間に隙間を形成し、この隙間と真空防止孔とを連通（連なり通す）させることができる。
また、粘着層を略２〜２０％延伸し、この延伸した粘着層の周縁部をトレーの表面に固定することが好ましい。

ここで、特許請求の範囲におけるトレーは、透明、不透明、半透明を特に問うものではない。このトレーは、平面視円形、楕円形、矩形、多角形等に適宜形成される。また、非密着加工は、トレーの表面に施しても良いし、粘着層の対向面に非密着加工を施しても良く、さらには、トレーの表面と粘着層の対向面とにそれぞれ施すこともできる。粘着層の電子部品用の粘着保持領域は、粘着層の周縁部を除く大部分の領域であることが好ましい。電子部品には、少なくとも単数複数の半導体ウェーハ、半導体チップ、半導体デバイス、回路素子等が含まれる。さらに、真空防止孔は、必要に応じ、単数複数設けることができる。

本発明によれば、粘着層に電子部品を粘着保持させる場合には、粘着層の粘着保持領域に電子部品を適宜押圧すれば、粘着層に電子部品を粘着保持し、管理、搬送、輸送等することができる。この際、粘着層が略平面なので、電子部品の保持面積を最大限に確保することができ、電子部品の良好な粘着保持が可能となる。

これに対し、粘着層の電子部品を剥離する場合には、粘着層の粘着保持領域に粘着保持された電子部品に吸着装置を接近させ、電子部品に吸着装置を干渉させた後、吸着装置を駆動すれば良い。すると、電子部品は、吸着装置に吸着され、吸着装置の上昇に伴い粘着層を上方に引っ張りつつ上昇し、その後、粘着層から剥離される。

粘着層が引っ張られ、変形すると、外部の気体が真空防止孔を経由してトレーと粘着層との隙間に流入するので、粘着層の変形や電子部品の剥離に支障を来たすことが少ない。また、電子部品の粘着保持領域の外側がトレーの表面に固定されるので、粘着層の撓みを最小限に抑制することができる。したがって、例えトレーを上下逆に反転しても、電子部品が脱落するのを防ぐことが可能になる。

本発明によれば、粘着層の変形に支障を来たすことが少なく、電子部品の保持を容易にすることができるという効果がある。また、電子部品の面粗度に応じて粘着層の厚さや柔軟性を考慮する必要がないという効果がある。

また、トレーの表面と粘着層との間に隙間を形成し、この隙間と真空防止孔とを連通させれば、電子部品が剥離してピックアップされる際、粘着層を容易に変形させることができる。
また、粘着層を略２〜２０％延伸し、この延伸した粘着層の周縁部をトレーの表面に固定すれば、粘着層が弛み、電子部品から粘着層が剥離される方向の力が作用しやすくなるのを防ぐことができる他、粘着層の切断防止を図ることも可能になる。

本発明に係る粘着保持トレーの実施形態における半導体デバイスに吸着装置を近接させる状態を模式的に示す断面説明図である。 本発明に係る粘着保持トレーの実施形態における半導体デバイスが吸着装置に真空吸着された状態を模式的に示す断面説明図である。 図２の吸着装置の上昇に伴い粘着層が上方に引っ張られる状態を模式的に示す断面説明図である。 図３の粘着層から半導体デバイスが剥離されてピックアップされる状態を模式的に示す断面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における粘着保持トレーは、図１ないし図４に示すように、平面円形のトレー１と、このトレー１に粘着固定されて半導体デバイス５を粘着保持領域１３に着脱自在に保持する可撓性の粘着層１０と、トレー１に穿孔されて粘着層１０に被覆される真空防止孔１４とを備え、粘着層１０の半導体デバイス５が負圧式の吸着装置２０により剥離して上方にピックアップされる際、粘着層１０が伸びて変形する。

トレー１は、所定の樹脂を含む成形材料を使用して平面円形の板に成形され、平坦な表面２にアクリル系の両面粘着テープ３が平面略リング形に粘着されており、この両面粘着テープ３上に粘着層１０が粘着固定される。このトレー１の成形材料は、例えば剛性に優れるポリスチレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂に、帯電防止剤（例えば、導電性カーボンやイオン導電性材料等）が選択的に配合されることで調製される。

トレー１の表面２は、粘着層１０の対向面である裏面１１と密着しないよう非密着加工、具体的にはマット加工やエンボス加工等が施され、両面粘着テープ３を僅かな隙間を介して包囲する周壁４が平面リング形に突設されており、この周壁４が粘着層１０を位置決めする。

粘着層１０は、非シリコーン系の成形材料を使用して弾性変形可能な平面円形の薄膜に成形され、裏面１１に、トレー１の表面２と密着しないよう非密着加工、具体的にはマット加工等が施されており、トレー１の両面粘着テープ３上に裏面１１の周縁部が粘着固定されることにより、トレー１の表面２に僅かな隙間１２を介して対向する。この粘着層１０の成形材料としては、アクリルゲルやウレタンゲル、あるいはエチレン‐アクリル酸エステルコポリマーからなるエラストマー、ポリプロピレンにゴムが分散したエラストマー等、いわゆるポリオレフィン系エラストマーがあげられる。

粘着層１０は、中央部を含む大部分が半導体デバイス５用の粘着保持領域１３とされ、周壁４との間に空気流通用の僅かな隙間を区画形成するとともに、この隙間がトレー１の表面２との隙間１２に連通しており、これらの隙間１２により、真空防止孔１４の有無にかかわらず、半導体デバイス５の剥離時に上下方向に容易に変形するよう機能する。また、粘着層１０は、半導体デバイス５の粘着保持、生産性、変形性等を容易化する観点から、厚さが２０〜２００μｍ、引張り破断強度が５ＭＰａ以上、引張り破断伸びが５００％以上、曲げ弾性率が１０〜１００ＭＰａの範囲に調整される。

粘着層１０は、半導体デバイス５の大きさや重量に左右されるものの、半導体デバイス５の脱落防止の観点からトレー１の両面粘着テープ３上に略２〜２０％延伸された状態で粘着固定されることが好ましい。これは、２％未満の延伸の場合には、粘着層１０が弛むことにより、粘着層１０の周縁部と半導体デバイス５との形成する角度が大きくなり、半導体デバイス５から粘着層１０が剥離される方向の力が作用しやすくなるので、好ましくないからである。

逆に、粘着層１０が２０％を超えて延伸される場合には、粘着層１０が切れ易くなり、しかも、粘着層１０に強度向上用のフィラーが添加される場合には、粘着層１０の表面が粗くなり、半導体デバイス５が密着しにくくなるからである。

このように粘着層１０は、トレー１の両面粘着テープ３に略２〜２０％延伸された状態で粘着固定されることにより、トレー１が上下逆に反転されても下方に弓なりに撓むことがない。したがって、粘着層１０の周縁部と半導体デバイス５とが形成する角度が０°に近い角度となり、半導体デバイス５から粘着層１０が剥がれにくくなるので、粘着層１０からの半導体デバイス５の脱落を有効に防止することができる。

粘着層１０の粘着力は、半導体デバイス５を粘着保持し、垂直上方に持ち上げたときの力で測定する場合、少なくとも半導体デバイス５の重量よりも大きな保持力であることが好ましい。これは、半導体デバイス５の重量よりも小さい保持力の場合には、トレー１が上下逆に反転されたとき、半導体デバイス５がその自重で剥がれてしまうからである。

真空防止孔１４は、トレー１の中心部に丸い貫通孔として穿孔されてトレー１と粘着層１０との間の隙間１２に連通し、この隙間１２に外部の空気（図の矢印参照）を流入させることにより、隙間１２が真空になるのを防止するよう機能する。係る空気の流入により、半導体デバイス５が剥離してピックアップされる際、粘着層１０が容易に変形することとなる。

上記構成において、粘着層１０に半導体デバイス５を粘着保持させる場合には、粘着層１０の表面の粘着保持領域１３に半導体デバイス５を適宜押圧すれば、粘着層１０に半導体デバイス５を粘着保持し、管理、搬送、輸送することができる。この際、粘着層１０が凹凸のない平坦な平面なので、半導体デバイス５の保持面積を最大限に確保することができ、半導体デバイス５の確実な粘着保持が可能となる。また、トレー１の表面２にメッシュ網や凹凸が何ら存在しないので、平坦な粘着層１０を繰り返し使用することができる。

これに対し、粘着層１０の半導体デバイス５を剥離してピックアップする場合には、粘着層１０の粘着保持領域１３に粘着保持された半導体デバイス５に吸着装置２０を下降近接（図１参照）させ、半導体デバイス５に吸着装置２０を嵌合した後、吸着装置２０をバキュームして上昇させれば良い。すると、半導体デバイス５は、吸着装置２０に真空吸着され（図２参照）、吸着装置２０の上昇に伴い粘着層１０を上方に引っ張りつつ上昇（図３参照）し、その後、粘着層１０の粘着保持領域１３から剥離されて上方にピックアップされることとなる（図４参照）。

この際、粘着層１０が上方に引っ張られ、変形すると、外部の空気が真空防止孔１４を経由してトレー１と粘着層１０との隙間１２に流入する（図２、図３参照）ので、粘着層１０の変形や半導体デバイス５の円滑な剥離に何ら支障を来たすことがない。また、半導体デバイス５の粘着保持領域１３の外側である粘着層１０の周縁部がトレー１の表面２に粘着固定されているので、粘着層１０の撓みを最小限に抑制することができる。したがって、トレー１を上下逆に反転しても、半導体デバイス５が脱落するのを有効に防止することができる。

上記構成によれば、粘着保持トレーに区画壁が存在しないので、輸送中の振動や衝撃で区画壁に半導体デバイス５が衝突して欠け、割れが生じたり、区画壁を半導体デバイス５が削ってパーティクルや異物を発生させ、これらが半導体デバイス５に付着してパッケージ工程でボイドを発生させたり、接続不良等を引き起こすのを有効に防止することができる。また、粘着層１０が平坦なので、例え半導体デバイス５が厚さ１００μｍ以下の薄く脆いチップ型の場合でも、半導体デバイス５が破損するおそれを払拭することができる。

また、粘着層１０にシリコーンゲル材料を使用しないので、低分子シロキサン等が半導体デバイス５に移行して付着し、半導体デバイス５の導通不良を招くおそれがない。また、メッシュ網の省略により、粘着層１０を繰り返して使用しても、メッシュ網の凹凸に倣い、粘着層１０の変形に支障を来たすのを防ぐことが可能になる。また、従来のトレー１の凸部を省略するので、半導体デバイス保持の困難化に伴い、輸送中の振動や衝撃で半導体デバイス５が衝突して欠け、割れが生じたり、パーティクルや異物が発生するのを防止することが可能になる。さらに、半導体デバイス５の密着面の面粗度に応じ、粘着層１０の厚さや柔軟性を考慮する必要がない。

なお、上記実施形態ではトレー１にリング形の両面粘着テープ３を粘着し、この両面粘着テープ３に粘着層１０を粘着固定したが、トレー１に複数の両面粘着テープ３を粘着し、この複数の両面粘着テープ３に粘着層１０を粘着固定しても良い。また、トレー１に粘着層１０を各種の接着剤や粘着剤により接着しても良いし、超音波ウェルダー等により熱溶着しても良い。

また、粘着層１０に、半導体デバイス５等の電子部品の整列を容易にする位置決めパターンをマトリクス形等に印刷しても良い。さらに、上記実施形態では半導体デバイス５の粘着保持領域１３の外側である粘着層１０の周縁部をトレー１の表面２に固定したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、粘着保持領域１３の外側であれば、粘着層１０の周縁部以外の部分をトレー１の表面２に固定しても良い。

１ トレー
２ 表面
３ 両面粘着テープ
５ 半導体デバイス（電子部品）
１０ 粘着層
１１ 裏面
１２ 隙間
１３ 粘着保持領域
１４ 真空防止孔

Claims (3)

1. トレーと、このトレーの平坦な表面に部分的に固定されて電子部品を着脱自在に粘着保持する可撓性の粘着層と、トレーに設けられて粘着層に被覆される真空防止孔とを含み、トレーの表面と粘着層の対向面のうち少なくともいずれか一方に非密着加工を施し、粘着層を非シリコーン系の材料により形成してそのトレー表面に対する固定部を電子部品の粘着保持領域の外側としたことを特徴とする粘着保持トレー。
2. トレーの表面と粘着層との間に隙間を形成し、この隙間と真空防止孔とを連通させるようにした請求項１記載の粘着保持トレー。
3. 粘着層を略２〜２０％延伸し、この延伸した粘着層の周縁部をトレーの表面に固定した請求項１又は２記載の粘着保持トレー。

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