JP2023162706A - 梱包ユニットおよび輸送コンテナ - Google Patents
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Abstract
【課題】収納対象物の傾きを抑制し、収納対象物や緩衝材の取り出しを安定的に行う。【解決手段】収納対象物80Aを、幅方向に間隔をあけて2列、かつ、上下方向に2段で箱型のコンテナ200に梱包するための梱包ユニット10であって、下段の2列の収納対象物80Aを支持する下部緩衝材1と、上段と下段の収納対象物との間に1つずつ介装される中部緩衝材3と、収納対象物の上部を保持する上部緩衝材5と、コンテナの最底部に設置される振動吸収ユニット20と、を備え、振動吸収ユニット20は、第一平板21と第二平板22と、第一平板21と第二平板22の間に配置される弾性体23と、を有し、弾性体23の中心は、収納対象物の重心よりも、2列の収納対象物の中間に対して外側であり、弾性体23の中心と収納対象物の重心の幅方向の距離Dは、弾性体23の最大外径の2%以上、弾性体23の最大外径の8%以下である梱包ユニットを提供する。【選択図】図6
Description
本発明は、収納対象物をコンテナに梱包するための梱包ユニットおよび輸送コンテナに関する。
近年、半導体ウェーハの品質に対する要求は厳しくなっており、輸送中の振動・衝撃により半導体ウェーハに生じる傷や、ウェーハ固定部に使用される樹脂材料の付着などが問題となっている。
半導体ウェーハを輸送する方法としては、半導体ウェーハを収納した収納容器を複数用意し、これらの複数の収納容器をコンテナ内に梱包した後、コンテナを搬送装置で搬送する方法が知られている。
半導体ウェーハを輸送する方法としては、半導体ウェーハを収納した収納容器を複数用意し、これらの複数の収納容器をコンテナ内に梱包した後、コンテナを搬送装置で搬送する方法が知られている。
このように、収納容器をコンテナに梱包するために、コンテナと収納容器との間に介在する緩衝材、および緩衝材の下に設置される振動吸収ユニットを備えるもの(梱包ユニットと呼ぶ。)が知られている。緩衝材は、主に発泡ポリウレタンなどによって形成され、振動吸収ユニットは、一対のプラスチック板と一対のプラスチック板に挟まれる複数の弾性体とを有する構成が知られている。
この振動吸収ユニットは、搬送中における収納容器の振動を弾性体によって抑制するユニットであり、例えば特許文献1には、一対の合成樹脂製ダンボールと一対の合成樹脂製ダンボールに挟まれた弾性体により構成されたユニットが記載されている。
ところで、振動吸収ユニットを構成する弾性体は、弾性変形することにより振動・衝撃を吸収するという機能を有するが、弾性体の位置によってはプラスチック板が大きく撓み、これに伴い収納容器が傾いたり、緩衝材同士が接触したりする現象が発生することがあった。
また、弾性体の数に関しては、多く配置することでプラスチック板の撓みを抑制することができるが、その一方で振動・衝撃を吸収効果が低下するので必要最小限に配置する必要がある。
また、弾性体の数に関しては、多く配置することでプラスチック板の撓みを抑制することができるが、その一方で振動・衝撃を吸収効果が低下するので必要最小限に配置する必要がある。
特に、収納容器をコンテナ内に上下2段に重ねるように配置する構成の場合、上段に配置された収納容器が下段の収納容器よりも傾きが顕著となるという課題がある。
また、緩衝材とコンテナ間の間隔が広がり、輸送中の衝撃発生時の緩衝効果が減少するという課題も生じた。
また、緩衝材とコンテナ間の間隔が広がり、輸送中の衝撃発生時の緩衝効果が減少するという課題も生じた。
本発明は、収納対象物をコンテナに梱包するための梱包ユニット、およびコンテナに梱包ユニットが収容された輸送コンテナにおいて、収納対象物の傾きを抑制し、また、収納対象物や緩衝材の取り出しを安定的に行うことを目的とする。
本発明の梱包ユニットは、半導体ウェーハが収納された容器である収納対象物を、幅方向に間隔をあけて2列、かつ、上下方向に2段で箱型のコンテナに梱包するための梱包ユニットであって、下段の2列の前記収納対象物の下部を支持する下部緩衝材と、前記収納対象物の各列において上段の前記収納対象物と下段の前記収納対象物との間に1つずつ介装される中部緩衝材と、前記上段の2列の収納対象物の各列において1つずつ配置されて前記収納対象物の上部を保持する上部緩衝材と、前記下部緩衝材を下方から支持し、前記コンテナの最底部に設置される振動吸収ユニットと、を備え、前記振動吸収ユニットは、第一平板と、前記第一平板と平行をなし、前記第一平板の下方に配置された第二平板と、前記第一平板と第二平板の間に配置され、各段の前記収納対象物と同数の弾性体と、を有し、平面視において、前記弾性体の中心は、前記収納対象物の重心よりも、2列の収納対象物の中間に対して外側であり、前記弾性体の中心と前記収納対象物の重心の前記幅方向の距離は、前記弾性体の最大外径の2%以上、前記弾性体の最大外径の8%以下であることを特徴とする。
上記梱包ユニットにおいて、列方向で隣り合う前記弾性体の中心の間隔をGx、幅方向で隣り合う前記弾性体の中心の間隔をGyとすると、GyとGxの比Gy/Gxは、1以上1.3以下であってよい。
上記梱包ユニットにおいて、前記第一平板の曲げ強度は前記第二平板の曲げ強度の2倍以上3倍以下であってよい。
上記梱包ユニットにおいて、前記第一平板と前記第二平板のうち、少なくとも前記第一平板には、切欠きが形成されてよい。
本発明の輸送コンテナは、上記梱包ユニットと、前記梱包ユニットが収容される箱型のコンテナと、を備えることを特徴とする。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
本発明の梱包ユニット10は、コンテナ200内に複数の収納容器80を梱包するためのユニットである。梱包ユニット10と、梱包ユニット10が収容される箱型のコンテナと200、を備える構成を輸送コンテナ200Aと呼ぶ。
収納容器80には、複数の半導体ウェーハWが収納されている。以下、半導体ウェーハWが収納された収納容器80を収納対象物80Aと呼ぶ。
本発明の梱包ユニット10は、コンテナ200内に複数の収納容器80を梱包するためのユニットである。梱包ユニット10と、梱包ユニット10が収容される箱型のコンテナと200、を備える構成を輸送コンテナ200Aと呼ぶ。
収納容器80には、複数の半導体ウェーハWが収納されている。以下、半導体ウェーハWが収納された収納容器80を収納対象物80Aと呼ぶ。
梱包ユニット10は、上部緩衝材5、中部緩衝材3、および下部緩衝材1からなる緩衝材群100と、下部緩衝材1を下方から支持し、コンテナ200の最底部に設置される振動吸収ユニット20と、を有する。
緩衝材群100は、収納対象物80Aをコンテナ200に梱包する際に、複数の収納対象物80Aとコンテナ200との間に配置される。
緩衝材群100は、収納対象物80Aをコンテナ200に梱包する際に、複数の収納対象物80Aとコンテナ200との間に配置される。
まず、複数の収納対象物80Aが梱包されるコンテナ200について説明する。図1に示されるように、コンテナ200は、直方体形状の収容空間を有し、緩衝材群100とともに複数(本実施形態では12個)の収納対象物80Aを梱包する箱である。
コンテナ200は、上面を開放した形状のコンテナ本体201と、コンテナ本体201の上面を塞ぐコンテナ蓋体204とを備え、コンテナ本体201とコンテナ蓋体204とで全体として箱型をなしている。コンテナ本体201は、互いに接続されて四角筒状をなす4つの側板203と、底部を塞ぐ底板202とによって構成されている。コンテナ200は、トラックなどによる搬送に耐えうる材料、例えば段ボール、プラスチック、アルミニウムなどの金属、または木材によって形成することができる。
次に、緩衝材群100および収納対象物80Aの配置について説明する。
図1から図3に示すように、3個の収納対象物80Aが並ぶ列が水平方向に2列かつ上下方向に2段にわたって配置され、合計12個の収納対象物80Aがコンテナ200内に配置されている。すなわち、梱包ユニット10は、収納対象物80Aを幅方向に間隔をあけて2列かつ上下方向に2段でコンテナ200に梱包する。
収納対象物80Aの列における収納対象物80Aの数はこれに限ることはなく、例えば、2個の収納対象物80Aが並ぶ列が2列かつ上下に2段にわたって配置されてもよい。
以下の説明では、収納対象物80Aの列の延びる方向をX方向(列方向)、X方向と直交する方向をY方向(幅方向)、上下方向をZ方向と呼ぶ。
図1から図3に示すように、3個の収納対象物80Aが並ぶ列が水平方向に2列かつ上下方向に2段にわたって配置され、合計12個の収納対象物80Aがコンテナ200内に配置されている。すなわち、梱包ユニット10は、収納対象物80Aを幅方向に間隔をあけて2列かつ上下方向に2段でコンテナ200に梱包する。
収納対象物80Aの列における収納対象物80Aの数はこれに限ることはなく、例えば、2個の収納対象物80Aが並ぶ列が2列かつ上下に2段にわたって配置されてもよい。
以下の説明では、収納対象物80Aの列の延びる方向をX方向(列方向)、X方向と直交する方向をY方向(幅方向)、上下方向をZ方向と呼ぶ。
緩衝材群100は、これらの2列かつ2段の収納対象物80Aを緩衝収納する。緩衝材群100は、下段の2列の収納対象物80Aの下部を支持する1つの下部緩衝材1と、収納対象物80Aの各列において上段の収納対象物80Aの列と下段の収納対象物80Aの列との間に1つずつ介装される中部緩衝材3と、上段の2列の収納対象物80Aの各列において1つずつ配置されて収納対象物80Aの上部を保持する上部緩衝材5と、を備えている。
以下の説明では、コンテナ200内に12個の収納対象物80A、2つの上部緩衝材5、2つの中部緩衝材3、および1つの下部緩衝材1が配置された状態を梱包状態と呼ぶ。
以下の説明では、コンテナ200内に12個の収納対象物80A、2つの上部緩衝材5、2つの中部緩衝材3、および1つの下部緩衝材1が配置された状態を梱包状態と呼ぶ。
次に、収納対象物80Aを構成する収納容器80について説明する。収納容器80は、半導体ウェーハWを収納する容器であり、例えばFOSB(Front Opening Shipping Box)である。図4に示すように、収納容器80は、上方が開放された容器本体81と、容器本体81の上方を塞ぐ容器蓋体82とを有する。
容器本体81は、一対の第一壁部83と、一対の第一壁部83とともに容器本体81の側面を形成する一対の第二壁部84と、容器本体81の下方を塞ぐ底部85とを一体に備えている。
容器本体81は、複数の脚部86を備えている。脚部86は、底部85から下方に突出する脚である。
容器本体81は、一対の第一壁部83と、一対の第一壁部83とともに容器本体81の側面を形成する一対の第二壁部84と、容器本体81の下方を塞ぐ底部85とを一体に備えている。
容器本体81は、複数の脚部86を備えている。脚部86は、底部85から下方に突出する脚である。
図2に示すように、収納容器80の容器本体81内には、複数の半導体ウェーハWを間隔を空けて収納するための収納溝が形成された、櫛型のウェーハ収納部87が設けられている。
ウェーハ収納部87は、半導体ウェーハWの外縁側部と接触する側部収納部87Aと、半導体ウェーハWの外縁底部と接触する底部収納部87Bから構成されている。
ウェーハ収納部87は、半導体ウェーハWの外縁側部と接触する側部収納部87Aと、半導体ウェーハWの外縁底部と接触する底部収納部87Bから構成されている。
側部収納部87Aは、対向する第二壁部84の内側にそれぞれ1列ずつ設けられている。底部収納部87Bは、底部85の直上に2つ設けられている。2つの側部収納部87Aは、各第二壁部84において、溝の配列方向、すなわち、図2の紙面直交方向に互いに平行に配置されている。
容器蓋体82は、平面形状が矩形の板状部材であり、図4および図5に示すように、表面側の一対のロック部89と、裏面(内面)側の保持部91を有する。
ロック部89は、容器蓋体82を容器本体81に固定する部材であり、図5(A)に示すように、ロック棒89A、89Bとラッチ機構89Cを有する。
ロック棒89A、89Bは容器蓋体82の対向する辺に沿って設けられた部材であり、図5のD1、D2の向きに移動可能である。
ロック部89は、容器蓋体82を容器本体81に固定する部材であり、図5(A)に示すように、ロック棒89A、89Bとラッチ機構89Cを有する。
ロック棒89A、89Bは容器蓋体82の対向する辺に沿って設けられた部材であり、図5のD1、D2の向きに移動可能である。
ラッチ機構89Cを回転動作させることによって、カム機構により、ロック棒89AをL1方向に動作させ、かつ、ロック棒89BをL2方向に動作させることができる。これにより、ロック棒89A、89Bの先端が容器本体81の凹部81Aに係合し、容器蓋体82が容器本体81に固定される。容器蓋体82を容器本体81に固定した状態で、ラッチ機構89Cの位置を元に戻すことで、ロック棒89A、89Bが容器蓋体82の内側に引き戻され、容器本体81の固定が解除される。
図5(B)に示すように、保持部91は、容器蓋体82の裏面側に設けられた縦長の櫛形の部材であり、ロック部89の間に設けられる。保持部91は、容器本体81内に収容された半導体ウェーハWの上部周縁を、櫛の歯の間に挿入して当接させることにより、半導体ウェーハWの軸方向の移動あるいは径方向の回動を規制し、半導体ウェーハWが互いに接触しないように保持する。
図5(B)では、保持部91は容器蓋体82の矩形を構成する辺の1つに平行になるように、容器蓋体82の中央部に、半導体ウェーハWの配列方向に平行に設けられている。
図5(B)では、保持部91は容器蓋体82の矩形を構成する辺の1つに平行になるように、容器蓋体82の中央部に、半導体ウェーハWの配列方向に平行に設けられている。
次に、緩衝材群100を構成する緩衝材1、3、5について説明する。
緩衝材1、3、5は、発泡ポリウレタン、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、または発泡ポリスチレンのいずれかで構成される。
緩衝材群100を構成する下部緩衝材1は、下段の収納対象物80Aの列において、収納対象物80Aの下部を支持する緩衝材である。
下部緩衝材1は矩形状をなしている。下部緩衝材1は、コンテナ200の底板202のほぼ全面を覆うように形成されている。下部緩衝材1は、収納容器80の下部が収納される6つの下部収納部11を有している。下部収納部11は、X方向に3つ、Y方向に2つ形成されている。
緩衝材1、3、5は、発泡ポリウレタン、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン、または発泡ポリスチレンのいずれかで構成される。
緩衝材群100を構成する下部緩衝材1は、下段の収納対象物80Aの列において、収納対象物80Aの下部を支持する緩衝材である。
下部緩衝材1は矩形状をなしている。下部緩衝材1は、コンテナ200の底板202のほぼ全面を覆うように形成されている。下部緩衝材1は、収納容器80の下部が収納される6つの下部収納部11を有している。下部収納部11は、X方向に3つ、Y方向に2つ形成されている。
下部収納部11は、収納容器80の下部が嵌まり込む形状の部位である。下部収納部11には、下部収納部11の中央において、下部緩衝材1の底面に形成された矩形状の孔である下部開口部12が形成されている。
緩衝材群100を構成する上部緩衝材5は、上段の収納対象物80Aの列において、収納対象物80Aの上部を保持する緩衝材である。
上部緩衝材5は、矩形状をなしている。上部緩衝材5は、梱包状態において2つ1組で使用され、各々の上部緩衝材5がコンテナ200の開口のほぼ半分を覆うように形成されている。
上部緩衝材5は、矩形状をなしている。上部緩衝材5は、梱包状態において2つ1組で使用され、各々の上部緩衝材5がコンテナ200の開口のほぼ半分を覆うように形成されている。
上部緩衝材5は、3つの上部収納部51を有している。各々の上部収納部51は収納容器80の容器蓋体82を保持する。
図1および図2に示すように、上部緩衝材5は、梱包状態において、コンテナ本体201内に2つ並んで収納される。
上部収納部51には、上部収納部51の中央において、上部緩衝材5の上面と下面との間を貫通する矩形状の孔である上部開口部52が形成されている。
上部収納部51には、上部収納部51の中央において、上部緩衝材5の上面と下面との間を貫通する矩形状の孔である上部開口部52が形成されている。
中部緩衝材3は、下段の収納対象物80Aの列において収納対象物80Aの上部を保持するとともに、上段の収納容器80の列において収納対象物80Aの下部を支持する緩衝材である。
中部緩衝材3は、矩形状をなしている。上部緩衝材5と同様に、中部緩衝材3は、梱包状態において2つ1組で使用される。
中部緩衝材3の上面(梱包状態において、上方を向く面)には、下部緩衝材1の下部収納部11と同様の3つの中部本体収納部31が形成されている。中部緩衝材3の下面(梱包状態において、下方を向く面)には、上部緩衝材5の上部収納部51と同様の中部蓋収納部41が形成されている。
中部緩衝材3は、矩形状をなしている。上部緩衝材5と同様に、中部緩衝材3は、梱包状態において2つ1組で使用される。
中部緩衝材3の上面(梱包状態において、上方を向く面)には、下部緩衝材1の下部収納部11と同様の3つの中部本体収納部31が形成されている。中部緩衝材3の下面(梱包状態において、下方を向く面)には、上部緩衝材5の上部収納部51と同様の中部蓋収納部41が形成されている。
梱包状態における収納対象物80Aの位置は、緩衝材の形状によって定められる。収納対象物80Aは、Y方向の中心CLに対して、対称的に配置される。
次に、図2および図3を参照して、振動吸収ユニット20の構造を説明する。
振動吸収ユニット20は、収納対象物80Aを梱包する際に生じる振動を吸収するユニットであり、第一平板21、第二平板22、および複数の弾性体23を備える。振動吸収ユニット20は、下部緩衝材1とコンテナ200の底板202との間に配置される。
振動吸収ユニット20は、収納対象物80Aを梱包する際に生じる振動を吸収するユニットであり、第一平板21、第二平板22、および複数の弾性体23を備える。振動吸収ユニット20は、下部緩衝材1とコンテナ200の底板202との間に配置される。
第一平板21、第二平板22は、コンテナ200の底板202よりも僅かに小さい矩形状の板状部材である。第二平板22はコンテナ200の底板202上に配置され、複数の弾性体23を介して第一平板21が第二平板22上に配置される。
第二平板22は、第一平板21と平行をなし、第一平板21の下方に配置されている。弾性体23は、第一平板21と第二平板22との間に挟まれるように配置される。
第二平板22は、第一平板21と平行をなし、第一平板21の下方に配置されている。弾性体23は、第一平板21と第二平板22との間に挟まれるように配置される。
第一平板21および第二平板22は、厚さ3mm以上25mm以下のプラスチック板であることが好ましく、厚さ8mm以上20mm以下のプラスチック板とすることがさらに好ましい。第一平板21および第二平板22は、例えばプラスチックダンボールなど、プラスチックによって形成された中空構造の板で形成することが好ましい。第一平板21および第二平板22はプラスチック板に限らず、軽量、かつ、振動吸収に優れた他の板状部材を採用することができる。
図7に示すように、第一平板21および第二平板22には、切欠き24が形成されている。本実施形態の切欠き24は、平板21、22の長辺のX方向の略中央に形成されている。切欠き24は、平板21、22の短辺に形成してもよい。切欠き24の形状は、半円形状が好ましいが、矩形状などとしてもよい。
なお、本実施形態では、第一平板21および第二平板22に切欠き24が形成されているが、これに限ることはなく、第一平板21と第二平板22のうち、少なくとも第一平板21に切欠き24が形成されていればよい。
第一平板21の曲げ強度は、第二平板22の曲げ強度の2倍以上3倍以下である。
本実施形態の第一平板21は曲げ強度2MPa以上8MPa以下のプラスチック板により形成することができる。本実施形態の第二平板22は曲げ強度1MPa以上4MPa以下のプラスチック板により形成することができる。
第一平板21の厚さと第二平板22の厚さは同一であり、プラスチック板の材質を異ならせることで異なる曲げ強度としている。
本実施形態の第一平板21は曲げ強度2MPa以上8MPa以下のプラスチック板により形成することができる。本実施形態の第二平板22は曲げ強度1MPa以上4MPa以下のプラスチック板により形成することができる。
第一平板21の厚さと第二平板22の厚さは同一であり、プラスチック板の材質を異ならせることで異なる曲げ強度としている。
なお、第一平板21と第二平板22を同じ材質のプラスチック板とし、第一平板21の厚さを第二平板22の厚さよりも厚くすることで、第一平板21の曲げ強度を第二平板22の曲げ強度の2倍以上3倍以下としてもよい。
弾性体23は、円柱状をなし、振動に対して弾性変形することにより振動を吸収する部材である。弾性体23の直径は、45mm以上85mm以下である。弾性体23の高さは、25mm以上35mm以下である。弾性体23は、例えばポリウレタン樹脂、合成ゴム、ポリエチレンなどで形成することができるが、ポリウレタン樹脂で形成することが好ましい。
弾性体23の上面および下面は、平板21、22に接着されている。
弾性体23の個数は、各段の収納対象物80Aと同数(6個)である。
弾性体23の上面および下面は、平板21、22に接着されている。
弾性体23の個数は、各段の収納対象物80Aと同数(6個)である。
次に、弾性体23が配置される位置の詳細について説明する。
図6は、振動吸収ユニット20の断面図であり、図7は、振動吸収ユニットの平面図である。図6および図7に示すように、各々の弾性体23は、一対の平板21,22の間で、収納対象物80Aに対応する位置(平面視において、収納対象物80Aと略同じ位置)に配置されている。すなわち、弾性体23は、収納対象物80Aと同様に、Y方向の中心CLに対して対称的に配置されている。弾性体23の中心C1のX方向の位置は、収納対象物80Aの重心C2のX方向の位置と略同じである。
図6は、振動吸収ユニット20の断面図であり、図7は、振動吸収ユニットの平面図である。図6および図7に示すように、各々の弾性体23は、一対の平板21,22の間で、収納対象物80Aに対応する位置(平面視において、収納対象物80Aと略同じ位置)に配置されている。すなわち、弾性体23は、収納対象物80Aと同様に、Y方向の中心CLに対して対称的に配置されている。弾性体23の中心C1のX方向の位置は、収納対象物80Aの重心C2のX方向の位置と略同じである。
平面視において、弾性体23の中心C1のY方向の位置は、収納対象物80Aの重心C2の位置と同じではない。弾性体23の中心C1は、収納対象物80Aの重心C2よりも、2列の収納対象物80Aの中間に対して外側である。弾性体23の中心C1が収納対象物80Aの重心C2よりも外側とは、Y方向の中心CLと弾性体23の中心C1との距離D1は、Y方向の中心CLと収納対象物80Aの重心C2との距離D2より大きいことを意味する。
列方向(X方向)から見て、弾性体23の中心C1と収納対象物80Aの重心C2のY方向(水平方向)の距離Dは、弾性体23の直径の2%以上、8%以下である。弾性体23の直径を65mmとすると、弾性体23の中心と収納対象物80Aの重心の水平方向の距離は、約1.3mm以上、5.2mm以下である。弾性体23が円柱状である場合、弾性体23の直径が弾性体23の最大外径である。
なお、弾性体23が円柱形状ではなく、断面多角形状である場合、弾性体23の中心と収納対象物80Aの重心の水平方向の距離は、弾性体23の最大外径の2%以上、8%以下である。最大外径とは、多角形の外接円の直径である。
また、X方向で隣り合う弾性体の間隔をGx、Y方向で隣り合う弾性体の間隔をGyとすると、GyとGxの比Gy/Gxは、1以上1.3以下の範囲である。
〔弾性体の位置と個数、平板の曲げ強度などの最適化〕
次に、弾性体23の位置と個数、平板21,22の曲げ強度、およびY方向で隣り合う弾性体の間隔GyとX方向で隣り合う弾性体の間隔Gxの比Gy/Gxを最適化するために実施した解析について説明する。
次に、弾性体23の位置と個数、平板21,22の曲げ強度、およびY方向で隣り合う弾性体の間隔GyとX方向で隣り合う弾性体の間隔Gxの比Gy/Gxを最適化するために実施した解析について説明する。
〔弾性体の位置および個数の検討〕
発明者らは、弾性体23の位置が第一平板21の撓みおよび収納対象物80Aの傾きに影響すると考えた。特に、上部緩衝材5および中部緩衝材3がY方向で分割されていることから、弾性体23のY方向の位置が第一平板21の撓みおよび収納対象物80Aの傾きに大きく影響すると考え、弾性体23の位置をY方向で変化させて、第一平板21の変位量(撓み量)を解析した。
弾性体23の位置は、収納対象物80Aの重心C2を基準に、弾性体23の中心C1をY方向で変化させた。弾性体23のX方向の位置は収納対象物80AのX方向の位置と同じであり、変化させなかった。また、弾性体23の直径は65mmとした。
発明者らは、弾性体23の位置が第一平板21の撓みおよび収納対象物80Aの傾きに影響すると考えた。特に、上部緩衝材5および中部緩衝材3がY方向で分割されていることから、弾性体23のY方向の位置が第一平板21の撓みおよび収納対象物80Aの傾きに大きく影響すると考え、弾性体23の位置をY方向で変化させて、第一平板21の変位量(撓み量)を解析した。
弾性体23の位置は、収納対象物80Aの重心C2を基準に、弾性体23の中心C1をY方向で変化させた。弾性体23のX方向の位置は収納対象物80AのX方向の位置と同じであり、変化させなかった。また、弾性体23の直径は65mmとした。
また、弾性体23の個数を検討するために、図8に示すように、Y方向の中心CLに2個の弾性体23を追加し、弾性体23を8個とした場合についても解析を行った。
図9は、図7に示すように弾性体23を6個配置した場合に、弾性体23のY方向の位置を変化させた際の第一平板21の変位量を示すグラフである。図9の横軸は第一平板21におけるY方向の位置(mm)であり、縦軸は第一平板21の上下方向の変位量である。なお、Y方向の0mmは、図7の左側の端部LSであり、Y方向の950mmは図7の右側の端部RSである。
図9に示すように、弾性体23の中心C1と収納対象物80Aの重心C2の距離Dが5mmのときに第一平板21の変位量が最も小さくなった。すなわち、弾性体23の中心C1位置が収納対象物80Aの重心C2の位置よりも5mm外側であるときに第一平板21の撓み量が最も少なかった。
図9に示すように、弾性体23の中心C1と収納対象物80Aの重心C2の距離Dが5mmのときに第一平板21の変位量が最も小さくなった。すなわち、弾性体23の中心C1位置が収納対象物80Aの重心C2の位置よりも5mm外側であるときに第一平板21の撓み量が最も少なかった。
弾性体23の直径が65mmであるため、弾性体23の中心C1の位置を収納対象物80Aの重心C2の位置よりも5mm外側としても、収納対象物80Aの重心C2の直下に弾性体23が存在しているため、第一平板21が安定的に支持されているものと考えられる。
一方、距離Dが44.5mmのときは第一平板21の撓み量が最も大きくなった。弾性体23の直径が65mmであるため、収納対象物80Aの重心C2の直下に弾性体23が存在しなくなるため、第一平板21が撓みやすくなるものと考えられる。
詳細には、距離Dが9.9mm、19.9mm、23.9mm、44.5mmと大きくなるに従って、第一平板21の撓みが大きくなった。
詳細には、距離Dが9.9mm、19.9mm、23.9mm、44.5mmと大きくなるに従って、第一平板21の撓みが大きくなった。
また、弾性体23の中心C1の位置を収納対象物80Aの重心C2の位置よりも内側とした場合については、距離Dが-0.1mmの場合、すなわち、収納対象物80Aの重心C2の直下に弾性体23が存在している場合でも、距離Dが5mmの場合と比較すると、撓みが大きくなる結果となった。距離Dが-2.5mmの場合、距離Dが-5.1mmの場合はさらに撓みが大きくなった。
図10は、図8に示すように弾性体23を8個配置した場合に、弾性体23のY方向の位置を変化させた際の第一平板21の変位量を示すグラフである。図10の横軸は第一平板21におけるY方向の位置(mm)であり、縦軸は第一平板21の上下方向の変位量である。
図10に示すように、弾性体23の中心C1と収納対象物80Aの重心C2の距離Dが53mmのときに第一平板21の変位量が最も小さくなった。Y方向の中心CLに2個の弾性体23を配置したことによって、収納対象物80Aの重心C2の直下に弾性体23が存在しない場合でも、第一平板21が撓みにくくなった結果と考えられる。
上記解析により、弾性体23を6個配置した場合は、弾性体23の中心C1と収納対象物80Aの重心C2の距離Dは5mmが最適であり、弾性体23を8個配置した場合は、距離Dは53mmが最適であるという結果になった。
次に、弾性体23の個数を検討するために、振動試験機上に収納対象物80Aおよび梱包ユニット10をセットしたコンテナ200を固定し、収納容器、パレット、および振動台の所定箇所に振動センサーを取り付け、振動試験を行った。振動周波数は5~500Hz、加振条件は0.5G、加振時間は5分とした。
図11は、振動試験の結果であり、弾性体23の個数を6個、距離Dを44.5mmとした条件1、弾性体23の個数を6個、距離Dを5mmとした条件2、弾性体23の個数を8個、距離Dを53mmとした条件3の振動試験の結果を表すグラフである。振動試験では、Z方向に加振し、収納容器におけるZ方向の振動強度を比較した。図11の「下段」は下段の収納容器で検出された振動強度、「上段」は上段の収納容器で検出された振動強度である。
図11に示すように、弾性体23を8個配置した場合は、第一平板21の変位量を小さくできる配置であってもZ方向の振動加振速度が大きくなるという結果になった。これは、弾性体23の数が増えると、振動吸収ユニット20全体の剛性が高くなり過ぎて、振動吸収能力が低下したことが要因と考えられる。この結果、弾性体の数は6個が好ましいとの結論に至った。
なお、条件1は、図9の第一平板21の変位量を示すグラフでは変位量が大きい結果となったが、変位量が大きい場合でも、Z方向の振動加振速度については大きな影響を受けず、個数の影響が大きいことを確認できた。
なお、条件1は、図9の第一平板21の変位量を示すグラフでは変位量が大きい結果となったが、変位量が大きい場合でも、Z方向の振動加振速度については大きな影響を受けず、個数の影響が大きいことを確認できた。
また、図12は、条件1、条件2、条件3の振動試験の結果であって、Z方向に加振し、収納容器におけるX方向の振動強度を比較したグラフである。
図12に示すように、弾性体23を8個配置した場合は、第一平板21の変位量を小さくできる配置であっても、特に上段のX方向の振動加振速度が大きくなるという結果になった。これも、弾性体23の数が増えると、振動吸収ユニット20全体の剛性が高くなり過ぎて、振動吸収能力が低下したことが要因と考えられる。この結果でも、弾性体の数は6個が好ましいとの結論に至った。
条件1に関しても、X方向の振動加振速度については大きな影響を受けず、個数の影響が大きいことを確認できた。
条件1に関しても、X方向の振動加振速度については大きな影響を受けず、個数の影響が大きいことを確認できた。
弾性体23を6個配置した場合について、距離Dを弾性体23の直径に対する割合で表すと、距離Dは、弾性体23の直径の8%(≒5mm/65mm)が最適となり、これを上限の値とした。図9からもわかるように、距離Dが9.9mmとなると撓みが大きくなるため、これを排除するために上限の値を設定した。
一方、距離Dの下限は、弾性体23の直径の2%とした。弾性体23の中心C1位置は収納対象物80Aの重心C2の位置よりも外側であることが好ましく、製造誤差で弾性体23の中心C1位置が収納対象物80Aの重心C2の位置よりも内側となる可能性を排除するためである。図9からもわかるように、距離Dが-0.1mmとなると撓みが大きくなるため、これを排除するために下限の値を設定した。
〔平板の曲げ強度の検討〕
次に、平板の強度の検討のため、曲げ強度の異なる2種類の第一平板21を用いて振動試験を行った。
図13は、振動試験の結果であり、弾性体23の個数を6個、距離Dを5mm、第一平板の曲げ強度を1.5Mpa(第二平板と同じ曲げ強度)とした条件2、弾性体23の個数を6個、距離Dを5mm、第一平板の曲げ強度を3Mpa(第二平板の曲げ強度の2倍)とした条件4、の振動試験の結果を表すグラフである。振動試験では、Z方向に加振し、収納容器におけるX方向の振動強度を比較した。
次に、平板の強度の検討のため、曲げ強度の異なる2種類の第一平板21を用いて振動試験を行った。
図13は、振動試験の結果であり、弾性体23の個数を6個、距離Dを5mm、第一平板の曲げ強度を1.5Mpa(第二平板と同じ曲げ強度)とした条件2、弾性体23の個数を6個、距離Dを5mm、第一平板の曲げ強度を3Mpa(第二平板の曲げ強度の2倍)とした条件4、の振動試験の結果を表すグラフである。振動試験では、Z方向に加振し、収納容器におけるX方向の振動強度を比較した。
図13に示すように、第一平板の曲げ強度を第二平板の2倍とした場合には、上段の振動強度がやや高くなるものの、下段の振動強度を改善しながら、撓み量を改善することができた。この結果、第一平板21の曲げ強度は第二平板の2倍とすることが好ましいとの結論に至った。
〔Y方向で隣り合う弾性体の間隔GyとX方向で隣り合う弾性体の間隔Gxの比Gy/Gxの最適化〕
Y方向で隣り合う弾性体の間隔GyとX方向で隣り合う弾性体の間隔Gxの比Gy/Gxについては、コンテナ、梱包ユニット、収納対象物、およびこれらを下方から支持するパレットについて振動解析モデルを構築し、有限要素解析ソフトを用いて周波数応答解析を行うことによって最適化を行った。
具体的には、周波数応答解析において、コンテナを下方から支持するパレットに振幅±0.5Gの正弦波の加速度を与え、外部振動からの各部材の応答を加速度を算出して評価した。周波数範囲は10Hz~200Hzとし、周波数刻みは1Hzとした。
Y方向で隣り合う弾性体の間隔GyとX方向で隣り合う弾性体の間隔Gxの比Gy/Gxについては、コンテナ、梱包ユニット、収納対象物、およびこれらを下方から支持するパレットについて振動解析モデルを構築し、有限要素解析ソフトを用いて周波数応答解析を行うことによって最適化を行った。
具体的には、周波数応答解析において、コンテナを下方から支持するパレットに振幅±0.5Gの正弦波の加速度を与え、外部振動からの各部材の応答を加速度を算出して評価した。周波数範囲は10Hz~200Hzとし、周波数刻みは1Hzとした。
評価指標は、以下の数式(1)で算出される実効値RMS(Root Mean Square)とした。
RMS=√(各周波数の加速度の二乗和平均) ・・・ (1)
換言すれば、RMSは、各周波数の加速度の二乗平均平方根である。
なお、過去実施した収納対象物の振動実験の解析結果から、輸送中の振動によるウェーハ端部への樹脂付着量とRMSとの相関関係があることがわかっている。
RMS=√(各周波数の加速度の二乗和平均) ・・・ (1)
換言すれば、RMSは、各周波数の加速度の二乗平均平方根である。
なお、過去実施した収納対象物の振動実験の解析結果から、輸送中の振動によるウェーハ端部への樹脂付着量とRMSとの相関関係があることがわかっている。
図14は、比Gy/GxとRMSとの相関関係を示すグラフである。図14に示すように、比Gy/Gxが1以上1.3以下でRMSが小さくなる傾向が確認された。
上記実施形態によれば、弾性体23の中心C1と収納対象物80Aの重心C2の距離Dを、弾性体23の直径の2%以上、8%以下とすることによって、第一平板21の撓み量を低減することができる。これにより、収納対象物80Aをコンテナ200に梱包するための梱包ユニット10において、収納対象物80Aの傾きを抑制し、また、収納対象物80Aや緩衝材の取り出しを安定的に行うことができる。
また、X方向で隣り合う弾性体の間隔Gx、Y方向で隣り合う弾性体の間隔Gyとすると、GyとGxの比Gy/Gxを1以上1.3以下の範囲とすることによって、収納対象物80Aの例えば輸送中における振動を抑制し、ウェーハ端部への樹脂付着量を低減することができる。
また、第一平板21の曲げ強度を第二平板22の曲げ強度の2倍以上3倍以下とすることによって、加振した際の振動強度の低減を図ることができる。
また、第一平板21および第二平板22に切欠き24を形成したことによって、振動吸収ユニット20を取り出す際に、切欠き24を利用して取り出すことができる。これにより、振動吸収ユニット20の取り出しを容易とすることができる。
なお、上記実施形態では、弾性体23は円柱状としたが、これに限ることはない。例えば、直方体状のような角柱状であってもよいし、錐台状としてもよい。
また、上記実施形態では、弾性体23のX方向の位置は、収納対象物80Aの重心C2のX方向の位置と略同じとしたが、これに限ることはなく、X方向にずれてもよい。ただし、X方向中央の弾性体23については、収納対象物80Aの重心C2のX方向の位置と略同じとすることが好ましい。
また、上記実施形態では、第一平板21の曲げ強度を第二平板22の曲げ強度の2倍以上3倍以下としたが、これに限ることはなく、弾性体23の位置の最適化によって第一平板21の撓み量の抑制ができれば、例えば第一平板21の曲げ強度を第二平板22の曲げ強度を同じとしてもよい。
また、下部緩衝材は、一体としたが、上部緩衝材、中部緩衝材と同様に、幅方向で分割してもよい。
また、中部緩衝材が上下方向で分割されてもよい。
また、中部緩衝材が上下方向で分割されてもよい。
1…下部緩衝材、3…中部緩衝材、5…上部緩衝材、10…梱包ユニット、20…振動吸収ユニット、21…第一平板、22…第二平板、23…弾性体、80…収納容器、80A…収納対象物、81…容器本体、100…緩衝材群、200…コンテナ、200A…輸送コンテナ、201…コンテナ本体、202…底板、C1…中心、C2…重心、D…距離、W…半導体ウェーハ。
Claims (5)
- 半導体ウェーハが収納された容器である収納対象物を、幅方向に間隔をあけて2列、かつ、上下方向に2段で箱型のコンテナに梱包するための梱包ユニットであって、
下段の2列の前記収納対象物の下部を支持する下部緩衝材と、
前記収納対象物の各列において上段の前記収納対象物と下段の前記収納対象物との間に1つずつ介装される中部緩衝材と、
前記上段の2列の収納対象物の各列において1つずつ配置されて前記収納対象物の上部を保持する上部緩衝材と、
前記下部緩衝材を下方から支持し、前記コンテナの最底部に設置される振動吸収ユニットと、を備え、
前記振動吸収ユニットは、
第一平板と、
前記第一平板と平行をなし、前記第一平板の下方に配置された第二平板と、
前記第一平板と第二平板の間に配置され、各段の前記収納対象物と同数の弾性体と、を有し、
平面視において、前記弾性体の中心は、前記収納対象物の重心よりも、2列の収納対象物の中間に対して外側であり、前記弾性体の中心と前記収納対象物の重心の前記幅方向の距離は、前記弾性体の最大外径の2%以上、前記弾性体の最大外径の8%以下である梱包ユニット。 - 請求項1に記載の梱包ユニットにおいて、
列方向で隣り合う前記弾性体の中心の間隔をGx、幅方向で隣り合う前記弾性体の中心の間隔をGyとすると、GyとGxの比Gy/Gxは、1以上1.3以下である梱包ユニット。 - 請求項1または請求項2に記載の梱包ユニットにおいて、
前記第一平板の曲げ強度は前記第二平板の曲げ強度の2倍以上3倍以下である梱包ユニット。 - 請求項1または請求項2に記載の梱包ユニットにおいて、
前記第一平板と前記第二平板のうち、少なくとも前記第一平板には、切欠きが形成されている梱包ユニット。 - 請求項1または請求項2に記載の梱包ユニットと、
前記梱包ユニットが収容される箱型のコンテナと、を備える輸送コンテナ。
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2023
- 2023-01-23 WO PCT/JP2023/001925 patent/WO2023210078A1/ja unknown
- 2023-03-01 TW TW112107224A patent/TW202408891A/zh unknown
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Publication number | Publication date |
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WO2023210078A1 (ja) | 2023-11-02 |
TW202408891A (zh) | 2024-03-01 |
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