JP4282537B2 - 電子部品保持具及びその製造方法並びに電子部品保持具から電子部品を取り外す方法 - Google Patents

Description

本発明は、シリコンウェーハ、セラミックグリーンシート、ガラス、フレキシブル基板等からなる電子部品を固定したり、加工後の部品を搬送するために使用される電子部品保持具及びその製造方法並びに電子部品保持具から電子部品を取り外す方法に関するものである。

シリコンウェーハ、セラミックグリーンシート、ガラス、リジッド基板、フレキシブル基板等に代表される電子部品は、薄く割れやすく、それ自体でのハンドリングが困難であるという特徴があるので、加工時に電子部品保持具に固定されて研磨、パターニング、ダイシング、印刷等の加工が施され、その後に搬送される。このような電子部品保持具は、加工時や搬送時に電子部品を強固に固定し、加工後や実装時に容易に取り外し可能であることが要求される。

係る電子部品保持具としては、（１）突出した多数の支持体上に電子部品を搭載して真空吸着するタイプ（特許文献１参照）、（２）光硬化性の粘着剤を使用し、電子部品の取外し時に粘着剤を硬化させて粘着性を喪失させるタイプがあげられる（特許文献２参照）。
特開２０００‐２８６３２９号公報 特開２００３‐１１３３５５号公報

しかしながら、（１）のタイプの場合には、電子部品の加工時に吸引状態を維持しなければならず、電子部品保持具の構成や製造方法が複雑化するという大きな問題がある。また、（２）のタイプの場合には、粘着剤の粘着性喪失後には再使用することができないので、粘着剤が直ちに廃棄物になり、ランニングコストの増大や多量の廃棄物の発生を招くおそれが少なくない。

本発明は上記に鑑みなされたもので、構成や製法が複雑化するのを抑制し、コストの増大や多量の廃棄物の発生を招くおそれを排除することのできる電子部品保持具及びその製造方法並びに電子部品保持具から電子部品を取り外す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、電子部品を保持するものであって、支持体と、この支持体に設けられて電子部品を着脱自在に保持する弾性密着層と、支持体を搭載するテーブルとを含み、支持体に、弾性密着層を変形させる気体用の流通路を設け、テーブルには、支持体の流通路に気体を供給する供給路を設けたことを特徴としている。

また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１記載の電子部品保持具の製造方法であって、
支持体の一面に、電子部品保持用の弾性密着層を設け、支持体の他面における流通路形成予定領域以外の領域にレジスト層を形成し、流通路形成予定領域に、弾性密着層を変形させる気体用の流通路をサンドブラストにより設けることを特徴としている。

また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１記載の電子部品保持具から電子部品を取り外す方法であって、
弾性密着層に保持された電子部品を取り外す際、支持体の流通路に気体を流入させ、弾性密着層を変形させることを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における電子部品には、少なくとも単数複数のシリコンウェーハ、セラミックグリーンシート、ガラス、リジッド基板、フレキシブル基板、これらを加工した基板、チップ部品等が含まれる。この電子部品の形状は特に問うものではない。支持体は、電子部品の形状等を考慮し、長方形、正方形、多角形、円形、楕円形等に形成される。また、気体は、エアが主ではあるが、弾性密着層に悪影響を及ぼすことなく繰り返し使用できるのであれば、窒素ガスやアルゴンガス等からなる他のガスでも良い。

流通路や供給路は、円筒形、角筒形、多角形の筒形やスリット等に形成されたり、単数複数の配管を用いて形成される。これら流通路や供給路は、単数複数いずれでも良い。さらに、本発明に係る電子部品保持具を、テーブルと、このテーブルに搭載される支持体と、この支持体に設けられて電子部品を着脱自在に保持する弾性密着層とから構成し、テーブルに、気体を供給する供給路を設けるとともに、支持体に、弾性密着層を変形させる気体用の流通路を設け、供給路と流通路とを連通させることもできる。

本発明によれば、構成や製法が複雑化するのを抑制し、コストの増大や多量の廃棄物の発生を招くおそれを有効に排除することができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における電子部品保持具は、図１ないし図３に示すように、基材である支持基板１と、この支持基板１に積層され、薄く加工されたシリコンウェーハＷを着脱自在に密着保持する変形可能なエラストマー層３とを備え、加工現場に設置された圧空供給テーブル５に着脱自在に搭載される。

支持基板１は、図１ないし図３に示すように、ガラス、金属、セラミック、あるいはこれらの複合体を使用して表裏面がそれぞれ平坦な板形に形成され、内部の上下厚さ方向に、エア用の複数の流通路２が配列して穿孔されており、各流通路２を流通するエアが上方のエラストマー層３の平坦な表面を部分的に膨張変形させるよう機能する。支持基板１は用途により厚さが決定される。例えば支持基板１は、搬送に使用される場合には５０〜１０００μｍ程度の厚さとされ、加工に使用される場合には０．３〜５ｍｍ程度の厚さとされる。

各流通路２は各種形状の筒形に形成される。但し、角筒形の場合には、その角部からエラストマー層３の剥離を招くおそれがあるので、円筒の丸孔であるのが好ましい。

エラストマー層３は、図１ないし図３に示すように、弾性を有する所定のエラストマーを使用して表裏面がそれぞれ平坦に形成され、５〜６０Ｈｓ（ＪＩＳ Ａ）のゴム硬度とされており、支持基板１の表面に積層して接着される。このエラストマー層３の材料としては、例えば反発弾性の低いシリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタン系のエラストマー、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合エラストマー等があげられる。これらの中でも、耐熱性が要求される場合には、シリコーンゴムやフッ素ゴムが使用される。

エラストマー層３のゴム硬度が５〜６０Ｈｓ（ＪＩＳ Ａ）の範囲なのは、５Ｈｓ未満の場合には、密着力が必要以上に強くなり、シリコンウェーハＷの取り外しに支障を来たすからである。逆に、６０Ｈｓを超える場合には、密着力が低下し、シリコンウェーハＷを十分に保持することができないからである。

エラストマー層３は、５０〜１０００μｍ程度の厚さに形成され、平坦な表面がシリコンウェーハＷの裏面を着脱自在に接触保持する密着保持面４とされており、この密着保持面４の中心線の平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ６０１）が３．２μｍ以下程度とされる。エラストマー層３の厚さが５０〜１０００μｍ程度の範囲なのは、５０μｍ未満の場合には、機械的強度が不足し、膨張変形の繰り返しにより破損しやすくなるからである。逆に、１０００μｍを超える場合には、十分な膨張変形を得ることができず、シリコンウェーハＷを密着解除できないおそれがあるからである。

密着保持面４の中心線の平均粗さが３．２μｍ以下程度なのは、この数値を超える場合には、密着力が弱くなり、十分な保持力を得られないおそれがあるという理由に基づく。
エラストマー層３は、帯電防止を目的に、導電性付与のためカーボン、金属、金属酸化物のフィラーが配合されたり、導電性ポリマーやイオン導電性付与剤からなる帯電防止剤が適宜塗布される。

圧空供給テーブル５は、図３に示すように、金属や合成樹脂等を使用して支持基板１やエラストマー層３よりも一回り大きい断面略板形の矩形に形成され、内部の上下厚さ方向に、エア用の複数の供給路６が配列して穿孔されており、この複数の供給路６がコンプレッサ等からなるエア圧送手段７に着脱自在に接続される。各供給路６は、圧空供給テーブル５に支持基板１が搭載されることにより、支持基板１の流通路２に連通され、エア圧送手段７から圧送されてきたエアを流通路２に供給するよう機能する。

圧空供給テーブル５の表面には、支持基板１やエラストマー層３の周縁部に係止する複数の係止爪８が間隔をおいて対設される。各係止爪８は、例えば可撓性を有するＪ字形やＬ字形等に屈曲形成されたり、Ｊ字形やＬ字形等に屈曲形成され、図示しない捩りバネを使用して起伏可能に支持される。

上記構成において、電子部品保持具を製造する場合には、先ず、支持基板１の全表面に、電子部品保持用のエラストマー層３を接着したり、成形し、支持基板１の裏面における流通路形成予定領域以外の領域に図示しないレジスト層を覆着するとともに、流通路形成予定領域に、エラストマー層３を変形させるエア用の供給路６をサンドブラスト法（高圧空気を使用して研磨剤や砂を吹き付ける表面処理）により穿孔し、その後、レジスト層を剥離すれば、電子部品保持具を製造することができる。

サンドブラストの際、エラストマー層３の裏面に砂が高圧空気により吹き付けられるが、エラストマー層３が柔らかいので、エラストマー層３の損傷を招くことなく、支持基板１に孔加工を施すことができる。

製造した電子部品保持具を使用してシリコンウェーハＷを保持する場合には、エラストマー層３の粗い密着保持面４にシリコンウェーハＷを載せるか、載せて軽く押圧すれば、エラストマー層３にシリコンウェーハＷを密着保持させることができ（図２参照）、その後に印刷、加工、搬送等することができる。

これに対し、加工終了時や実装時にエラストマー層３のシリコンウェーハＷを取り外す場合には、圧空供給テーブル５に電子部品保持具を複数の係止爪８を介して位置決め固定し、エア圧送手段７を動作させれば良い（図３参照）。
すると、エアがエア圧送手段７から供給路６を介して流通路２に圧送され、エラストマー層３が膨張してその粗い密着保持面４が部分的に膨張隆起し、この膨張隆起により接触面積が減少してシリコンウェーハＷの密着が解除され、シリコンウェーハＷが取り外し可能となる。

この際、圧送されるエアの圧力が大きすぎると、エラストマー層３の破裂するおそれがあるので、エアの圧力は徐々に上昇させ、シリコンウェーハＷの密着解除に必要最小限の値を求めておけば良い。

上記構成によれば、シリコンウェーハＷの加工時に吸引状態を維持する必要が全くないので、電子部品保持具の構成や製造方法が複雑化することがない。また、粘着剤を使用しないので、粘着剤が直ちに廃棄物になることがなく、ランニングコストの増大や多量の廃棄物の発生を招くおそれがない。さらに、シリコンウェーハＷの取り外しに際し、エラストマー層３とシリコンウェーハＷとの間に剥離液等を浸入させる必要がないので、シリコンウェーハＷを乾燥させる必要がない。

なお、上記実施形態ではエラストマー層３にシリコンウェーハＷを単に密着保持させたが、何らこれに限定されるものではない。例えば、エラストマー層３の表面に、電子部品に対応する平面矩形や円形の凹部を形成し、この凹部にシリコンウェーハＷ等の電子部品を嵌合して略面一に揃えれば、シリコンウェーハＷの表面に印刷を施す際に印刷機器の損傷を防止したり、簡単に位置決めすることができる。また、取り扱いに支障を来たさなければ、支持基板１、エラストマー層３、及び圧空供給テーブル５を一体化することもできる。

以下、本発明に係る電子部品保持具及びその製造方法並びに電子部品保持具から電子部品を取り外す方法の実施例を説明する。
先ず、ソーダライムガラスからなる支持基板の全表面に、厚さ０．１ｍｍのエラストマーを塗布して１２０℃、１０分間の条件で硬化させ、エラストマー層を形成した。支持基板の大きさは０．５ｍｍ×２００ｍｍ×２００ｍｍの大きさとし、エラストマーは信越化学製の商品名ＫＥ１８０１Ａ／Ｂ／Ｃとした。

こうしてエラストマー層を形成したら、エラストマー層の表面を厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムで被覆保護し、支持基板の裏面における流通路形成予定領域以外の領域にレジスト層を両面粘着テープにより粘着し、流通路形成予定領域に、複数の流通路をサンドブラスト法により穿孔し、その後、レジスト層を再使用可能に剥離して電子部品保持具を製造した。

レジスト層は、１ｍｍ×２４０ｍｍ×２４０ｍｍのブチルゴムシートにφ１ｍｍの複数の孔が縦横１０ｍｍピッチで形成（中央部の２４０ｍｍ×２４０ｍｍの領域）された構成とした。また、サンドブラストは、サンドブラスト装置〔不二製作所製 商品名ニューマブラスターＳＣ−ＴＶ〕により研磨剤〔不二製作所製 商品名フジランダムＣ−２２０〕を吹き付けることとした。

次いで、電子部品保持具のエラストマー層中央部に厚さ０．７ｍｍ、８インチのシリコンウェーハをその自重を利用して固定した。
すると、エラストマー層にシリコンウェーハが密着保持され、電子部品保持具を上下逆にしても、シリコンウェーハを保持することができた。

次いで、圧空供給テーブルに電子部品保持具を持ち上がらないように固定し、０．１ＭＰａのエアを圧送した。
すると、エラストマー層が直ちに変形し、シリコンウェーハをその重さ＋３ｇｆの力で取り外すことができた。この作業を１０００回繰り返したが、シリコンウェーハの保持や取り外しに全く支障を生じなかった。

本発明に係る電子部品保持具の実施形態を示す断面説明図である。 本発明に係る電子部品保持具の実施形態におけるシリコンウェーハ保持状態を示す断面説明図である。 本発明に係る電子部品保持具及び電子部品保持具から電子部品を取り外す方法の実施形態を示す断面説明図である。

符号の説明

１ 支持基板（支持体）
２ 流通路
３ エラストマー層（弾性密着層）
５ 圧空供給テーブル（テーブル）
６ 供給路
７ エア圧送手段
Ｗ シリコンウェーハ（電子部品）

Claims (3)

1. 電子部品を保持する電子部品保持具であって、支持体と、この支持体に設けられて電子部品を着脱自在に保持する弾性密着層と、支持体を搭載するテーブルとを含み、支持体に、弾性密着層を変形させる気体用の流通路を設け、テーブルには、支持体の流通路に気体を供給する供給路を設けたことを特徴とする電子部品保持具。
2. 請求項１記載の電子部品保持具の製造方法であって、支持体の一面に、電子部品保持用の弾性密着層を設け、支持体の他面における流通路形成予定領域以外の領域にレジスト層を形成し、流通路形成予定領域に、弾性密着層を変形させる気体用の流通路をサンドブラストにより設けることを特徴とする電子部品保持具の製造方法。
3. 請求項１記載の電子部品保持具から電子部品を取り外す方法であって、弾性密着層に保持された電子部品を取り外す際、支持体の流通路に気体を流入させ、弾性密着層を変形させることを特徴とする電子部品保持具から電子部品を取り外す方法。

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