JP2013252680A - サポートキャリア及びワークフィルムの取扱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造時に薄いワークフィルムの取り扱いを容易にし、しかも、デバイスの軽薄短小化の要請を満たすことのできるサポートキャリア及びワークフィルムの取扱方法を提供する。
【解決手段】透明なフィルム層１と、このフィルム層１の少なくとも片面に積層されてデバイス形成用のワークフィルム３を剥離可能に粘着する微粘着性の粘着剤層２とを備え、プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造プロセスで使用されるサポートキャリアであり、フィルム層１を、二軸延伸されたポリエチレンテレフタレート製あるいはポリエチレンナフタレート製のフィルムとするとともに、このフィルムの厚さを１００μｍ〜２５０μｍとし、粘着剤層２を、少なくとも１２５℃以上の耐熱性を有する粘着剤により形成してその厚さを１μｍ〜３０μｍ以下とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造時に使用されるサポートキャリア及びワークフィルムの取扱方法に関するものである。

近年、有機半導体デバイス等が研究開発されているが、この研究開発に関連して電子デバイスの製造プロセスに印刷技術を利用し、プリント基板、集積回路、太陽電池、有機ＥＬ照明、電子ペーパー、有機ＥＬディスプレイ等に応用するプリンタブルエレクトロニクスが注目されている（特許文献１、２、３、４参照）。

係るプリンタブルエレクトロニクスは、例えば２００μｍ程度の厚さを有するワークフィルムに導電パターンを印刷し、このワークフィルムの導電パターンに半導体や電子部品を実装したり、あるいは電子デバイスそのものを製造することにより、プロセスの簡略化、製造期間の短縮、低コスト化を図る技術である。このようなプリンタブルエレクトロニクスには、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、転写法、インクジェット技術、コーティング技術、ナノインプリント技術、マイクロコンタクトプリント等が活用される。

プリンタブルエレクトロニクスにおけるワークフィルムは、カットされた枚葉として使用されることもあるが、グラビア印刷されたり、グラビアコーティングが施される場合には、技術的な問題を解消し、生産性を向上させる観点から、連続した巻物として利用される。この場合、ワークフィルムは、１００μｍ以下の薄さ、例えば２５μｍ〜５０μｍ程度の薄さでも特に問題を生じることはない。

しかしながら、ワークフィルムが例えばバッチ式の製造プロセス等で取り扱われる場合、ワークフィルムの厚さが１００μｍ以下では、強度や剛性の低下に伴い変形等を招くので、ワークフィルム単独での取り扱いに支障を来す事態が予想される。

特開２０１０‐１９９４０号公報 特許公表２０１１‐５１１４５７号公報 特開２００６‐１０８４２１号公報 特開２００５‐０５７１７８号公報

ワークフィルムは、以上のようにバッチ式の製造プロセス等で取り扱われる場合、１００μｍ以下の薄さでは、単独での取り扱いがきわめて困難になる。この問題を解消する手法としては、ワークフィルムとして、単独でハンドリング可能な厚さ、例えば１２５μｍ以上の厚さのフィルムを使用するという方法があげられる。
しかし、１２５μｍ以上の厚いフィルムでは、単独でのハンドリングが可能になるものの、近年のさらなるデバイスの軽薄短小化の要請を到底満たすことができないという問題が新たに生じることとなる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造時に薄いワークフィルムの取り扱いを容易にし、しかも、デバイスの軽薄短小化の要請を満たすことのできるサポートキャリア及びワークフィルムの取扱方法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、透明なフィルム層と、このフィルム層の少なくとも片面に設けられてデバイス形成用のワークフィルムを剥離可能に粘着する微粘着性の粘着剤層とを備えたものであって、
フィルム層を、二軸延伸されたポリエチレンテレフタレート製あるいはポリエチレンナフタレート製のフィルムとし、このフィルムの厚さを１００μｍ〜２５０μｍとし、
粘着剤層を、少なくとも１２５℃以上の耐熱性を有する粘着剤により形成してその厚さを１μｍ〜３０μｍ以下としたことを特徴としている。

なお、サポートキャリアの粘着剤層の粘着力を、シリコンウェーハの鏡面に対して２５ｇ／２５ｍｍ幅〜３５ｇ／２５ｍｍ幅とすることができる。
また、粘着剤層を、フィルム層の片面にアクリル系の粘着剤を塗布して乾燥させることで透明に形成し、この粘着剤層の粘着力をＪＩＳ Ｚ０２３７に準拠して測定した場合に５〜５０Ｎ／ｍとすることができる。

また、本発明においては上記課題を解決するため、プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造プロセスで請求項１又は２記載のサポートキャリアの粘着剤層に、厚さ１００μｍ以下のデバイス形成用のワークフィルムを粘着し、このワークフィルムに少なくとも電子回路を導電インクにより印刷することを特徴としている。
なお、乾燥装置にワークフィルムをセットし、このワークフィルムに印刷した電子回路の導電インクを乾燥装置で硬化させることができる。
また、ワークフィルムの電子回路に絶縁層を絶縁性の樹脂で形成し、この樹脂を加熱して硬化させることもできる。

本発明によれば、プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造時に厚さ１００μｍ以下の薄いワークフィルムを取り扱う場合には、サポートキャリアの粘着剤層にデバイス形成用の薄いワークフィルムを粘着して一体化すれば、このワークフィルムの状態や姿勢を適切に保ち、ワークフィルム電子回路を導電インクで印刷したり、所定の加工や処理を施すことができる。

本発明によれば、プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造時に薄いワークフィルムを容易に取り扱うことができ、しかも、デバイスの軽薄短小化の要請を満たすことができるという効果がある。

また、請求項２記載の発明によれば、アクリル系の粘着剤を使用するので、優れた透明性、耐熱性、耐溶剤性を得ることができる。また、粘着剤の粘着力をＪＩＳ Ｚ０２３７に準拠して測定した場合に５〜５０Ｎ／ｍの範囲内とするので、ワークフィルムを良好に保持することができ、しかも、サポートキャリアが不要になった際、サポートキャリアを簡単に除去することが可能になる。

本発明に係るサポートキャリア及びワークフィルムの取扱方法の実施形態を模式的に示す斜視説明図である。 本発明に係るサポートキャリア及びワークフィルムの取扱方法の実施形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サポートキャリアは、図１や図２に示すように、光透過性を有する透明なフィルム層１と、このフィルム層１の片面である表面に積層される微粘着性の粘着剤層２とを二層構造に備えて平面円形等に形成され、プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造プロセスで厚さが１００μｍ以下の薄いデバイス形成用のワークフィルム３を剥離可能に粘着する。

フィルム層１は、二軸延伸されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の透明フィルム、あるいはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）製の透明フィルムからなり、１００μｍ〜２５０μｍ、好ましくは１８０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは１８５μｍ〜１９０μｍの厚さに調整される。

フィルム層１には、二軸延伸されたポリエチレンテレフタレート製、あるいはポリエチレンナフタレート製のフィルムが使用されるが、これは、二軸延伸されていないフィルムでは、サポートキャリアの剛性が不足し、サポート性の低下を招くからである。また、二軸延伸されたポリエチレンテレフタレート製又はポリエチレンナフタレート製のフィルムは、耐熱性に優れるので、例え厚さ５０μｍの薄いワークフィルム３を粘着した状態で１２５℃、２時間程度の条件で耐熱プロセスに使用しても、ワークフィルム３に皺等が発生することがないからである。

フィルム層１には、視認性を確保するため、透明性が付与される。これは、フィルム層１が不透明な場合には、ワークフィルム３の粘着時やダイシング時の位置合わせ、デバイス同士の貼り合わせ時の位置決めに支障を来すからである。

フィルム層１の厚さは１００μｍ〜２５０μｍの範囲であるが、これは、１００μｍ未満の場合には、剛性が不足するので、バッチ装置等へのセット時に皺等が発生し、姿勢を平坦に保持することが困難になり、自動化が困難になるという理由に基づく。逆に、２５０μｍを超える場合には、良好なサポート性を得ることができるものの、ワークフィルム３と共にダイシングする際に時間を要し、しかも、コストが増大するという理由に基づく。

粘着剤層２は、透明性、耐候性、耐熱性、耐溶剤性等に優れるアクリル系の粘着剤の塗布乾燥により無色透明に形成され、１μｍ〜３０μｍ、好ましくは２０μｍ〜３０μｍ、より好ましくは２４μｍ〜２８μｍの厚さに調整されており、厚さ１００μｍ以下、例えば厚さ５０μｍや２５μｍのワークフィルム３を再剥離可能に粘着するよう機能する。

粘着剤層２は、少なくとも１２５℃以上、好ましくは１５０℃以上、より好ましくは２００℃以上の耐熱性を有すると良い。これは、プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造プロセスでは、絶縁層を形成するため、エポキシ樹脂等を少なくとも１２５℃×２時間程度の条件で加熱して硬化させる場合があり、この場合に十分な粘着強度を得る必要があるからである。

粘着剤層２は、フィルム層１の表面に塗布された粘着剤の乾燥固化後の厚さが１μｍ〜３０μｍ、好ましくは２０μｍ〜３０μｍの範囲内とされる。これは、３０μｍを超える場合には、ダイシング時のダイシングブレードに粘着剤が付着する頻度が増し、付着した粘着剤の除去に時間を要するので、生産性が低下するという理由に基づく。

粘着剤層２の乾燥固化後の粘着力については、ワークフィルム３の厚さ等にも左右されるので、特に限定されるものではないが、好ましくは、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準拠し、ステンレス板等からなる被着体に幅２５ｍｍの粘着剤層２を粘着後、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎで９０°方向に引き剥がして測定した場合に５〜５０Ｎ／ｍが最適である。これは、５〜５０Ｎ／ｍｍの範囲内であれば、ワークフィルム３を良好に保持することができ、しかも、ダイシング後にサポートキャリアが不要になった際、簡単に除去することが可能になるからである。

ワークフィルム３は、例えば二軸延伸されたポリエチレンテレフタレート製やポリイミド（ＰＩ）製のフィルムからなり、少なくとも電子回路が導電インク（例えば、銀インクや導電性ポリマー等）を用いて印刷される。

上記構成において、サポートキャリアを製造する場合には、二軸延伸されたポリエチレンテレフタレート製又はポリエチレンナフタレート製のフィルムをフィルム層１として用意し、この用意したフィルム層１の表面にアクリル系の液状粘着剤を塗布して乾燥させ、厚さ１μｍ〜３０μｍの粘着剤層２を形成すれば、可撓性を有する透明のサポートキャリアを製造することができる。この際、プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造時における反りを防止するため、サポートキャリアにアニール処理等を施しても良い。

次に、プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造時に厚さ１００μｍ以下の薄いワークフィルム３を取り扱う場合には、先ず、ロール形の薄いワークフィルム３にグラビア印刷等を施し、この薄いワークフィルム３を所定の大きさにカットして枚葉化した後、貼り合わせプロセスでサポートキャリアの粘着剤層２にワークフィルム３を粘着し、回路形成プロセスでワークフィルム３の表面に電子回路を導電インクで印刷する。回路形成プロセスにおいては、スクリーン印刷、オフセット印刷、コンベヤ乾燥、レジスト形成、エッチング等が必要に応じて組み合わされる。

ワークフィルム３の表面に電子回路を印刷したら、ワークフィルム３をサポートキャリアと共にダイシング加工して個片のサポートキャリア付きワークを複数製造し、このサポートキャリア付きワークをチップオンチップしたり、実装用基板に実装し、その後、サポートキャリア付きワークからサポートキャリアを剥離すれば良い。

厚さ１００μｍ以下の薄いワークフィルム３に電子回路を形成して実装用基板に実装する場合を具体的に説明すると、先ず、サポートキャリアの粘着剤層２に薄いワークフィルム３を粘着して一体化し、このワークフィルム３の表面に電子回路を導電インクでスクリーン印刷し、乾燥装置にワークフィルム３をセットして導電インクを硬化させる。こうして電子回路の導電インクが硬化したら、電子回路の表面に絶縁層をエポキシ樹脂により形成し、絶縁層を１２５℃×２時間以上の条件で加熱することにより、完全に硬化させる。

次いで、マスクやプラズマエッチング装置等を使用して電子回路を部分的にエッチングし、電子回路の電極部を露出させる。電子回路の電極部を露出させたら、ワークフィルム３をマウンタ装置にセットしてワークフィルム３の表面を露出させ、このワークフィルム３の周囲にダイシングフレームを遊嵌し、これらワークフィルム３とダイシングフレームの露出面にダイシングテープを粘着することにより、ワークフィルム３をマウントしたテープフレームを作製する。

次いで、テープフレームをダイシング装置にセットし、ワークフィルム３にダイシング装置のブレードによりダイシング加工を施し、個片化したサポートキャリア付きワークを複数製造する。こうして複数のサポートキャリア付きワークを製造したら、サポートキャリア付きワークをピックアップしたり、実装用基板に実装した後、サポートキャリア付きワークからサポートキャリアを強粘着テープを利用して剥離すれば、実装用基板にワークを実装することができる。

上記によれば、サポートキャリアの粘着剤層２に厚さ１００μｍ以下の薄いワークフィルム３を粘着して一体化し、ワークフィルム３の強度を向上させてハンドリング性を高めるので、１２５μｍ以上の厚いワークフィルム３を敢えて使用する必要性が全くない。

また、薄いワークフィルム３をスクリーン印刷装置、スパッタリング装置、樹脂封止装置等の枚葉ワーク用設備にセットし、フレキシブルな薄型のデバイスを製造することができるので、デバイスの軽薄短小化の要請を満たすことができる。さらに、サポートキャリアを簡単にダイシングしたり、除去することができるので、追加の設備投資をする必要がなく、生産性や経済性の向上が大いに期待できる。

なお、上記実施形態ではサポートキャリアを平面円形に形成したが、何らこれに限定されるものではなく、例えば平面矩形、多角形、楕円形等に形成しても良い。また、フィルム層１を一枚の透明フィルムとするのではなく、複数枚のフィルムの積層接着により形成しても良い。

また、サポートキャリアのフィルム層１には、サポートキャリアとワークフィルム３の熱収縮率をキャンセルするため、例えば１５０℃×２時間前後の条件でアニール処理を施しても良い。このようなアニール処理を施せば、線膨張係数が同じ材質であれば、１２５℃×２時間前後の条件の加熱プロセスに投入しても、反りの発生を防ぐことができ、ハンドリング性が阻害されることがない。

また、フィルム層１の裏面に透明の粘着剤層２を積層形成しても良いし、フィルム層１の表裏両面に透明の粘着剤層２をそれぞれ積層形成しても良い。また、上記実施形態では透明の粘着剤層２をアクリル系の粘着剤により形成したが、１２５℃以上の優れた耐熱性や再剥離性を得ることができるのであれば、シリコーン系等の粘着剤により透明に形成することもできる。

実施例
先ず、サポートキャリアを製造するため、二軸延伸された厚さ１８８μｍのポリエチレンテレフタレート製のフィルムをフィルム層として用意し、この用意したフィルム層の表面にアクリル系の液状粘着剤を塗布して乾燥させ、厚さ２５μｍの粘着剤層を形成することにより、透明のサポートキャリアを製造した。このサポートキャリアの粘着剤層の粘着力を測定したところ、シリコンウェーハの鏡面に対して約３０ｇ／２５ｍｍ幅であった。

次いで、用意したワークフィルムにサポートキャリアの粘着剤層を粘着して一体化し、これらを直径２００ｍｍの平面円形にカットし，ワークフィルムの表面に電子回路を銀インクでスクリーン印刷するとともに、乾燥炉にワークフィルムをセットして銀インクの溶剤を乾燥させ、銀インクを硬化させた。ワークフィルムとしては、二軸延伸された厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート製のフィルムを選択した。

こうして電子回路の銀インクが硬化したら、電子回路の表面に絶縁層をエポキシ樹脂により形成し、このワークフィルムをオーブンにセットして絶縁層を１２５℃×２時間の条件で加熱放置し、絶縁層を完全に硬化させた。

次いで、マスクとプラズマエッチング装置とを用いて電子回路を部分的にエッチングし、電子回路の電極部を露出形成した。電子回路の電極部を露出形成したら、ワークフィルムをウェーハマウンタにセットしてワークフィルムの表面を露出させ、このワークフィルムの周囲にダイシング用のテープフレームを遊嵌し、これらワークフィルムとテープフレームとにダイシングテープを粘着することにより、ワークフィルムをマウントしたテープフレームを作製した。

次いで、テープフレームをダイサにセットし、ワークフィルムに刃厚１００μｍのブレードでダイシング加工を施し、個片化したサポートキャリア付きワークを複数製造した。こうしてサポートキャリア付きワークを製造したら、サポートキャリア付きワークをビッカーにセットしてピックアップし、実装用基板にＳｎ‐Ａｇ系の接着剤を介して実装し、その後、サポートキャリア付きワークからサポートキャリアを強粘着テープを利用して剥離除去することにより、実装用基板にワークを実装した。

この際、サポートキャリアのみを簡単に剥離することができた。したがって、実装用基板にワークを適切に実装することができた。

比較例１
二軸延伸された厚さ１８８μｍのポリエチレンテレフタレート製のフィルムをフィルム層として用意し、この用意したフィルム層の表面にアクリル系の液状粘着剤を塗布して乾燥させ、厚さ４０μｍの粘着剤層を形成することにより、透明のサポートキャリアを製造した。

その他の部分については実施例と同様にしたところ、電子回路の形成とその電極部の露出形成については問題がないものの、粘着剤層の厚さが４０μｍなので、ダイシング加工時に粘着剤層から粘着剤が食み出した。この粘着剤の食み出しのため、複数のサポートキャリア付きワーク同士が粘着し、サポートキャリア付きワークを一つ一つばらばらにすることができず、サポートキャリア付きワークをピッカーで個別にピックアップすることができなかった。

比較例２
基本的には実施例と同様にサポートキャリアを製造したが、粘着剤層の粘着力を、シリコンウェーハの鏡面に対して約１５０ｇ／２５ｍｍ幅に変更した。
その他は実施例と同様にしたが、電子回路の形成とその電極部の露出形成、ダイシング、ピックアップ、実装作業については特に問題を生じなかった。しかしながら、サポートキャリアを適切に剥離することが困難で、サポートキャリアの剥離を強行したところ、実装用基板からワークが脱落した。

本発明に係るサポートキャリア及びワークフィルムの取扱方法は、プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造分野等で使用することができる。

１ フィルム層
２ 粘着剤層
３ ワークフィルム

Claims (3)

1. 透明なフィルム層と、このフィルム層の少なくとも片面に設けられてデバイス形成用のワークフィルムを剥離可能に粘着する微粘着性の粘着剤層とを備えたサポートキャリアであって、
   フィルム層を、二軸延伸されたポリエチレンテレフタレート製あるいはポリエチレンナフタレート製のフィルムとし、このフィルムの厚さを１００μｍ〜２５０μｍとし、
   粘着剤層を、少なくとも１２５℃以上の耐熱性を有する粘着剤により形成してその厚さを１μｍ〜３０μｍ以下としたことを特徴とするサポートキャリア。
2. 粘着剤層を、フィルム層の片面にアクリル系の粘着剤を塗布して乾燥させることで透明に形成し、この粘着剤層の粘着力をＪＩＳ Ｚ０２３７に準拠して測定した場合に５〜５０Ｎ／ｍとした請求項１記載のサポートキャリア。
3. プリンタブルエレクトロニクスデバイスの製造プロセスで請求項１又は２記載のサポートキャリアの粘着剤層に、厚さ１００μｍ以下のデバイス形成用のワークフィルムを粘着し、このワークフィルムに少なくとも電子回路を導電インクにより印刷することを特徴とするワークフィルムの取扱方法。

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