JP4947410B2

JP4947410B2 - カセットケース梱包用緩衝体

Info

Publication number: JP4947410B2
Application number: JP2006276982A
Authority: JP
Inventors: 朋広堀尾
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-10-10
Also published as: KR20080032620A; US20080083643A1; JP2008094417A; KR100835320B1

Description

この発明はカセットケース梱包用緩衝体、詳しくは直方体の段ボール箱内に略直方体のカセットケースを収容して梱包する際に使用される発泡材製のカセットケース梱包用緩衝体に関する。

従来、この種のカセットケース梱包用緩衝体としては、特許文献１に記載のものが知られている。すなわち、半導体ウェーハの輸送用緩衝体として、容器と外装箱（直方体の段ボール箱）との間に挿入される上下一対の発泡ポリエチレン製緩衝体が開示されている。この緩衝体は、輸送中の振動や衝撃からカセットケースおよび半導体ウェーハを保護するものである。緩衝体は外装箱とカセットケースとの間に所定の隙間を設け、緩衝体自体が弾性的に変形などすることで上記衝撃力を吸収・緩和することとなる。

特開２００５−４１５０３号公報

しかしながら、このような従来の緩衝体にあっては、以下の改良すべき点を有していた。すなわち、従来の緩衝体では、上側緩衝体および下側緩衝体はともに大略矩形の枠体で構成され、これらの枠体の外面には外装箱内壁面に対向するよう４側面について各２個の突起が突設されていた。上側緩衝体および下側緩衝体には全体で８個の突起がそれぞれ形成され、外装箱との間に所定の間隙を形成していた。この場合、カセットケース内の垂直に装填された複数枚の半導体ウェーハに対してその主面と対向する側のこれらの突起は、その主面から外れた位置に設けられていた（主面と正対していなかった）。
よって、外装箱が半導体ウェーハの主面を下に向けた状態で落下などした場合、その落下による衝撃力がこれらの緩衝体を介してカセットケース、ひいては半導体ウェーハに作用することとなる。このとき上記主面対向側の各突起が主面から外れた位置にあるため、半導体ウェーハをこれらの突起において両端支持梁の状態で支持することができないため、かつ、突起同士がかなり離れていたため、この衝撃力による半導体ウェーハの主面の中央部位のたわみ変形量が大きくなって、半導体ウェーハに欠け、傷、割れなどの損傷が発生する可能性が存在した。

この発明は、カセットケースを段ボール箱に収容梱包する際に使用され、外部からの衝撃に対してカセットケース内部の半導体ウェーハを保護するカセットケース梱包用緩衝体を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、内部に複数枚の半導体ウェーハが主面を略垂直にした縦向き状態で、かつ、これらの半導体ウェーハの主面が互いに平行となるように装填された略直方体のカセットケースを、これらの半導体ウェーハの主面と平行に設けられている一対の内側壁を有する直方体の箱に収容して梱包するとき、このカセットケースとこの箱との間に介装されるカセットケース梱包用緩衝体において、略矩形の枠体で構成され、上記カセットケースの底部に嵌合し、上記箱の内底壁に当接するとともに、このカセットケースの外側壁とこの箱の内側壁との間に隙間を有してカセットケースを支持する下型部材と、略矩形の枠体で構成され、上記カセットケースの蓋部に嵌合し、上記箱の天井壁に当接するとともに、このカセットケースの外側壁とこの箱の内側壁との間に隙間を有してカセットケースを支持する上型部材とを備え、上記上型部材および上記下型部材には、上記半導体ウェーハの主面と直交する方向で、上記一対の内側壁に向かってそれぞれ２個ずつ突出した横方向衝撃吸収ブロックが配設され、上記カセットケースを上記箱に収容して梱包した際に、上記半導体ウェーハの主面に対して垂直な方向に光を照射して横方向衝撃吸収ブロックを投影した場合、その横方向衝撃吸収ブロックの投影像がこの半導体ウェーハの直径の幅内に位置するカセットケース梱包用緩衝体である。

請求項１に記載の発明によれば、上型部材およびまたは下型部材に設けられた横方向衝撃吸収ブロックは、カセットケース内の半導体ウェーハに対してその主面と直交する方向から光線を照射して投影したとき、その投影像が半導体ウェーハの主面を正面視して半導体ウェーハの直径の幅内に位置するように配設されている。同時に、この横方向衝撃吸収ブロックは、上記カセットケース内の半導体ウェーハの表裏面（主面）に対して垂直に梱包する箱の内側壁に向かって突出している。このため、箱の転倒などにより、主面に対して垂直方向から大きな衝撃力が箱に作用したとしても、この衝撃力が上記横方向衝撃吸収ブロックにより吸収または緩和され、カセットケース内の半導体ウェーハに作用する衝撃力を低減することができる。特に、半導体ウェーハの直径（その主面の幅）内に位置するように横方向衝撃吸収ブロックを設けているので、この横方向衝撃吸収ブロックが半導体ウェーハの主面に対して直接作用する衝撃力を低減することができる。これにより、カセットケース内に装填された全ての半導体ウェーハは、横方向衝撃吸収ブロックによって保護されることとなる。半導体ウェーハに対するダメージが軽減され、その割れや欠けが未然に防止される。

なお、上型部材および下型部材の両外側面（半導体ウェーハの表裏面と平行な外側面）に設ける横方向衝撃吸収ブロックは、カセットケース内の半導体ウェーハを主面に対して正面視した場合、４個の横方向衝撃吸収ブロックがその主面の直径を１辺とした４角形の内側に４角形をなすように配置されている。これらの横方向衝撃吸収ブロックは、各面については半導体ウェーハの主面を中心とした面対称位置に設けられている（表裏面に対応する両側面にそれぞれ設けられている）。また、各横方向衝撃吸収ブロックは、半導体ウェーハの主面を正面視して、カセットケース内の半導体ウェーハの中心を通る垂直線（直径）を中心として左右対称位置に設けることが好ましい。これらの横方向衝撃吸収ブロックにより半導体ウェーハをその幅方向において均等に支持することができ、外部からの衝撃力を最大限に吸収・緩和することができるからである。
また、横方向衝撃吸収ブロックは、上記上型部材および下型部材と一体に成形してもよく、また別素材（ただし衝撃吸収能力が高い素材で、例えば弾性係数の高い発泡プラスチックやゴムなど）を用いて上記下型部材とは別体に形成してもよい。

請求項２に記載の発明は、上記略矩形の上型部材には、その上面にて４角形の頂点位置に４個の上側衝撃吸収ブロックがそれぞれ上方に向かって突出して配設されるとともに、上記略矩形の下型部材には、その下面にて４角形の頂点位置に４個の下側衝撃吸収ブロックがそれぞれ下方に向かって突出して配設された請求項１に記載のカセットケース梱包用緩衝体である。

請求項２に記載の発明によれば、上型部材および下型部材のそれぞれに上下方向に突出する突起を形成したため、上下方向の衝撃力に対して有効にカセットケースを保護することができる。

請求項１に記載の発明によれば、カセットケースの側面、特に半導体ウェーハの主面に垂直な方向（半導体ウェーハにとってはもっともダメージが発生しやすい方向）から大きな衝撃力が箱に作用したとしても、この衝撃力が上記横方向衝撃吸収ブロックにより吸収され、カセットケース内の半導体ウェーハに直接作用することがない。特に、半導体ウェーハの主面幅内に位置するように横方向衝撃吸収ブロックを設けているので、これを半導体ウェーハの直径幅外に設けた場合に比較して、半導体ウェーハへの衝撃力の緩和に対して有効である。これにより、カセットケース内の全ての半導体ウェーハはこの横方向衝撃吸収ブロックによって保護される。

また、請求項２に記載の発明によれば、上型部材と下型部材とに設けた突起（上側衝撃吸収ブロック、下側衝撃吸収ブロック）により、箱が落下したときのカセットケースに対して上下方向からの衝撃を緩和、吸収することができる。特に、４角形の頂点位置にこれらの突起を突設したため、上下方向からの衝撃力を各突起にて均等に受けることができ、効率よく緩和・吸収することができる。

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。図１〜図１０はこの発明に一実施例に係るカセットケース梱包用緩衝体を示している。

図１及び図１０に示すように、外装箱である直方体の段ボール箱１１の内部には箱形のカセットケース１０が緩衝体を介して収容されている。緩衝体は、図１０に示すように、カセットケース１０の底部に嵌合される下型部材１２と、カセットケース１０の蓋部に嵌合される上型部材１３とを有している。
段ボール箱１１は所定寸法の直方体であって、その段ボール箱１１内には、ＳＥＭＩ規格の１個のカセットケース１０が収容されて梱包される。
カセットケース１０は所定深さの本体部分とその上側の開口を覆う蓋部とを有する所定の略直方体形状のプラスチック製箱体であって、その本体部分の内部には複数枚のシリコンウェーハＷが平行に並んで装填されている。例えば口径３００ｍｍのシリコンウェーハＷが２５枚縦に（カセットケースの底面に対して垂直に）並列にその溝内に載置された状態でカセットケース１０内に収容されている。シリコンウェーハＷの並ぶ方向が段ボール箱１１の長辺の方向と一致している。

図１〜図６において示すように、下型部材１２は、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレンなどの発泡材料を成型して形成され、中央部に孔が明いた矩形の枠体２１を有している。下型部材１２は、上記カセットケース１０の底面に当接した状態で上記カセットケース１０の底部に嵌合するとともに、これを上記箱１１の内側壁との間に所定の隙間を有して支持する構造である。すなわち、矩形の（略井桁状の）枠体２１の４隅部には同一大きさの長辺方向ブロック２３および短辺方向ブロック２４がその平面内で外方に向かって突出してそれぞれ形成されており、これらの長辺方向ブロック２３および短辺方向ブロック２４が、箱１１の内面（垂直面）に当接し、その箱１１の内壁面（垂直面）との間に所定の隙間を上下左右にそれぞれ形成しているのである。すなわち、これら横方向衝撃吸収ブロック２３，２４は断面４角形で所定位置から所定長さだけ突出しており、その先端突出面は平坦な垂直面で構成されている。各ブロック２３は同じ形状、同じ突出長さを有し、図１に示すように、カセットケース内の半導体ウェーハＷの主面の幅、すなわちウェーハの直径幅内に位置するよう所定間隔を有して突出している。換言すると、カセットケース１０の前面側に２個、後面側に２個の突起（ブロック）２３が形成されており、これらの突起２３はすべてウェーハ直径の幅内に位置している。図１，図２にはこのブロック２３の位置が明示されていることとなる。なお、各短辺方向ブロック２４も全てが同一形状、同一寸法である。
そして、この下型部材１２は、その下側に向かって突出する、４角形の頂点位置に配置された４個の下側衝撃吸収ブロック２５により段ボール箱１１の内底面との間にも所定の隙間を画成している。下側衝撃吸収ブロック２５は、矩形の枠体２１（カセットケース１０の底部に対応している）に対して４箇所、４角形の頂点位置に設けられている。その下側衝撃吸収ブロック２５の突出高さは４．５ｃｍである。

一方、図７〜図１０に示すように、緩衝体の上側部分を構成する上型部材１３は、下型部材１２と同様に上記カセットケース１０の上面に当接した状態で上記カセットケース１０の蓋部に嵌合するとともに、これを上記箱１１の内壁との間に所定の隙間を有して支持している。この上型部材１３は、図７に示すように、中央部に孔が明いた矩形の（略井桁形状の）枠体３１を有しており、その枠体３１の内側には矩形の孔が画成されている。この矩形の孔形成部（枠体の一部）にカセットケース１０の底面が当接して載置される構成である。枠体３１の４隅部には同一大きさの短辺方向ブロック３４がその平面内で外方に向かって突出してそれぞれ形成されており、これらの短辺方向ブロック３４が箱内面（垂直面）に当接してその箱内壁面（垂直面）との間に所定の隙間を上下左右にそれぞれ形成しているのである。すなわち、ブロックは４角形断面で所定長さだけ突出し、その先端突出面は平坦な垂直面で構成されている。また、この枠体３１には長辺方向ブロック３３が、短辺方向ブロック３４と同様に、全体として４個形成されており、これらの長辺方向ブロック３３は断面４角形で同一長さだけ、段ボール箱１１の内側面に向かって垂直になるよう突出して、その内側面とカセットケース１０外側面との間に所定の間隙を形成している。これらの長辺方向ブロック３３および短辺方向ブロック３４により枠体３１は全体として平面視すると井桁形状を呈していることとなる。さらに、この枠体３１の上面には図８に示すように４個の突起３５がその枠体３１（カセットケース１０の蓋部に対応している）の４角形の頂点に位置して形成されている。これらの突起３５は断面４角形で同一形状で同一高さに突出しており、その突出高さは１．２〜２．０ｃｍとされている。
そして、下型部材１２の矩形の枠体２１の２つの長辺には、図１に示すように、各２個のブロック２３が所定距離だけ離間してそれぞれ突設されている。これらのブロック２３は、半導体ウェーハＷの主面に対して光を垂直に照射したとき、そのブロックの投影像の投影位置がこの主面を正面視して上記カセットケース１０内の半導体ウェーハＷの直径幅内に位置するように、突設配置されている。これらの４個のブロック２３が、下型部材１２から上記シリコンウェーハＷの主面（表裏面）と直交する方向であって、段ボール箱１１の内側壁面に向かって突出した横方向衝撃吸収ブロックを構成することとなる。これらの横方向衝撃吸収ブロック２３が段ボール箱１１の内側面（垂直面）に当接してその段ボール箱１１内壁面（垂直面）との間に所定の隙間を上下左右にそれぞれ形成している。その横方向衝撃吸収ブロック２３の先端突出面は平坦な垂直面で構成されている。
また、この下型部材１２はその下側に向かって突出する複数の下側衝撃吸収ブロック２５により箱１１の底面との間にも所定の隙間を画成している。これらの下側衝撃吸収ブロック２５は、枠体２１の４隅部分に均等に４箇所設けられ、同じ高さに形成されている。その突出面は平坦である。
なお、これらの上型部材１３と下型部材１２はいずれも金型などを用いた樹脂一体成形品として形成してある。

以上のように構成された緩衝体は、図１０に示すように、段ボール箱１１内に以下のようにして収容される。下型部材１２がまずセットされる。すなわち、下側衝撃吸収ブロック２５を箱底面に当接させるように、この下型部材１２を挿入すると、そのブロック２３，２４が箱内側面に当接することとなる。そして、この下型部材１２に対して上方から半導体ウェーハを収納したカセットケース１０を挿入して、その凹部空間にその底面が嵌合するように載置する。この場合、カセットケース１０の内部には複数枚（２５枚）の３００ｍｍのシリコンウェーハＷがその底面に対して垂直となるよう縦方向に並列に載置されている。さらに、このカセットケース１０の蓋上面に対して上記上型部材１３が嵌合される。
上型部材１３は、枠体３１の内側の四角形の空間においてカセットケース１０の上端部を保持することとなる。枠体３１から水平面方向に突出したブロック３３，３４が箱１１の内壁面（垂直面）に所定の隙間を形成することとなる。また、上側衝撃吸収ブロック３５は箱１１の天井面との間に所定の隙間を構成する。
また、下型部材１２は、枠体２１の内側の平面視して四角形の空間においてカセットケース１０の下端部を保持することとなる。枠体２１から水平方向（横方向）に突出したブロック２３，２４が段ボール箱１１の内壁面（垂直面）に所定の隙間を形成することとなる。また、下側衝撃吸収ブロック２５は段ボール箱１１の底面との間に所定の隙間を形成する。

この場合、上記下型部材１２の長辺方向ブロック２３が上記カセットケース１０内のシリコンウェーハＷの表裏面を含む平面に対して垂直となるよう配設される。また、長辺方向ブロック２３は、これをシリコンウェーハ主面に垂直光を当てて投影した場合その投影が正面視してシリコンウェーハＷの主面内に位置するように、下型部材１２から箱の内壁面に向かって突出して設けられている。
なお、段ボール箱１１内へのカセットケース１０の収納に際しては、カセットケース１０に上型部材１３、下型部材１２を嵌合させて一体化した後で、これらを段ボール箱１１に収納してもよい。
以上の結果、もしこの段ボール箱１１が輸送中に転倒した場合でも、この緩衝体、特に下型部材１２の長辺方向ブロック２３により、段ボール箱１１が大きくたわんで変形してもこれを段ボール箱１１の内壁面で堅固に支持することができ、その衝撃力を緩和吸収することができる。もちろん、この場合各ブロックなどにより衝撃の吸収緩和が同時になされる。特に、シリコンウェーハＷの主面の直径幅内で表裏面の両側にそれぞれ４個の長辺方向ブロック（横方向衝撃吸収ブロック）２３を設けているので、これによりシリコンウェーハＷに作用する衝撃力を緩和吸収することができ、シリコンウェーハＷの主面に垂直に作用する外力を低減することができる。これにより、カセットケース１０内のシリコンウェーハＷに対するダメージが軽減され、シリコンウェーハＷの割れや欠けが未然に防止される。

このようにシリコンウェーハ格納搬送用カセットケース１０を輸送用段ボール箱１１に収容する際、段ボール箱１１の内壁との間に緩衝体である下型部材１２，上型部材１３を介在させ、カセットケース１０が直接段ボール箱１１の内壁に接触しないように構成したため、外部からの衝撃に対して有効にシリコンウェーハＷを保護することができる。すなわち、発泡材製の緩衝体は上型部材１３と下型部材１２とで上下からカセットケース１０を挟み込んで浮かせて保持する。上型部材１３、下型部材１２は、共に、カセットケース１０の底部および蓋部をそれぞれ取り囲み、固定する矩形の枠体２１，３１で構成し、この場合下型部材１２および上型部材１３に設けた全てのブロック（突起）で段ボール箱１１のたわみによる大きな変形を防止して保護する。

次に、この発明に係るカセットケース梱包用緩衝体を用いた落下試験の試験結果を報告する。
上側衝撃吸収ブロック３５の突出長さ（足の長さ）が異なる複数の上型部材１３と、下側衝撃吸収ブロック２５の突出長さ（足の長さ）が異なる複数の下型部材１２とを準備し、それらを、２５枚のシリコンウェーハＷがその内部に載置されたカセットケース１０に上下からそれぞれ嵌合し、さらに段ボール箱１１に梱包した。
そして、カセットケース１０が梱包された段ボール箱１１を、所定の高さ位置から床面に対して落下させ、カセットケース１０内のシリコンウェーハＷの割れの有無を確認した。なお、落下試験は、カセットケース１０の蓋面（天）を下にして段ボール箱１１を落下させた場合と、カセットケース１０の底面（底）を下にして落下させた場合についてそれぞれ行った。同時に落下時の加速度も測定した。その結果を以下の表１に示す。
なお、表中の足の長さは落下方向を底にした場合、下側衝撃吸収ブロック２５の突出長さである。天にした場合、上側衝撃吸収ブロック３５の突出長さである。

以上の試験結果より、上側衝撃吸収ブロック３５の長さが１．２ｃｍ〜２．０ｃｍであれば、カセットケース１０内のシリコンウェーハＷが割れないことが明らかになった。また、下側衝撃吸収ブロック２５の長さが４．５ｃｍであれば、カセットケース１０内のシリコンウェーハＷが割れないことが明らかになった。

なお、上記実施例にあっては、横方向衝撃吸収ブロックは下型部材に設けた例を示したが、この横方向衝撃吸収ブロックを上型部材にも同時に設けることができる。これらを同時にそれぞれ２個ずつ（両側面では４個）設けた場合、上型部材の２個の横方向衝撃吸収ブロックと下型部材の２個のそれとがウェーハの主面の直径幅範囲内で４角形を構成すれば（半導体ウェーハに対して表裏面の両側より４個ずつのブロックで保護する）、より効果的に半導体ウェーハの衝撃力からの保護を行うことができる。

この発明の実施例１に係るカセットケースの実装状態を示す平面図である。この発明の実施例１に係る緩衝体の下型部材を示す平面図である。この発明の実施例１に係る下型部材を示す正面図である。この発明の実施例１に係る下型部材の図２におけるＤ１−Ｄ２−Ｄ３−Ｄ４線による断面図である。この発明の実施例１に係る下型部材を示す側面図である。この発明の実施例１に係る下型部材の図２におけるＣ−Ｃ線による断面図である。この発明の実施例１に係る緩衝部材の上型部材を示す平面図である。この発明の実施例１に係る上型部材の図７におけるＡ−Ａ線による断面図であり、上型部材を示す側面図である。この発明の実施例１に係る上型部材の図７におけるＢ−Ｂ線による断面図であり、上型部材を示す側面図である。この発明の実施例１に係る段ボール箱、下型部材、カセットケースおよび上型部材の配置を示す分解図である。

符号の説明

１１段ボール箱、
１２下型部材、
１３上型部材、
１０カセットケース、
２３長辺方向ブロック（横方向衝撃吸収ブロック）、
２５下側衝撃吸収ブロック、
３５上側衝撃吸収ブロック。

Claims

内部に複数枚の半導体ウェーハが主面を略垂直にした縦向き状態で、かつ、これらの半導体ウェーハの主面が互いに平行となるように装填された略直方体のカセットケースを、これらの半導体ウェーハの主面と平行に設けられている一対の内側壁を有する直方体の箱に収容して梱包するとき、このカセットケースとこの箱との間に介装されるカセットケース梱包用緩衝体において、
略矩形の枠体で構成され、上記カセットケースの底部に嵌合し、上記箱の内底壁に当接するとともに、このカセットケースの外側壁とこの箱の内側壁との間に隙間を有してカセットケースを支持する下型部材と、
略矩形の枠体で構成され、上記カセットケースの蓋部に嵌合し、上記箱の天井壁に当接するとともに、このカセットケースの外側壁とこの箱の内側壁との間に隙間を有してカセットケースを支持する上型部材とを備え、
上記上型部材および上記下型部材には、上記半導体ウェーハの主面と直交する方向で、上記一対の内側壁に向かってそれぞれ２個ずつ突出した横方向衝撃吸収ブロックが配設され、
上記カセットケースを上記箱に収容して梱包した際に、上記半導体ウェーハの主面に対して垂直な方向に光を照射して横方向衝撃吸収ブロックを投影した場合、その横方向衝撃吸収ブロックの投影像がこの半導体ウェーハの直径の幅内に位置するカセットケース梱包用緩衝体。
上記略矩形の上型部材には、その上面にて４角形の頂点位置に４個の上側衝撃吸収ブロックがそれぞれ上方に向かって突出して配設されるとともに、
上記略矩形の下型部材には、その下面にて４角形の頂点位置に４個の下側衝撃吸収ブロックがそれぞれ下方に向かって突出して配設された請求項１に記載のカセットケース梱包用緩衝体。