JP2013201313A - ワーク剥離装置および剥離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱発泡シートを介して互いに貼り合わされた第１及び第２の基板を含むワークを熱処理して第１の基板から第２の基板を剥離する際、熱発泡シートを面内で均一に加熱すると共に、剥離後の基板の反りを防止する。
【解決手段】ワーク剥離装置１０は、ワーク１を吸着保持する吸着プレート１１と、ワーク１を加熱する加熱手段及びワーク１を吸着する吸着手段を有する加熱テーブル１２とを備える。吸着プレート１１は、ワーク１の第１の基板側の第１の主面を吸着保持して加熱テーブル１２上に搬送し、吸着プレート１１の吸着面を接触させたままワーク１を加熱テーブル１２上に載置して、ワーク１の第２の基板側の第２の主面を加熱する。吸着プレート１１はさらに、加熱テーブル１２上で加熱されることで熱発泡シートの粘着力が低下又は消滅し、かつ加熱テーブル１２側からも吸着されたワーク１を吸着保持して持ち上げて、ワーク１から第２の基板を剥離する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワーク剥離装置および剥離方法に関し、特に、熱発泡シートによって接着された基板を剥離する装置および剥離方法に関するものである。

電子回路の実装基板として多層基板が広く用いられている（例えば特許文献１参照）。多層基板は、絶縁層と配線層とを交互に積層してなるプリント配線基板であり、基板の表裏面のみならず内層にも配線層を有することにより、配線の高密度化、ひいては電子部品の高密度実装が可能である。

近年、電子機器の低背化に伴い、多層基板にも薄型化が求められている。しかし、多層基板を薄くしていくとハンドリングが難しくなり、また強度不足によって加工時の応力にも耐えられない。そのため、薄型な多層基板の製造では、十分な強度を持つ支持基板上に基材を貼り付け、強度を確保した上で加工する方法が採用されている。

所定の加工を終えた多層基板は支持基板から剥離されるが、剥離を容易にするため、支持基板と多層基板との接着には熱発泡シートが好ましく用いられる（特許文献２参照）。従来、支持基板から多層基板を剥離する場合には、支持基板上に形成された多層基板からなるワークを恒温槽内にセットした後、熱発泡シートの発泡温度である２００℃以上に加熱することで両者を分離させていた。

特開２００７−１８８９８６号公報 特開２００９−４０９３０号公報

しかしながら、恒温槽内では槽内を均一な温度に制御することが難しく、これにより基板面内の温度ムラが発生し、熱発泡シートが均一に発泡せず、被着体である多層基板を均一に剥離できない場合がある。また、多層基板の表裏面の線膨張係数の違いから、剥離後の多層基板に反りが発生していた。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、熱発泡シートを介して貼り付けられた多層基板を支持基板から剥離する際、熱発泡シートを面内で均一に加熱すると共に、剥離後の多層基板の反りを防止することが可能なワーク剥離装置及び剥離方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によるワーク剥離装置は、熱発泡シートを介して互いに貼り合わされた第１及び第２の基板を含むワークを熱処理して前記第１の基板から前記第２の基板を剥離するものであって、前記ワークを吸着保持する吸着プレートと、前記ワークを加熱する加熱手段及び前記ワークを吸着する吸着手段を有する加熱テーブルとを備え、前記吸着プレートは、前記ワークの前記第１の基板側の第１の主面を吸着保持して前記加熱テーブル上に搬送し、前記吸着プレートの吸着面を接触させたまま前記ワークを前記加熱テーブル上に載置して、前記ワークの前記第２の基板側の第２の主面を加熱し、前記加熱テーブル上で加熱されることで前記熱発泡シートの粘着力が低下又は消滅し、かつ前記加熱テーブル側からも吸着された前記ワークを吸着保持して持ち上げて、前記ワークから前記第２の基板を剥離することを特徴とする。

また、本発明によるワーク剥離方法は、熱発泡シートを介して互いに貼り合わされた第１及び第２の基板を含むワークを熱処理して前記第１の基板から前記第２の基板を剥離する方法であって、前記ワークの前記第１の基板側の主面を吸着プレートによって吸着保持する工程と、前記ワークを前記加熱テーブル上に搬送し、前記吸着プレートによる吸着面を前記ワークの前記主面に接触させた状態のまま前記ワークを前記加熱テーブル上で加熱して、前記熱発泡シートの粘着力を低下又は消滅させる工程と、前記加熱テーブル上で加熱された前記ワークの両面を吸着保持しながら前記吸着プレートを持ち上げて、前記ワークから前記第２の基板を剥離する工程とを備えることを特徴とする。

熱発泡シートを介して貼り付けられた第１の基板を第２の基板から剥離する際、熱発泡シートを第２の基板側から面内で均一に加熱して発泡分離させることができる。また、加熱時及び冷却直後には吸着プレートによって平面が規制されるので、冷却による反りの発生を抑制することができる。

前記ワークを冷却する冷却テーブルをさらに備え、前記吸着プレートは、前記加熱テーブル上で加熱されて前記第２の基板が剥離された前記ワークを前記冷却テーブルに搬送して載置することが好ましい。第２の基板が剥離されたワークを冷却テーブル上に搬送して載置し、冷却テーブル上で冷却することにより、吸着プレートから切り離された後も冷却テーブル上で冷却することができる。したがって、剥離後の第１の基板の反りを防止することができる。

前記冷却テーブルは水冷構造を有することが好ましい。この構成によれば、剥離後の第１の基板を効率良く冷却し、これにより剥離後の反りを確実に防止することができる。

前記吸着プレートは、前記ワークを前記冷却テーブル上で吸着保持して前記加熱テーブル上に搬送することが好ましい。この構成によれば、分離後の冷却に用いる冷却テーブルを準備テーブルとして用いることができる。また、冷却テーブルの温度は水冷されることで比較的安定しているため、ワークを最初に冷却テーブル上に置くことで、工程開始時のワークの温度を一定にすることができ、加熱温度や加熱時間を一定にすることができる。

前記加熱テーブルは、前記吸着プレートよりも弱い吸引力で前記ワークを吸着することが好ましい。この構成によれば、吸着プレートによる吸着がはずれることを防止しつつ、上下両方からの吸引力によって第１の基板と第２の基板とを確実に分離させることができる。

前記第１の基板は多層基板であり、前記第２の基板は金属製の支持基板であることが好ましい。薄型な多層基板は金属製の支持基板上に搭載された状態で加工され、加工後には支持基板から剥離されることから、本発明によるワーク剥離装置を用いることにより、多層基板の反りを防止しつつ、熱発泡シートを面内で均一に加熱して発泡分離させることができる。

前記多層基板は、絶縁層と配線層とを交互に積層してなり、前記絶縁層は、芯材に樹脂を含浸させてなるコア基板と、前記コア基板上に積層された樹脂層からなる少なくとも一層のビルドアップ層とを含むことが好ましい。このような多層基板は、表裏面の線膨張係数が異なることから、加熱時の基板の反りが大きい。しかし、本発明によるワーク剥離装置を用いることにより、多層基板の反りを防止しつつ、熱発泡シートを面内で均一に加熱して発泡分離させることができる。

本発明によれば、熱発泡シートを介して互いに貼り合わされた第１及び第２の基板を含むワークを熱処理して第１の基板から第２の基板を剥離する際、熱発泡シートを面内で均一に加熱すると共に、剥離後の基板の反りを防止することが可能なワーク剥離装置及び剥離方法を提供することができる。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるワーク剥離装置の処理対象であるワークの構造を示す略断面図である。 図２は、本発明の好ましい実施形態によるワーク剥離装置の構成を示す模式図である。 図３は、ワーク１の剥離工程を説明するための模式図である。 図４は、ワーク１の剥離工程を説明するための模式図である。 図５は、ワーク１の剥離工程を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本実施形態によるワーク剥離装置の処理対象であるワークの構造を示す略断面図である。

図１に示すように、ワーク１は、支持基板２上に多層基板３が貼り付けられたものである。支持基板２と多層基板３との接着には熱発泡シート７が用いられている。支持基板２の材料は、特に限定されるものではないが、ニッケルやステンレスなどの金属板を用いることができる。支持基板２の厚さは、必要な機械的強度が確保される限り特に限定されないが、例えば５０〜２０００μｍ程度に設定すればよい。

多層基板３は、絶縁層４と配線層５とを交互に積層してなるプリント配線基板である。多層基板３には、絶縁層４を貫通して上下の配線層どうしを電気的に接続するスルーホール電極６が設けられている。多層基板３にはチップキャパシタや半導体ＩＣチップなどのチップ部品が表面実装されていてもよい。また、多層基板３の内部には半導体ＩＣチップが埋め込まれていてもよい。

本実施形態による多層基板３は、いわゆるビルドアップ工法により製造された基板であり、コア基板４ａとビルドアップ層４ｂとを有している。コア基板４ａは、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させてなる芯材（ガラスエポキシ基板）の表裏面に導体層が形成されたものである。ビルドアップ層４ｂは、未硬化又は半硬化状態の熱硬化性樹脂層と導体層との積層シートをコア基板４ａ上に重ねて熱圧着した後、導体層をパターニングすることにより形成することができる。

電子機器の低背化に対応するため、本実施形態による多層基板３は非常に薄く、例えば１ｍｍ以下の厚さを有している。多層基板３を薄くするためには、コア基板４ａを薄くする必要がある。しかし、コア基板４ａを薄くすると、実用に供する基板強度を確保することができず、スルーホール電極６やビルドアップ層４ｂの形成が困難となる。また、一枚の大きな基板から多数の基板を取得する集合基板では、集合基板の厚みに比べて平面方向の面積が大きく、基板強度が大幅に不足し、製造上の取り扱いが非常に難しくなる。そのため、薄型な多層基板３の製造では、コア基板４ａを支持基板２に貼り付けて補強した上で加工を進め、多層基板３が完成した後に支持基板２を除去する方法が採用されている。

上記のように、多層基板３と支持基板２とは熱発泡シート７を介して互いに貼り合わされている。特に限定されるものではないが、熱発泡シート７は、熱膨張型微小球を有する熱膨張性粘着剤層を備えた加熱剥離型粘着シートである。具体的には、日東電工株式会社製の商品名「リバアルファ」や「リバクリーン」を挙げることができる。熱発泡シートは、加熱することにより粘着力が低下又は消滅するので、被着体を容易に剥離させることができる。以下、ワーク１の多層基板から支持基板を剥離する方法について詳細に説明する。

図２は、本発明の好ましい実施形態によるワーク剥離装置の構成を示す模式図である。

図２に示すように、このワーク剥離装置１０は、ワーク１を吸着保持する吸着プレート１１と、ワーク１を加熱する加熱テーブル１２と、ワーク１を冷却する冷却テーブル１３とを備えている。

吸着プレート１１はワーク１の主面に接触する吸着面１１ａを有し、吸着面１１ａには多数の小さな通気孔１１ｂが設けられている。通気孔１１ｂはバキューム装置１１ｃに接続されている。ワーク１を吸着面１１ａに接触させて通気孔１１ｂから吸引することにより、ワーク１の全面が吸着プレート１１に吸着保持される。特に限定されないが、通気孔１１ｂの直径は０．８〜１．０ｍｍであることが好ましい。

吸着プレート１１の吸着面１１ａはワーク１の主面よりも広いことが好ましい。この構成によれば、ワーク１の全面を吸着面１１ａに接触させることができる。したがって、後述する熱剥離工程においてワーク１の面内を均一に矯正することができ、これによりワーク１の反りを確実に抑制することができる。

吸着プレート１１は搬送機構１４によって駆動されて冷却テーブル１３と加熱テーブル１２との間を移動する。特に限定されないが、搬送機構１４は、垂直方向及び水平方向に駆動するシリンダ機構からなる。シリンダの出力調整はレギュレータにて行われ、速度調整はスピードコントローラにて行われる。

加熱テーブル１２は加熱手段を有している。加熱テーブル１２の温度は、ワーク１の熱発泡シートを剥離状態にすることができる温度に加熱できればよく、通常は３００℃以下である。特に限定されないが、熱源にはカートリッジヒーターを用いることが好ましい。加熱テーブル１２の温度は温度調整機能によって制御される。

また、加熱テーブル１２はワーク１の吸着手段を有している。加熱テーブル１２はワーク１の主面に接触する吸着面１２ａを有し、吸着面１２ａには多数の小さな通気孔１２ｂが設けられている。通気孔１２ｂはバキューム装置１２ｃに接続されている。

ワーク１が載置されたとき、ワーク１は加熱テーブル１２からの熱によって加熱される。さらにワーク１の支持基板２側の主面（第２の主面）は、加熱テーブル１２からの吸引力によって吸着される。このとき、加熱テーブル１２は吸着プレート１１よりも少し弱い吸引力で吸引することが好ましい。ワーク１の両面を吸着保持した状態で吸着プレート１１を上昇させて、ワーク１を上下方向に引っ張ることにより、ワーク１から支持基板２を剥離させる。熱発泡シート７が所定の剥離温度に達した時点でワーク１の多層基板３が熱発泡シート７との界面から剥離するので、支持基板２と多層基板３とを容易に分離することができる。

冷却テーブル１３は水冷機構１３ａを有しており、外部から供給される冷却水によって強制的に冷却される。冷却水には常温水を用いればよい。冷却テーブル１３は主に剥離処理後のワーク１の冷却に用いられるが、本実施形態においては、吸着プレート１１が剥離処理前のワーク１をハンドリングする際の作業テーブルとしても用いられる。冷却されたワーク１の取り出しや冷却テーブル１３上へのワーク１のセットは、手作業で行ってもよく、機械作業で自動的に行ってもよい。冷却テーブル１３の温度は温度調整機能によって制御されてもよいが、制御されなくてもかまわない。また、本実施形態による冷却テーブル１３は、吸着機能を有しないが、加熱テーブル１２と同様の吸着機能を設けてもかまわない。

図３及び図４は、ワーク１の剥離工程を説明するための模式図である。また、図５は、ワーク１の剥離工程を示すフローチャートである。

図３〜図５に示すように、ワーク１の剥離工程では、まず冷却テーブル１３上にワーク１をセットする（図３（ａ）、ステップＳ１１）。このとき、ワーク１は多層基板３側の主面（第１の主面）が上向きの状態でセットされる。また、吸着プレート１１は冷却テーブル１３の上方の退避位置にある。加熱テーブル１２は熱発泡シートを剥離状態にできる所定の温度に維持されているが、吸引動作は停止している。

次に、吸着プレート１１を降下させてワーク１を吸着保持する（図３（ｂ）、ステップＳ１２）。そして、吸着プレート１１を上昇させてワーク１を持ち上げ、そのまま加熱テーブル１２の上方に移動する（図３（ｃ）、ステップＳ１３）。

次に、吸着プレート１１を降下させてワーク１を加熱テーブル１２に接触させる（図３（ｄ）、ステップＳ１４）。このとき吸着プレート１１はワーク１の吸着保持状態を維持してもよく、一時的に解除してもよいが、ワーク１と吸着プレート１１との接触状態は維持される。ワーク１が加熱テーブル１２と接触することによりワーク１は加熱され、熱発泡シートの粘着性は低下又は消滅する。

次に、吸着プレート１１と加熱テーブル１２の両側からワーク１を吸着保持した状態で吸着プレート１１を上昇させてワーク１を持ち上げることにより、ワーク１から支持基板２を剥離する（図４（ａ）、ステップＳ１５）。このとき、加熱テーブル１２側の吸引力を吸着プレート１１側よりも強くすることが好ましい。この吸着プレート１１の上昇動作により、ワーク１を熱発泡シートとの界面から分離することができる。

次に、ワーク１を吸着プレート１１で吸着保持したまま冷却テーブル１３側に移動し（図４（ｂ）、ステップＳ１６）、吸着プレート１１を降下させてワーク１を冷却テーブル１３上に載置する（図４（ｃ）、ステップＳ１７）。さらに、吸着プレート１１の吸着状態を解除し、吸着プレート１１を上昇させてワーク１から切り離す（図４（ｄ）、ステップＳ１８）。ワーク１は冷却テーブル１３上で一定時間冷却された後に取り出され、一連の剥離工程が終了する。

以上説明したように、本実施形態によるワーク剥離装置１０は、吸着プレート１１と加熱テーブル１２とでワーク１を挟み込んだ状態でワーク１を加熱して剥離可能状態にし、ワーク１の両面をハンドリングしながら吸着プレート１１を上昇させてワーク１から支持基板を剥離するので、剥離後のワーク１の反りを吸着プレート１１によって規制することができる。また、剥離後のワーク１を水冷式の冷却テーブル１３上に載置することでワーク１を効率よく冷却することができ、ワーク１の反りを抑制することができる。

また本実施形態においては、ワーク１をハンドリングする際の作業テーブルとして冷却テーブル１３を使用するので、専用の作業テーブルを省略することができ、設備の効率化を図ることができる。また、冷却テーブルの温度は水冷されることで比較的安定しているため、ワークを最初に冷却テーブル上に置くことで、工程開始時のワーク１の温度を一定にすることができ、加熱テーブルによる加熱温度や加熱時間のばらつきを抑えることができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明の範囲に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、熱発泡シートによって多層基板が支持基板上に貼り付けられたワークを例に挙げたが、本発明はそのようなワークに限定されるものではなく、熱発泡シートによって貼り付けられた２枚の基板を分離する種々の場合に用いることができる。

また、上記実施形態においては、水冷構造の冷却テーブル１３を用いているが、水冷構造のない冷却テーブル１３を用いることも可能である。例えば、ファンなどによって空冷する方式も可能である。冷却テーブル１３上でワークを吸着保持した後、熱剥離を行っているが、冷却テーブル１３以外の場所でワークの吸着保持を行っても構わない。

１ ワーク
２ 支持基板
３ 多層基板
４ 絶縁層
４ａ コア基板
４ｂ ビルドアップ層
５ 配線層
６ スルーホール電極
７ 熱発泡シート
１０ ワーク剥離装置
１１ 吸着プレート
１１ａ 吸着面
１１ｂ 通気孔
１１ｃ バキューム装置
１２ 加熱テーブル
１２ａ 吸着面
１２ｂ 通気孔
１２ｃ バキューム装置
１３ 冷却テーブル
１３ａ 水冷機構
１４ 搬送機構

Claims (10)

1. 熱発泡シートを介して互いに貼り合わされた第１及び第２の基板を含むワークを熱処理して前記第１の基板から前記第２の基板を剥離するワーク剥離装置であって、
   前記ワークを吸着保持する吸着プレートと、
   前記ワークを加熱する加熱手段及び前記ワークを吸着する吸着手段を有する加熱テーブルとを備え、
   前記吸着プレートは、
   前記ワークの前記第１の基板側の第１の主面を吸着保持して前記加熱テーブル上に搬送し、前記吸着プレートの吸着面を接触させたまま前記ワークを前記加熱テーブル上に載置して、前記ワークの前記第２の基板側の第２の主面を加熱し、
   前記加熱テーブル上で加熱されることで前記熱発泡シートの粘着力が低下又は消滅し、かつ前記加熱テーブル側からも吸着された前記ワークを吸着保持して持ち上げて、前記ワークから前記第２の基板を剥離することを特徴とするワーク剥離装置。
2. 前記ワークを冷却する冷却テーブルをさらに備え、
   前記吸着プレートは、前記加熱テーブル上で加熱されて前記第２の基板が剥離された前記ワークを前記冷却テーブルに搬送して載置する、請求項１に記載のワーク剥離装置。
3. 前記冷却テーブルは水冷構造を有する、請求項２に記載のワーク剥離装置。
4. 前記吸着プレートは、前記ワークを前記冷却テーブル上で吸着保持して前記加熱テーブル上に搬送する、請求項２又は３に記載のワーク剥離装置。
5. 前記加熱テーブルは、前記吸着プレートよりも弱い吸引力で前記ワークを吸着する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のワーク剥離装置。
6. 前記第１の基板は多層基板であり、前記第２の基板は金属製の支持基板である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のワーク剥離装置。
7. 前記多層基板は、絶縁層と配線層とを交互に積層してなり、
   前記絶縁層は、芯材に樹脂を含浸させてなるコア基板と、前記コア基板上に積層された樹脂層からなる少なくとも一層のビルドアップ層とを含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のワーク剥離装置。
8. 熱発泡シートを介して互いに貼り合わされた第１及び第２の基板を含むワークを熱処理して前記第１の基板から前記第２の基板を剥離するワーク剥離方法であって、
   前記ワークの前記第１の基板側の主面を吸着プレートによって吸着保持する工程と、
   前記ワークを前記加熱テーブル上に搬送し、前記吸着プレートによる吸着面を前記ワークの前記主面に接触させた状態のまま前記ワークを前記加熱テーブル上で加熱して、前記熱発泡シートの粘着力を低下又は消滅させる工程と、
   前記加熱テーブル上で加熱された前記ワークの両面を吸着保持しながら前記吸着プレートを持ち上げて、前記ワークから前記第２の基板を剥離する工程とを備えることを特徴とするワーク剥離方法。
9. 前記第２の基板が剥離された前記ワークを冷却テーブル上に搬送して載置し、前記冷却テーブル上で冷却する工程をさらに含む、請求項８に記載のワーク剥離方法。
10. 前記ワークを吸着プレートによって吸着保持する工程において、前記ワークを前記冷却テーブル上で吸着保持して前記加熱テーブル上に搬送する、請求項９に記載のワーク剥離方法。

Images