JP7037707B2 - 保持具および製造方法 - Google Patents
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Description
炭素繊維と樹脂とが用いられて構成された保持具であって、
前記保持具は、
略環状であり、
基板保持部を具備し、
第1樹脂層を具備してなり、
前記第1樹脂層においては、前記繊維の長手方向が前記略環状の周方向に沿って存在している
保持具を提案する。
導電性繊維と樹脂とが用いられて構成された保持具であって、
前記保持具は、
略環状であり、
基板保持部を具備し、
第1樹脂層を具備してなり、
前記第1樹脂層においては、前記繊維の長手方向が前記略環状の周方向に沿って存在している
保持具を提案する。
繊維と樹脂とが用いられて構成された保持具であって、
前記保持具は、
周方向における曲げ弾性率が45GPa以上であり、
略環状であり、
基板保持部を具備し、
第1樹脂層を具備してなり、
前記第1樹脂層においては、前記繊維の長手方向が前記略環状の周方向に沿って存在している
保持具を提案する。
保持具の製造方法であって、
前記方法は第1の3Dプリンティング工程を具備してなり、
前記第1の3Dプリンティング工程は、繊維と樹脂とが用いられて、3Dプリンタにより、造形が行われる工程であり、
前記造形が略環状方向に沿って行われる
方法を提案する。
保持具の製造方法であって、
前記方法は第2の3Dプリンティング工程を具備してなり、
前記第2の3Dプリンティング工程は、繊維と樹脂とが用いられて、3Dプリンタにより、造形が行われる工程であり、
前記造形が前記略環状方向に交差する方向に沿って行われる
方法を提案する。
保持具の製造方法であって、
前記方法は、好ましくは、前記第1の3Dプリンティング工程と前記第2の3Dプリンティング工程とを具備する
方法を提案する。
熱可塑性樹脂には、熱可塑性樹脂のみからなる場合と、熱可塑性樹脂を主成分とする場合とがある。本発明にあっては、何れの場合でも良い。熱可塑性樹脂の言葉には、特に、断らない限り、熱可塑性樹脂のみからなる場合と、熱可塑性樹脂を主成分とする場合との双方が含まれる。熱可塑性樹脂が主成分とは、熱可塑性樹脂が50質量%以上の場合である。好ましくは、80質量%以上であった。更に好ましくは90質量%以上であった。
熱硬化性樹脂には、熱硬化性樹脂のみからなる場合と、熱硬化性樹脂を主成分とする場合とがある。本発明にあっては、何れの場合でも良い。熱硬化性樹脂の言葉には、特に、断らない限り、熱硬化性樹脂のみからなる場合と、熱硬化性樹脂を主成分とする場合との双方が含まれる。熱硬化性樹脂が主成分とは、熱硬化性樹脂が50質量%以上の場合である。好ましくは、60質量%以上であった。より好ましくは70質量%以上であった。更に好ましくは80質量%以上であった。熱硬化性樹脂が90質量%以上の場合もあった。95質量%以上の場合もあった。99質量%以上の場合もあった。
熱可塑性樹脂としては、例えばポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂(ポリオキシメチレン樹脂)、ポリカーボネート樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、熱可塑性ポリベンゾイミダゾール樹脂などが例示される。
前記ポリオレフィン樹脂としては、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂などが例示される。
前記ポリスチレン樹脂としては、例えばポリスチレン樹脂、アクリロニトリル-スチレン樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂(ABS樹脂)などが例示される。
熱可塑性樹脂が2種以上の樹脂成分からなる場合、前記2種以上の熱可塑性樹脂のSP値(Solubility Parameter)の差が、それぞれ、3以下の樹脂であることが好ましかった。前記ポリエステル樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ボリブチレンテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリエステル等が例示される。前記(メタ)アクリル樹脂としては、例えばポリメチルメタクリレートが例示される。前記変性ポリフェニレンエーテル樹脂としては、例えば変性ポリフェニレンエーテル等が例示される。前記熱可塑性ポリイミド樹脂としては、例えば熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などが例示される。前記ポリスルホン樹脂としては、例えば変性ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂などが例示される。前記ポリエーテルケトン樹脂としては、例えばポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂などが例示される。前記フッ素系樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン等などが例示される。
有機繊維の例として、例えばアラミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、セルロース繊維、ポリエチレン繊維、ポリ(パラフェニレンベンゾビスオキサゾール)繊維(Zylon(東洋紡社製))などが挙げられる。
前記第2樹脂層に含まれる繊維は、前記繊維の長手方向が前記略環状の周方向に対して交差する方向に沿って存在している(図2参照)。前記交差する方向とは、前記環状を円形とした場合、例えば、その半径方向(動径方向)である。放射方向であるとも言える。前記半径方向(動径方向:放射方向)に対して傾斜していても良い。例えば、±45°の範囲内の角度で傾斜していても良い。勿論、半径方向(動径方向:放射方向)である場合が好ましい。前記第2樹脂層に含まれる繊維には折返部(U形状部、∩形状部)が有る(図2参照)。
前記積層構成とは、例えば前記第1樹脂層の主面(面積が最大面積の面)の上に、例えば前記第2樹脂層の主面(面積が最大面積の面)が設けられている事を意味する。
前記第1樹脂層の厚さは、好ましくは、0.1mm以上であった。より好ましくは、0.2mm以上であった。更に好ましくは、0.3mm以上であった。好ましくは、1mm以下であった。より好ましくは、0.8mm以下であった。更に好ましくは、0.6mm以下であった。
前記第2樹脂層の厚さは、好ましくは、0.1mm以上であった。より好ましくは、0.2mm以上であった。更に好ましくは、0.3mm以上であった。好ましくは、1mm以下であった。より好ましくは、0.8mm以下であった。更に好ましくは、0.6mm以下であった。
前記保持具一つの重量は、好ましくは、100g以下であった。更に好ましくは50g以下であった。特に好ましくは30g以下であった。好ましくは、1g以上であった。極めて軽量であった。
前記保持具の厚さは、好ましくは、5mm以下であった。更に好ましくは3mm以下であった。特に好ましくは1.5mm以下であった。好ましくは、0.1mm以上であった。
前記保持具の反りが、好ましくは、0.5mm以下であった。更に好ましくは0.4mm以下であった。もっと更に好ましくは0.3mm以下であった。反りが全く認められない物も有った。極めて平坦であった。
前記保持具の線膨張係数が、好ましくは10ppm/℃以下であった。更に好ましくは8ppm/℃以下であった。特に好ましくは5ppm/℃以下であった。線膨張係数が非常に小さなものであった。
原材料として複合材(コミングルヤーン:カジレーネ株式会社製)が用いられた。3Dプリンタ(Velleman社製K8200)が用いられた。付加製造技術(3Dプリンティング)が実施(ノズル温度:250℃、ステージ温度:25℃)された。
前記積層になる環状板がカットされた(図4参照)。
プレス(180℃、2時間、圧力1.0×103kPa)が行われた。このプレスによって、最大反りが0.5mm程度になった。
前記環状板(保持具)の円周方向における曲げ弾性率(JIS K7074に準じて測定)は約60GPaであった。炭素繊維が円周方向に沿って存在している事から、曲げ弾性率にバラツキの小さな事が理解できる。
前記環状板(保持具)の厚さは約1mmであった。
前記環状板(保持具)の重量は24gであった。
前記実施例1に準じて行われた。但し、実施例2と実施例1とは層構造が異なる。
先ず、3Dプリンティングによって、厚さが約0.3~0.4mmの環状板(ドーナツ状板:内径が250mmで外径が295mm)が作製された(図1参照)。炭素繊維は略円周方向に沿って配向している(図1参照)。前記3Dプリンティング(第1回目の3Dプリンティング)の終了後に第2回目の3Dプリンティングが同様に行われた。前記第1回目の3Dプリンティングによる環状板の上に、前記第2回目の3Dプリンティングによる環状板が積層された。この第2回目の3Dプリンティングによる環状板の炭素繊維も略円周方向に沿って配向している(図1参照)。
第3回目の3Dプリンティングが行われた。前記第2回目の3Dプリンティングによる環状板の上に、前記第3回目の3Dプリンティングによる環状板が積層された。この第3回目の3Dプリンティングによる環状板の炭素繊維は径方向(動径方向)に配向している(図2参照)。炭素繊維の向きは、内縁側と外縁側とにおいて、反転(U形状、∩形状)している(図2参照)。
第4回目の3Dプリンティングが行われた。前記第3回目の3Dプリンティングによる環状板の上に、前記第4回目の3Dプリンティングによる環状板が積層された。前記第4回目の3Dプリンティングによる環状板の炭素繊維も略円周方向に沿って配向している(図1参照)。前記第4回目の3Dプリンティングの終了後に第5回目の3Dプリンティングが同様に行われた。前記第4回目の3Dプリンティングによる環状板の上に、前記第5回目の3Dプリンティングによる環状板が積層された。この第5回目の3Dプリンティングによる環状板の炭素繊維も略円周方向に沿って配向している(図1参照)。
前記環状板の層構成は、第1樹脂層(炭素繊維の長手方向が周方向に沿って配向)-第1樹脂層(炭素繊維の長手方向が周方向に沿って配向)-第2樹脂層(炭素繊維の長手方向が径方向に沿って配向)-第1樹脂層(炭素繊維の長手方向が周方向に沿って配向)-第1樹脂層(炭素繊維の長手方向が周方向に沿って配向)である。
前記積層になる環状板がカットされた(図4参照)。プレス(250℃、10分、圧力1.0×103kPa)が行われた(図3参照)。
前記環状板(保持具)の厚さは約1mmであった。
前記環状板(保持具)の重量は27gであった。
前記環状板(保持具)の円周方向における曲げ弾性率(JIS K7074に準じて測定)は約86.5GPa、曲げ強度は約1.05GPaであった。炭素繊維が円周方向に沿って存在している事から、曲げ弾性率にバラツキの小さな事が理解できる。図4に示される位置Aでも位置Bでも位置Cでも、曲げ弾性率および曲げ強度は同じ値であった。
前記実施例2に準じて行われた。
実施例3では樹脂としてベンゾオキサジン(アイカ工業株式会社製CRP-974)が用いられた。炭素繊維として東レ株式会社製T800HB-6000が用いられた。すなわち、実施例3と実施例2とでは、用いられた材料が異なる。
本実施例で得られた環状板(保持具)の厚さは約1mmであった。
前記環状板(保持具)の重量は27gであった。
前記環状板(保持具)は、最大反りが0.3mmであった。
前記環状板(保持具)の円周方向における曲げ弾性率(JIS K7074に準じて測定)は約112GPa、曲げ強度は約1.98GPaであった。
前記実施例2に準じて行われた。
実施例4では樹脂として三菱ガス化学社製ナフトールアラルキル型シアネート樹脂が用いられた。炭素繊維として東レ株式会社製T800HB-6000が用いられた。すなわち、実施例4と実施例2では、用いられた材料が異なる。
本実施例で得られた環状板(保持具)の厚さは1mmであった。
前記環状板(保持具)の重量は27gであった。
前記環状板(保持具)は、最大反りが0.3mmであった。
前記環状板(保持具)の円周方向における曲げ弾性率(JIS K7074に準じて測定)は約102GPa、曲げ強度は約1.32GPaであった。
前記加熱後の前記実施例2の環状板(保持具)の樹脂は溶融した。加熱された状態での曲げ弾性率は約58GPa、曲げ強度は約0.20GPaであった。常温時の曲げ試験結果と比較すると曲げ弾性率の保持率は約67%、曲げ強度の保持率は約19%であった。
前記加熱後の前記実施例4の環状板(保持具)の樹脂には変化が認められなかった。加熱された状態での曲げ弾性率は約82GPa、曲げ強度は約1.00GPaであった。常温時の曲げ試験結果と比較すると曲げ弾性率の保持率は約80%、曲げ強度の保持率は約76%であった。
この事から、高温条件下で使用される保持具の樹脂は、熱可塑性樹脂であるよりも、熱硬化性樹脂である方が好ましい事が判った。
厚み方向に対称になるように1mm厚に積層された300mm×300mmのPAN系プリプレグ(250目付)が用意された。これがオートクレーブに入れられた。前記積層体は、離型フィルム(フッ素系樹脂フィルム)及びアルミ当て板で挟まれ、周囲が不織布およびバギングフィルムで覆われている。
オートクレーブ成形(130℃、2時間、圧力3.0×102kPa、真空引き)が行われた。
成型品が取り出された。所定形状にカットされた(図4参照)。
得られた環状板(保持具)の円周方向における曲げ弾性率および曲げ強度に大きなバラツキが認められた。曲げ弾性率(JIS K7074に準じて測定)は、図4に示される位置Aでは89.9GPa、位置Bでは17.7GPa、位置Cでは30.1GPaであった。曲げ強度は、図4に示される位置Aでは1.59GPa、位置Bでは0.31GPa、位置Cでは0.68GPaであった。
前記保持具の重量は30gであった。
Claims (24)
- 繊維と樹脂とが用いられて構成された基板のダイシングフレームであって、
前記ダイシングフレームは開口部を具備する略環状の板体であり、
前記基板は前記開口部に対応した位置において保持され、
前記板体は第1樹脂層を具備してなり、
前記第1樹脂層は繊維を含有してなり、
前記繊維は、その長手方向が前記基板が保持される開口部の周方向に沿って存在している
ダイシングフレーム。 - 前記板体は第2樹脂層を更に具備してなり、
前記第2樹脂層は繊維を含有してなり、
前記第2樹脂層が含有する繊維は、その長手方向が前記周方向に対して交差する方向に沿って存在している
請求項1のダイシングフレーム。 - 前記周方向に対して交差する方向は、前記基板が保持される開口部の中心を円の中心とした場合における前記円の半径方向から±45°の範囲内にある
請求項2のダイシングフレーム。 - 周方向における曲げ弾性率が45GPa以上である
請求項1~3いずれかのダイシングフレーム。 - 前記第1樹脂層と前記第2樹脂層とは、各々、一層または二層以上有る
請求項2または請求項3のダイシングフレーム。 - 前記ダイシングフレームの表面層は前記第1樹脂層である
請求項1~請求項5いずれかのダイシングフレーム。 - 前記第1樹脂層と前記第2樹脂層とは、
積層されてなり、
前記ダイシングフレームの厚さ方向の真ん中位置の仮想面を中心にして上下対称となるよう設けられている
請求項2または請求項3のダイシングフレーム。 - 前記第2樹脂層-前記第1樹脂層-前記第2樹脂層の層構成を少なくとも具備する
請求項2または請求項3のダイシングフレーム。 - 前記第1樹脂層-前記第2樹脂層-前記第1樹脂層の層構成を少なくとも具備する
請求項2または請求項3のダイシングフレーム。 - 前記第1樹脂層-前記第2樹脂層-前記第1樹脂層-前記第2樹脂層-前記第1樹脂層の層構成を少なくとも具備する
請求項2または請求項3のダイシングフレーム。 - 前記第1樹脂層は長手方向の長さが3mm以上の繊維を具備する
請求項1~10いずれかのダイシングフレーム。 - 前記第2樹脂層は長手方向の長さが3mm以上の繊維を具備する
請求項2、請求項3、請求項5、請求項7~請求項10いずれかのダイシングフレーム。 - 前記繊維は導電性繊維である
請求項1のダイシングフレーム。 - 前記繊維は炭素繊維である
請求項13のダイシングフレーム。 - 周方向における曲げ弾性率が50GPa以上である
請求項1~請求項14いずれかのダイシングフレーム。 - 反りが0.5mm以下である
請求項1~請求項15いずれかのダイシングフレーム。 - 重量が100g以下である
請求項1~請求項16いずれかのダイシングフレーム。 - 厚さが5mm以下である
請求項1~請求項17いずれかのダイシングフレーム。 - 前記基板は半導体ウェハである
請求項1~請求項18いずれかのダイシングフレーム。 - 基板の保持具の製造方法であって、
前記保持具は開口部を具備する略環状の板体であり、
前記基板は前記開口部に対応した位置において保持され、
前記板体は第1樹脂層および第2樹脂層を具備してなり、
前記第1樹脂層は繊維を含有してなり、
前記第2樹脂層は繊維を含有してなり、
前記第1樹脂層の繊維は、その長手方向が前記基板が保持される開口部の周方向に沿って存在しており、
前記第2樹脂層の繊維は、その長手方向が前記周方向に交差する方向に沿って少なくとも存在しており、
前記方法は第1の3Dプリンティング工程および第2の3Dプリンティング工程を具備してなり、
前記第1の3Dプリンティング工程は、繊維と樹脂とが用いられて、3Dプリンタにより、造形が行われる工程であり、
前記第2の3Dプリンティング工程は、繊維と樹脂とが用いられて、3Dプリンタにより、造形が行われる工程であり、
前記第1の3Dプリンティング工程における造形は前記基板が保持される開口部の周方向に沿って行われ、
前記第2の3Dプリンティング工程における造形は前記周方向に交差する方向に沿って行われる
方法。 - 前記方法は加圧工程を更に具備してなり、
前記加圧工程は、前記3Dプリンティング工程を経て出来た樹脂層を加圧する工程である
請求項20の方法。 - 前記加圧工程の加圧時における温度が90~500℃である
請求項21の方法。 - カット工程を具備する
請求項20又は請求項22の方法。 - 前記保持具がダイシングフレームである
請求項20の方法。
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