JP2023068932A

JP2023068932A - 粘着性保持治具の洗浄方法

Info

Publication number: JP2023068932A
Application number: JP2021180394A
Authority: JP
Inventors: 聡保泉; Satoshi Hoizumi; 有次入澤; Yuji Irisawa
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2021-11-04
Filing date: 2021-11-04
Publication date: 2023-05-18

Abstract

【課題】粘着面に付着した異物を良好に除去することができる粘着性保持治具の洗浄方法を提供する。【解決手段】本発明は、支持基材１１と粘着剤層１２とを備えた粘着性保持治具１０の表面１２ａに付着した異物を除去する粘着性保持治具１０の洗浄方法であってノズル２０からドライアイス微粒子２１を噴射することにより、ドライアイス微粒子２１を、表面１２ａに吹き付けて異物１４を除去する粘着性保持治具の洗浄方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、粘着性保持治具の洗浄方法に関する。

セラミックコンデンサ、チップ抵抗、コイル、半導体ウェハ等の電子部品を回路が設けられた基板に実装するために、電子部品を粘着保持して、基板まで搬送し、離脱させる実装装置が知られている。例えば、特許文献１には、移送部が、規定温度によって粘着力が喪失又は低下する粘着シートを有し、粘着シートを素子に押し付けて貼り付けることで、素子をピックアップし、基板上に素子を接触させた後は、規定温度以上に加熱することによって、ピックアップした素子を粘着シートから剥離して一括して移送する素子実装装置が開示されている。

近年、高画質、高エネルギー効率の観点から、マイクロＬＥＤが回路基板に実装されたマイクロＬＥＤディスプレイが注目されている。マイクロＬＥＤディスプレイの製造工程においても、ＲＧＢの各色のＬＥＤをディスプレイの回路基板まで移送して回路基板と接続させるための部材として、粘着性保持治具が用いられている。このような粘着性保持治具には、各ＬＥＤに応じた粘着性の凸部が設けられているものがある。凸部を有する粘着性保持治具の製造方法としては、例えば、特許文献２には、基板に、フォトリソグラフィによって凹凸を設け、その上から、微細なノズルを用いて粘着剤を静電噴霧し、凸部の上面に粘着剤を設ける方法が開示されている。

特開２０１９－６８０５５号公報特開２０１９－１０４７８５号公報

粘着性保持治具の使用後は、微小な異物が付着して粘着性が低下するため、使用後に洗浄が必要である。そこで、出願人らは、粘着性基板を界面活性剤入りの水槽に浸漬して超音波洗浄を行うことを試みたが、時間が掛かり過ぎるうえ、洗浄の効果が高くないという問題があった。また、超音波洗浄では、洗浄後に乾燥工程が必要である。
さらに、上記のような凸部を有する粘着性保持治具の場合、マイクロＬＥＤの更なる小型化、配列ピッチの狭小化が進むにつれて、より微細な凹凸を、粘着性部材の表面にレーザー加工で形成することが提案される。しかしながら、レーザー加工時に発生した残渣自体が粘着性を有することから、その残渣を除去することが難しいという問題もある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、粘着面を有する粘着性保持治具の表面に付着した異物を良好に除去することができる粘着性保持治具の洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明は、支持基材と粘着剤層とを備えた粘着性保持治具の表面に付着した異物を除去する粘着性保持治具の洗浄方法であって、表面に、ドライアイス微粒子を吹き付けて異物を除去する粘着性保持治具の洗浄方法である。

ドライアイス微粒子の粒径は、２００μｍ以下であることが好ましい。

粘着剤層は、シリコーンゴム又はフッ素系エラストマーからなることが好ましい。

粘着剤層は、表面に凸部が形成されており、凸部で被粘着物を保持するものであってもよい。

本発明の粘着性保持治具の洗浄方法によれば、表面に付着した異物を良好に除去することができる。

本発明の粘着性保持治具の洗浄方法を示す概略断面図である。本発明におけるドライアイス微粒子を噴射する装置を示す斜視図である。実施例の粘着面のパターンを示す平面図である。実施例１の洗浄後の表面を示す画像である。比較例１の洗浄後の表面を示す画像である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、以下の実施形態は例示の目的で提示するものであり、本発明は、以下に示す実施形態に何ら限定されるものではない。

［粘着性保持治具の洗浄方法］
本発明の粘着性保持治具の洗浄方法は、図１（ａ）に示すように、支持基材１１と粘着剤層１２とを備えた粘着性保持治具１０の表面１２ａに付着した異物１４を除去する粘着性保持治具の洗浄方法であって、表面１２ａに、ドライアイス微粒子２１を吹き付けて異物１４を除去する粘着性保持治具１０の洗浄方法である。
なお、本実施形態では、粘着剤層１２の表面に凹凸形状１３が施されて、粘着剤層１２の凹凸形状１３の表面全体が粘着性を有するものであるが、突出した複数の凸部１３ａで被粘着物、例えばＬＥＤ素子を保持するものである。

本実施形態では、まず、図２に示すように、簡易ロボット４０にノズル２０を固定し、粘着性保持治具１０を、吸引固定ベース３０に吸引固定する。吸引固定ベース３０は、簡易ロボットに装着され、簡易ロボット４０によってＸＹ方向に移動可能となっている。また、ノズル２０は、粘着性保持治具１０の表面１２ａに対し垂直（９０°）な方向に配置されており、垂直方向からドライアイス微粒子２１を噴射する。
そして、吸引固定ベース３０をＸＹ方向に移動させながらノズル２０からドライアイス微粒子２１を噴射して、粘着剤層１２の表面１２ａ全体にドライアイス微粒子２１を吹き付ける。

ドライアイス微粒子２１を吹き付けることにより、図１（ｂ）に示すように、粘着性保持治具１０の表面に付着した異物１４を良好に除去できる。これは、ドライアイス微粒子２１が粘着剤層１２と異物１４との間に入り込み、ドライアイス微粒子２１が昇華する時に体積膨張することにより、同時に異物１４が遊離するためと推測する。

簡易ロボット４０を導入することにより、凸部１３ａの配列パターンに合わせたプログラムでドライアイス微粒子２１の吹き付けを行うことができる。すなわち、簡易ロボット４０を導入することにより、例えば、ドライアイス微粒子２１の吹き付け角度、粘着性保持治具１０の移動速度、ノズル２０の移動ピッチ等を調整することができる。
また、簡易ロボット４０を用いることにより、粘着性保持治具１０を１枚毎に洗浄するのに限らず、多数並べて洗浄することも可能である。

上記実施形態では、９０°の角度からドライアイス微粒子２１を吹き付ける場合について説明したが、９０°未満の角度、例えば、粘着面から４０°以上６０°以下の範囲から吹き付けを行ってもよい。粘着層１２に凹凸形状１３が形成された粘着性保持治具１０では、９０°未満の角度吹き付けを行うと、凸部１３ａに遮られてた異物が除去できない場合がある。その場合は、固定ベース３０の角度や位置を移動させながら行うことができる。

ノズル２０の口径は、十分な圧力でドライアイス微粒子２１を噴射でき、また、微小な段差部分に付着した異物を良好に吹き飛ばす観点から、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。

ドライアイス微粒子２１の粒径は、２００μｍ以下であることが好ましい。市販のドライアイス微粒子２１として、粒径が１０μｍ以上２００μｍ以下のハードスノー、粒径が５μｍ以上５０μｍ以下のソフトスノー、粒径が３０μｍ以下のスーパーソフトスノーが入手可能である。本発明においては、５０μｍ以下のドライアイス微粒子２１を用いることが好ましく、粘着層１２が凹凸形状１３を有する場合は、小さい微粒子のドライアイス微粒子２１がより好ましい。

異物１４とは、粘着剤層１２の凹凸形状１３の作製時に発生した粘着剤層１２の残渣、又は、粘着性保持治具の使用後の埃、素子の破片等である。

異物１４の最大径は、５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下であると、本発明により容易に除去することができる。ここで、最大径とは、異物１４の全体を含む最小の仮想球の直径をいう。最大径の測定方法としては、表面１２ａの上方から異物１４を顕微鏡で観察し、仮想球を円で代用して設定し、その直径を定規で測定する方法が挙げられる。

本発明は、ドライアイス微粒子２１を粘着性保持治具１０の表面１２ａに吹き付けることにより、液体を用いた洗浄及び乾燥工程が不要であり、大幅な工程削減となる。

本発明の洗浄方法を用いる対象の粘着性保持治具については、図１に示すように、粘着剤層１２に凹凸を設けたものであってもよく、支持基材１１に、凸部１３ａのみが設けられて凹部に支持基材１１が表面に露出しているものであってもよい。特に、凸部１３ａの形成をレーザー加工等で行った場合は、粘着剤層１２の材料が粘着性を有することから、加工時の残渣が、粘着面ではない支持基材１１上にも付着するため、粘着性保持治具１０の製造においても、本発明の洗浄方法は好適に用いることができる。

［粘着性保持治具］
以下、粘着性保持治具の構成について説明する。
（支持基材）
支持基材１１は、粘着剤層１２を支持可能な材料で形成されていればよく、例えば、ガラス、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属製プレート、アルミニウム箔、銅箔等の金属箔、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂フィルム、樹脂板等を挙げることができる。さらに、支持基材１１はシート状物を複数積層してなる積層体とすることもできる。

本実施形態における支持基材１１は、矩形状の盤状体であるが、支持基材１１は、平滑な表面を有していればよく、粘着剤層１２を支持することができる限り種々の設計変更に基づく各種の形態、例えば、四角形、長方形、円形、楕円形、多角形であってよい。
支持基材１１の大きさは、面積４ｃｍ^２以上４００ｃｍ^２以下であることが可能である。
支持基材１１の厚みは特に限定されず、用途に応じて適宜選択される。支持基材１１の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。

（粘着剤層）
本実施形態の粘着剤層１２は、凸部１３ａの上面が粘着面であり、電子部品等の被粘着物を粘着して保持することが可能な粘着力を有している。

粘着剤層１２は、粘着剤ゴム組成物によって形成することができる。粘着剤層１２を構成するゴム材料としては、例えば、シリコーンゴム、フッ素系エラストマー、ウレタン系エラストマー、天然ゴム、スチレン－ブタジエン共重合エラストマー等の各種エラストマー等が挙げられる。なかでも、強度、耐薬品性に優れたシリコーンゴム、フッ素系エラストマーが好ましい。シリコーンゴムとしては、例えば、特許第４６５６５８２号公報に記載された粘着性組成物によって得られたものが好ましい。フッ素系エラストマーとしては、例えば、特開２００６－１９８５４１号公報、特開平０８－１９９０７０号公報、特開２０００－００７８３５号公報、特開２００１－１０６８９３号公報、特開２００３－２０１４０１号公報等に記載されたものが好ましい。

－粘着力－
粘着面の粘着力は、被粘着物を充分に保持する観点から、後述する測定方法で測定して、１～６０ｇ／ｍｍ^２が好ましく、７～６０ｇ／ｍｍ^２がより好ましい。
上記の粘着力を有すると、例えば、シリコンウエハ、フレキシブルプリント基板、大画面表示装置用のガラス板、チップコンデンサ、セラミックコンデンサ、コイルフィルター、抵抗素子、導電回路、コンデンサ、ＬＳＩ、インダクタ等の電子部品を容易に粘着して保持し、必要に応じて容易に取り外すことができる。

上記粘着力の測定方法は、測定部位が平坦である場合に適用され、次の通りに行われる。まず、測定する粘着面（本実施形態では、凸部１３ａの上面）が水平になるように粘着性保持治具１０を固定し、測定環境を２１±１℃、湿度５０±５％に設定する。次に、デジタルフォースゲージに取り付けられた直径１０ｍｍの円柱を成したステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製の接触子を、下降速度１０ｍｍ／分で下降させ、粘着面に接触させる。この接触子を粘着面に対して、２５ｇ／ｍｍ^２の押込み荷重で垂直に３秒間押圧する。その後、１８０ｍｍ／分の上昇速度で接触子を粘着面から垂直に引き離す。このときにデジタルフォースゲージによって引き離し荷重を読み取る。この操作を、複数の粘着面、例えば１０箇所で行い、得られる複数の引き離し荷重を算術平均した値を粘着面の粘着力とする。

上記粘着力の測定において用いる固定装置としては、例えば、吸着固定装置（商品名：電磁チャック、ＫＥＴ－１５３０Ｂ、カネテック社製）や市販の真空吸引チャックプレートが挙げられる。上記の接触子を取り付けるデジタルフォースゲージとしては、例えば「商品名：ＺＰ－５０Ｎ、イマダ社製」が挙げられる。上記粘着力の測定は、手動で行ってもよいが、例えば、テストスタンド（例えば、商品名：ＶＥＲＴＩＣＡｌＭＯＤＥＬＭＯＴＯＲＩＺＥＤＳＴＡＮＤシリーズ、イマダ社製）等の機器を用いて、自動で行ってもよい。

－表面粗さＲａ－
粘着面の表面粗さＲａは、部品の粘着保持及び離脱を容易にする観点から、０．０１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましく、０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。
表面粗さＲａは、株式会社キーエンス製レーザー顕微鏡ＶＫ－８７１０を用い、接眼レンズ２０倍、対物レンズ５０倍で５点測定した平均値とする。

－硬度－
粘着剤層１２の硬度（ＪＩＳＫ６２５３［デュロメータＡ］）は、被粘着物の取り付け及び取り外しを容易にする観点から調整されていてもよく、例えば、５～６０程度に調整されていることが好ましい。硬度が、５以上であると充分な粘着力が得られやすく、６０以下であると被粘着物の取り外しを容易に行うことができる。

［粘着性保持治具の作製方法］
本発明の粘着性保持治具は、以下のようにして作製することができる。
本実施形態の粘着性保持治具１０は、凹凸形状１３に対応した形状が施された金型を用いて、支持基材１１上に粘着性シリコーン組成物を塗工した後、型締めして加熱硬化させることで、凹凸形状１３を有する粘着剤層１２を形成することができる。この場合、凹凸形状１３の表面全体が粘着性を有するが、突出した凸部１３ａの上面で被粘着物を保持することができる。

また、金型を用いない方法として以下のものが挙げられる。まず、支持基材１１上に、粘着性シリコーン組成物を塗工した後、硬化して粘着剤層１２を形成する。次に、パルス幅がフェムト秒以下のレーザー光を、非粘着面となる領域（凹部１３ｂ）に照射する。これにより、凸部１３ａが形成され、凸部１３ａの上面が粘着面となり、凹部１３ｂの底面が非粘着面となる。

粘着性シリコーンゴム組成物を塗工する前に、支持基材１１と粘着剤層１２との間の接着性を向上させるため、支持基材１１上に、必要に応じて公知の方法によりプライマー層を設けてもよい。

［被粘着物］
本実施形態の粘着性保持治具１０は、凸部１３ａの上面で、被粘着物を保持又は剥離する。被粘着物は、ＬＥＤ等の微小な部品であり、被粘着物と粘着面である上面と接触する面の面積が、例えば、４００μｍ^２～４００００μｍ^２程度である。

以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。
［実施例１］
（プライマー層の形成）
スピンコーター（商品名「スピンコーターＭＳ－Ｂ３００」、ミカサ株式会社製）に設置したガラス基板（厚み０．８ｍｍ、縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ）上に、適量のプライマー液（Ｘ－３３－１５６－２０、信越化学工業株式会社製）を滴下した後、１０００回転、２０秒でスピンコートして、プライマー層を形成した。さらに乾燥機にて１５０℃、１０分間の焼き付け処理を行った。

（粘着性シリコーンゴム組成物の調製）
次に、以下の材料を用いて、粘着性シリコーンゴム組成物を調製した。
（Ａ）未加硫のシリコーンゴム：ＫＥ－１９５０－３０１００部
（Ｂ）粘着剤：ＫＲ－３７００２０部

（粘着剤層の形成）
上記粘着性シリコーンゴム組成物を、プライマー層の上に適量滴下し、プレス成形にて１２０℃１０分間硬化させた。次に、乾燥機にて２００℃、６０分間のアフターキュアを行った。粘着剤層の厚さは、３００μｍであった。

次に、フェムト秒レーザー（パルス幅：６００ｆｓ、パルスエネルギー：４０μＪ）を、ガルバノスキャナシステムを用いて、粘着剤層の非粘着面に相当する領域に照射した。
このようにして、図１及び図３に示すような、高さ４０μｍ、３０μｍ×３０μｍの粘着面を有する凸部を１５０μｍピッチで形成した。粘着性保持治具の表面には、レーザー光照射で生じた粘着剤層の残渣が付着していた。

次に、粘着性保持治具を吸引固定ベースに固定し、吸引固定ベースを簡易ロボットに装着した。ノズルを粘着性保持治具に対して９０°で配置して、ドライアイス微粒子（粒径５μｍ以上５０μｍ以下のソフトスノータイプ、エア・ウォーター株式会社製）を粘着性保持治具の表面に噴射して異物を除去した。

［比較例１］
ドライアイス微粒子の噴射を行わず、粘着性保持治具を水槽（４０℃）で超音波洗浄を４０分間行った後、乾燥機（商品名「ＥＴＡＣＨＩＳＰＥＣＨＳ３４０」、楠本化成株式会社製）を用いて、１００℃で２０分乾燥したこと以外は、実施例１と同様に行った。

実施例１の粘着性保持治具では、図４に示すように、レーザー加工による粘着剤層のシリコーンゴムの残渣を除去することができた。
一方、比較例１の粘着性保持治具では、図５に示すように、凸部の周りに、レーザー加工による粘着剤層のシリコーンゴムの残渣が見られた。

１１支持基材
１２粘着剤層
１２ａ表面
１３凹凸形状
１３ａ凸部
１３ｂ凹部
１４異物
２０ノズル
２１ドライアイス微粒子
３０吸引固定ベース
４０簡易ロボット

Claims

支持基材と粘着剤層とを備えた粘着性保持治具の表面に付着した異物を除去する粘着性保持治具の洗浄方法であって、
前記表面に、ドライアイス微粒子を吹き付けて前記異物を除去する粘着性保持治具の洗浄方法。
前記ドライアイス微粒子の粒径は、２００μｍ以下である請求項１記載の粘着性保持治具の洗浄方法。
前記粘着剤層は、シリコーンゴム又はフッ素系エラストマーからなる請求項１又は２記載の粘着性保持治具の洗浄方法。
前記粘着剤層は、表面に凸部が形成されており、凸部で被粘着物を保持する請求項１から３いずれか１項記載の粘着性保持治具の洗浄方法。