TWI614839B - 導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法及全矽氧橡膠製靜電吸盤以及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供可以導電性矽氧橡膠將細密的電極圖案形狀進行加工的導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法、將該導電性矽氧橡膠製電極圖案埋設在絕緣性矽氧橡膠的內部而成之具伸縮性的全矽氧橡膠製靜電吸盤及其製造方法。
一種導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其特徵為：將導電性矽氧橡膠組成物薄片化而與工程薄膜積層之後，將導電性矽氧橡膠組成物的薄片硬化，工程薄膜並未切割而僅將導電性矽氧橡膠薄片切割成電極圖案形狀之後，將多餘的導電性矽氧橡膠薄片由工程薄膜剝離而去除。

Description

導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法及全矽氧橡膠製靜電吸盤以及其製造方法
本發明係關於將導電性矽氧橡膠薄片加工成電極圖案形狀的方法，尤其係關於可將複雜的電極圖案形狀精密加工之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法。此外，關於將該導電性矽氧橡膠製電極圖案埋設在絕緣性矽氧橡膠的內部而成之具伸縮性之全矽氧橡膠製靜電吸盤及其製造方法。
一般的可撓性印刷基板係在絕緣性薄膜與銅箔的積層品的銅箔面形成阻劑之後，將不具阻劑的銅箔藉由蝕刻去除，藉此製作電極圖案。此外，膜體(membrane)配線板係在絕緣性薄膜塗佈碳膠或銀膠等導電性墨水作為導體，藉此製作電極圖案。該等係絕緣性薄膜與銅箔或導電性墨水製的電極圖案的一體品，雖然具有可彎曲的柔軟性，但是幾乎無法獲得伸縮性。
此外，在半導體積體電路的製造工程中的晶圓在真空中的保持，係使用庫侖力(Coulomb's force)方 式或强森拉貝克力(Johnsen-Rahbek force)方式的晶圓吸盤，所謂靜電吸盤。靜電吸盤係使電極圖案埋沒在絕緣體層的內部的構造，以絕緣體層而言，使用聚醯亞胺等有機樹脂、氮化矽、氧化鋁、氮化硼、氮化矽等陶瓷、矽氧橡膠等橡膠彈性體，以電極圖案而言，使用銅、鋁等金屬箔、碳膠或銀膠等導電性墨水。
在靜電吸盤的電極圖案或電子電路元件的電磁波屏蔽用導電層使用導電性橡膠已被提出若干例。
在日本特開昭59-188135號公報(專利文獻1)中，已提出在具有大於金屬的電阻的第1電極與第2電極間產生電位差，吸附半導體基板且進行表面處理的方法，以電極而言，例示有摻入金屬粉末的導電性矽氧橡膠。
在日本特開昭63-194345號公報(專利文獻2)中係提出一種配置有在絕緣膜上隔著適當間隔的導電性樹脂材料的靜電吸盤，例示導電橡膠或導電塑膠等作為導電性樹脂材料。
在日本特開平1-164099號公報(專利文獻3)中已提出一種在電性絕緣層上，以網版印刷將導電性矽氧橡膠的導電層進行積層的放熱屏蔽薄片。
在日本特開2000-326170號公報(專利文獻4)係提出一種在高傳熱性矽氧橡膠硬化物內部被埋没作為電極來發揮功能的導電性矽氧橡膠而成之與支持晶圓背面的支持突起相組合使用之可朝垂直方向彈性變形的靜電吸盤。
專利文獻3係以網版印刷製作導電性矽氧橡膠製的電 極圖案，但是在除此之外的專利文獻中，並未記載具體的電極圖案之製作方法。
一般的靜電吸盤係藉由庫侖力或强森拉貝克力來吸附導電性或半導電性晶圓等基板者，雙極構造的電極圖案係以較為單純的形狀，充分呈現吸附力。另一方面，若吸附絕緣性玻璃或樹脂製基板時，必須使梯度力(gradient force)發生。梯度力係藉由將靜電吸盤表面上的電場形成為不均一所呈現的力，必須使電極圖案更為細密而儘可能減小電極的寬幅與電極間的距離。但是，導電性矽氧橡膠柔軟且伸展大，因此要加工成細密的電極圖案，乃非常困難。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭59-188135號公報
[專利文獻2]日本特開昭63-194345號公報
[專利文獻3]日本特開平1-164099號公報
[專利文獻4]日本特開2000-326170號公報
本發明係鑑於上述情形而研創者，目的在提供可以導電性矽氧橡膠將細密的電極圖案形狀進行加工之 導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法、將該導電性矽氧橡膠製電極圖案埋設在緣性矽氧橡膠的內部而成之具有伸縮性的全矽氧橡膠製靜電吸盤及其製造方法。
本發明人等為達成上述目的而不斷精心研究的結果，發現以將導電性矽氧橡膠加工成細密的電極圖案的方法而言，將導電性矽氧橡膠組成物薄片化而與工程薄膜積層之後，將導電性矽氧橡膠組成物的薄片硬化後，工程薄膜並未切割而僅將導電性矽氧橡膠薄片切割成電極圖案形狀之後，將多餘的導電性矽氧橡膠薄片由工程薄膜剝離而去除，藉此製作導電性矽氧橡膠製電極圖案的方法乃極為有效。此外，發現使該雙極構造的電極圖案埋設在絕緣性矽氧橡膠的內部的全矽氧橡膠製靜電吸盤係具有伸縮性，藉由對電極圖案的電極間施加電壓而呈現吸附力，可吸附各種基板，以致完成本發明。
因此，本發明係提供下述的導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法、以及全矽氧橡膠製靜電吸盤及其製造方法。
〔1〕一種導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其特徵為：將導電性矽氧橡膠組成物薄片化而與工程薄膜積層之後，將導電性矽氧橡膠組成物的薄片硬化，工程薄膜並未切割而僅將導電性矽氧橡膠薄片切割成電極圖案形狀之後，將多餘的導電性矽氧橡膠薄片由工程薄膜剝離而 去除。
〔2〕如〔1〕記載之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其中，藉由切割標繪器，將導電性矽氧橡膠薄片切割成電極圖案形狀。
〔3〕如〔1〕或〔2〕記載之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其中，工程薄膜為具有耐熱性及柔軟性的樹脂薄膜。
〔4〕如〔1〕~〔3〕中任一者記載之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其中，將工程薄膜進行噴砂加工，且在經粗面化的面積層導電性矽氧橡膠組成物的薄片。
〔5〕如〔1〕~〔4〕中任一者記載之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其中，導電性矽氧橡膠係調配碳黑而成的導電性矽氧橡膠組成物的硬化物，其體積電阻率為0.001~1Ω．m的範圍。
〔6〕如〔1〕~〔5〕中任一者記載之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其中，導電性矽氧橡膠薄片的厚度為0.03~2.0mm的範圍。
〔7〕一種全矽氧橡膠製靜電吸盤，其特徵為：藉由如〔1〕~〔6〕中任一者記載之方法所得之導電性矽氧橡膠製電極圖案被埋設在絕緣性矽氧橡膠的內部而成，具有伸縮性。
〔8〕一種全矽氧橡膠製靜電吸盤之製造方法，其特徵為：在藉由如〔1〕~〔6〕中任一者記載之方法所得之 導電性矽氧橡膠製電極圖案之與工程薄膜為相反的面上，將絕緣性矽氧橡膠組成物積層之後，將該絕緣性矽氧橡膠組成物硬化而一體化，另外將工程薄膜剝離，且在剝離面的導電性矽氧橡膠製電極圖案上積層絕緣性矽氧橡膠組成物之後，將絕緣性矽氧橡膠組成物硬化而一體化。
藉由本發明之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，可使用柔軟、伸展大而加工難的導電性矽氧橡膠薄片來製作細密的電極圖案。埋設有該電極圖案的全矽氧橡膠製靜電吸盤係具有伸縮性，可藉由庫侖力或强森拉貝克力來吸附導電性或半導電性的基板，且若更加形成為細密的電極圖案而使表面的電場不均一，可藉由梯度力來吸附絕緣性的基板。此外，埋設有碳黑調配的導電性矽氧橡膠製電極圖案的靜電吸盤係即使在經伸張的狀態下亦可維持吸附力。
圖1係顯示實施例1、3、比較例1、2的雙極構造的梳形電極圖案形狀的圖。
圖2係顯示實施例2的雙極構造的梳形電極圖案形狀的圖。
以下詳加說明本發明。其中，在本發明中，「體積電阻率」係藉由日本橡膠協會標準規格SRIS 2301所規定的試驗方法所被測定出的值。
本發明之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法之特徵為：將未硬化的導電性矽氧橡膠組成物薄片化而與工程薄膜積層之後，將導電性矽氧橡膠組成物的薄片硬化，工程薄膜並未切割而僅將導電性矽氧橡膠薄片切割成電極圖案形狀之後，將多餘的導電性矽氧橡膠薄片由工程薄膜剝離而去除。
以本發明所使用的導電性矽氧橡膠組成物而言，可為一般者，例如可使用在(A)作為主劑(基質聚合物)的有機聚矽氧烷調配(B)導電性填料、及(C)硬化劑的導電性矽氧橡膠組成物。
在此，以(A)有機聚矽氧烷而言，列舉以下述平均組成式(1)所示者。
R1 nSiO(4-n)/2 (1)
(式中，R1為非取代或取代的一價烴基，n為1.95~2.05的正數。)
在上述式(1)中，R1係例示非取代或取代之較佳為碳數1~10、更佳為碳數1~8的一價烴基，具體而言為甲基、乙基、丙基等烷基、環戊基、環己基等環烷基、乙烯基、丙烯基等烯基、苯基、甲苯基等芳基等、或該等氫原子局部地以氯原子、氟原子等鹵素原子被取代的 鹵化烴基等。
n為1.95~2.05的正數。
此外，該有機聚矽氧烷較佳為在1分子中具有至少與2個矽原子相鍵結的烯基，R1之中以含有0.001~5莫耳%，尤其0.01~1莫耳%的烯基為佳。
以有機聚矽氧烷而言，具體而言，為主鏈由重覆的二甲基矽氧烷單元所成者、或在構成該主鏈之由重覆的二甲基矽氧烷單元所成的二甲基聚矽氧烷構造的一部分導入乙烯基、苯基、三氟丙基等者，以分子鏈末端以三有機矽氧基或羥基被封端的直鏈狀構造者為佳。以該三有機矽氧基而言，例示有三甲基矽氧基、二甲基乙烯基矽氧基、三乙烯基矽氧基等。
其中，該有機聚矽氧烷的平均聚合度係以200以上、12,000以下，尤其以300~10,000，利用藉由旋轉黏度計所為之測定，以25℃中的黏度為0.3Pa．s以上者為佳，若平均聚合度未達200，硬化後的機械強度不佳，會有變脆的情形。其中，在本發明中，聚合度係可求出作為將甲苯作為溶析液(eluent)的凝膠滲透層析(GPC)分析中的聚苯乙烯換算的重量平均聚合度。
(B)以導電性填料而言，係可列舉：乙炔黑、爐黑等碳黑、或銀、銅、鎳等金屬粉、將該等金屬被覆在玻璃粉或陶瓷粉的填料等。若將導電性矽氧橡膠進行伸張，會有導電性填料彼此接觸分離而電阻上升之虞。尤其，金屬粉由於粒徑大，因此明顯看到因伸張所致之電阻 上升。碳黑由於粒徑小且構造體構造發達，因伸張所致之電阻上升小，因此可適於作為調配在本發明之導電性矽氧橡膠組成物的導電性填料。
以使用碳黑時的調配量而言，較佳為相對上述有機聚矽氧烷100質量份，在10~100質量份、尤其20~80質量份的範圍使用。若碳黑的調配量未達10質量份，會有導電性變得不充分的情形，而若超過100質量份時，會有調配困難而且成型加工性非常差的情形。
此外，碳黑以外的導電性填料的調配量相對於上述有機聚矽氧烷100質量份，以100~1,500質量份，尤其在200~1,000質量份的範圍使用為佳。
調配碳黑的導電性矽氧橡膠的體積電阻率為0.001~1Ω．m，尤其以0.005~0.1Ω．m的範圍為佳。將體積電阻率形成為未達0.001Ω．m的低電阻時，以碳黑的高填充，會有難以達成的情形，若超過體積電阻率1Ω．m時，會有電流不易流通而變得無法作為電極使用的情形。
此外，調配碳黑以外的導電性填料的導電性矽氧橡膠的體積電阻率若由維持安定的電阻的方面來看，以1×10-7~1×10-3Ω．m，尤其1×10-6~1×10-4Ω．m的範圍為佳。
以導電性矽氧橡膠組成物的(C)硬化劑而言，通常可由矽氧橡膠的硬化所使用之以往周知的硬化劑之中適當選擇。亦即，以本發明所使用的導電性矽氧橡膠組成物的硬化類型而言，亦可為有機過氧化物硬化型(自 由基反應硬化型)、加成反應硬化型等之任一者。
若為有機過氧化物硬化型矽氧橡膠組成物，使用將因周知的自由基反應所致之架橋所使用的有機過氧化物，例如二-第三丁基過氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧化物)己烷)、雙異苯丙基過氧化物等有機過氧化物，相對於上述作為主劑的有機聚矽氧烷100質量份，調配0.1~10質量份，尤其0.2~5質量份者。
此外，若為加成反應硬化型矽氧橡膠組成物，以加成反應硬化劑而言，可使用在1分子中含有2個以上、尤其3~200個的與矽原子相鍵結的氫原子(SiH基)的有機氫聚矽氧烷及鉑族金屬系觸媒。其中，此時，作為主劑的有機聚矽氧烷係使用具有烯基者。
若針對加成反應硬化劑更加詳述之，以上述有機氫聚矽氧烷而言，列舉在三(二甲基氫矽氧基)甲基矽烷、三(二甲基氫矽氧基)苯基矽烷、1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷、甲基氫環聚矽氧烷、甲基氫矽氧烷/二甲基矽氧烷環狀共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端之甲基氫聚矽氧烷、兩末端三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷/甲基氫矽氧烷共聚物、兩末端二甲基氫矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷、兩末端二甲基氫矽氧基封端之二甲基矽氧烷/甲基氫矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端之甲基氫矽氧烷/二苯基矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端之甲基氫矽氧烷/二苯基矽氧烷/二甲基矽氧烷共聚物、包含(CH3)2HSiO1/2單元與SiO4/2單 元之共聚物、包含(CH3)2HSiO1/2單元與SiO4/2單元與(C6H5)SiO3/2單元之共聚物等、或該等例示化合物中，將甲基的一部分或全部，以乙基、丙基等其他烷基、苯基等芳基、3,3,3-三氟丙基等鹵素取代烷基等予以取代者等。
該有機氫聚矽氧烷的分子構造亦可為直鏈狀、環狀、分枝狀、三維網狀構造的任一者，可使用1分子中的矽原子數，亦即聚合度為2~1,000，較佳為3~500，更佳為3~300程度者。
該有機氫聚矽氧烷的調配量較佳為相對於上述作為主劑的有機聚矽氧烷的烯基1莫耳，有機氫聚矽氧烷的SiH基為0.5~5莫耳，尤其為1~3莫耳的量。
此外，以鉑族金屬系觸媒而言，可例示鉑黑、氯化鉑、氯鉑酸與一元醇的反應物、氯鉑酸與烯烴類的錯合物、雙乙醯乙酸鉑等。其中，該鉑族金屬系觸媒的調配量係可形成為觸媒量，通常，相對於上述作為主劑的有機聚矽氧烷與有機氫聚矽氧烷的合計質量，換算為鉑族金屬量，以在0.5~1,000ppm、尤其1~500ppm的範圍使用為佳。
在導電性矽氧橡膠組成物亦可另外視需要，在不損及本發明之目的的範圍內添加反應控制劑、補強性氧化矽、耐熱性提升劑、難燃性提升劑或氟系脫模劑等。
在導電性矽氧橡膠組成物係可調配有機溶劑，俾以更加降低黏度。以有機溶劑而言，具體而言，列 舉有：矽氧橡膠之溶解性高的甲苯、二甲苯等芳香族烴或正己烷等脂肪族烴或該等之混合物等。
以導電性矽氧橡膠組成物的調配方法而言，若使用雙輥、捏揉機、班布里混合機、行星式混合機等混合機，將上述成分混練即可，惟一般而言，以僅使用硬化劑的瞬前添加為佳。
以本發明所使用的工程薄膜而言，係可使用具有耐熱性及柔軟性的樹脂薄膜，以如上所示之樹脂薄膜而言，具體而言，可從聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚4-甲基戊烯-1(PMP)、聚乙烯硫化物(PPS)、聚醯亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、含氟樹脂(PTFE、FEP、PFA)等之中，按照特性作各種選擇。在該等之中，係以價格較為便宜、且容易取得各種厚度的薄膜的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)較為適合。
工程薄膜的厚度係以10~300μm的範圍為佳，較佳為25~200μm的範圍。若工程薄膜的厚度未達10μm，薄膜強度不足而將未硬化的導電性矽氧橡膠組成物進行積層時，有發生皺痕之虞、或有當僅將硬化的導電性矽氧橡膠薄片切割成電極圖案形狀時，工程薄膜一起切斷之虞，若超出300μm時，會有工程薄膜的柔軟性消失而難以成型的情形。
此外，若將工程薄膜的導電性矽氧橡膠組成 物薄片積層之面進行噴砂加工而粗面化時，導電性矽氧橡膠組成物的薄片容易積層在工程薄膜。此外，電極圖案切割後的導電性矽氧橡膠薄片不易由工程薄膜剝離，使用其來製造靜電吸盤時，可抑制在與絕緣性矽氧橡膠組成物積層的工程中發生電極圖案破壞等成型不良的情形。
接著，說明導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法。
將調配至硬化劑的導電性矽氧橡膠組成物，使用雙輥或壓延輥分出為一定厚度的薄片之後，積層在工程薄膜的噴砂面。此外，薄層分出橡膠時，在工程薄膜上，以預定厚度塗佈將導電性矽氧橡膠組成物溶解、稀釋在有機溶劑後的塗佈液之後，使有機溶劑揮發。此外，若為液狀的導電性矽氧橡膠組成物，在工程薄膜上吐出預定量之後設置框體，以壓製成型機等加壓而使厚度成為均一。
積層在工程薄膜的導電性矽氧橡膠組成物薄片係藉由加熱爐或熱壓製成型機，加熱至預定溫度而使其熱硬化。加成反應硬化劑係即使在室溫下，若耗費時間即硬化，但是藉由加熱，可提高成型週期。進行加熱時，以溫度80~250℃為佳，尤其以100~200℃、時間30秒鐘~20分鐘，尤其1~10分鐘為佳。此時，若在工程薄膜不具耐熱性，會有發生工程薄膜變形或切斷之虞。
在此，導電性矽氧橡膠薄片厚度為0.03~2.0mm，尤其以0.1~1.0mm的範圍為佳。若厚度未達0.03mm，導電性矽氧橡膠薄片本身的強度不足，不易將 切割成電極圖案形狀後多餘的導電性矽氧橡膠由工程薄膜剝離，若超出厚度2.0mm，則難以切割成細密的電極圖案。
將導電性矽氧橡膠組成物薄片硬化後，工程薄膜並未切割而僅將導電性矽氧橡膠薄片切割成電極圖案形狀。此時，為了切割成電極圖案形狀，可使用切割標繪器或割模。
切割標繪器在裝置上係與筆式標繪器為大致相同，但是可安裝銳利的刀子取代筆，將導電性矽氧橡膠薄片切割為任意形狀。可由CAD資料等，在短時間製作複雜的電極圖案形狀，雖然在裝置的導入耗費費用，但是不需要如割模般按每個電極圖案形狀製作模具。可藉由調整刀子刀刃前端的長度，僅切割導電性矽氧橡膠薄片。
在割模係有：在被稱為湯姆遜模(Thomson die)或切斷模的合板或樹脂板埋入鋼製刀刃的埋入模；及將被稱為腐蝕刀模(Pinnacle die)的金屬進行蝕刻，藉此形成刀刃(腐蝕刃)，將刀刃前端進行削尖(Sharpening)加工的模具。湯姆遜模係可快速製作，且較為廉價，腐蝕刀模係割切精度優異。當以割模將導電性矽氧橡膠薄片沖孔成電極圖案形狀時，可藉由調整沖孔機的加壓力而僅將導電性矽氧橡膠薄片切割。
割模係難以以非常細密的形狀形成刀刃，因此在製作細密的電極圖案時，以使用切割標繪器的方法較為適合。
可藉由將工程薄膜上之切割成電極圖案的導電性矽氧橡膠薄片的多餘部位由工程薄膜剝離且去除，來製作導電性矽氧橡膠製電極圖案。
接著，說明由所得的導電性矽氧橡膠製電極圖案與絕緣性矽氧橡膠所成之全矽氧橡膠製靜電吸盤。
全矽氧橡膠製靜電吸盤係可藉由在工程薄膜上的導電性矽氧橡膠製電極圖案積層絕緣性矽氧橡膠組成物之後，將該絕緣性矽氧橡膠組成物硬化而一體化，另外將工程薄膜剝離，在剝離面的導電性矽氧橡膠製電極圖案上積層絕緣性矽氧橡膠組成物之後，將該絕緣性矽氧橡膠組成物硬化而一體化而得。
在此，以本發明所使用的絕緣性矽氧橡膠組成物而言，係可使用在(a)作為主劑(基質聚合物)的有機聚矽氧烷，調配(b)補強性氧化矽或矽氧樹脂質共聚物等補強性填充劑、及(c)硬化劑的組成物。
(a)以有機聚矽氧烷而言，係可使用在上述導電性矽氧橡膠組成物的(A)成分中例示的平均組成式(1)的有機聚矽氧烷。
本發明所使用的補強性填充劑係為了獲得機械強度與絕緣性優異的矽氧橡膠所調配者，較佳為BET法比表面積為50m2/g以上，尤其以100~400m2/g的補強性氧化矽為佳。以該補強性氧化矽而言，例示：氣相二氧化矽(乾式二氧化矽)、沈積二氧化矽(濕式二氧化矽)等。此外，亦可以有機聚矽氧烷、有機矽氮烷、氯矽烷、 烷氧矽烷等，將補強性氧化矽的表面進行疏水化處理。
該補強性氧化矽的添加量並非為特別限制者，惟相對於有機聚矽氧烷100質量份，若未達5質量份，會有無法獲得充分補強效果之虞，若比100質量份為更多時，則會有成型加工性變差的情形，因此以5~100質量份的範圍為佳，較佳為20~80質量份的範圍。
在絕緣性矽氧橡膠組成物，亦可調配矽氧樹脂質共聚物取代補強性氧化矽來作為補強性填充劑。此外，亦可併用補強性氧化矽及矽氧樹脂質共聚物。
矽氧樹脂質共聚物係將R2 3SiO1/2單元及SiO2單元作為主成分。在此，R2係例示：非取代或取代之較佳為碳數1~10、更佳為碳數1~8的一價烴基，具體而言為甲基、乙基、丙基等烷基、環戊基、環己基等環烷基、乙烯基、丙烯基等烯基、苯基、甲苯基等芳基等、或該等氫原子部分以氯原子、氟原子等鹵素原子取代的鹵化烴基等。
矽氧樹脂質共聚物亦可為僅由R2 3SiO1/2單元及SiO2單元所成者，而且亦可視需要，將R2 2SiO2/2單元或R2SiO3/2單元，相對於全矽氧樹脂質共聚物，以50莫耳%以下、更佳為40莫耳%以下的範圍含有，但是以使用R2 3SiO1/2單元與SiO2單元的莫耳比〔R2 3SiO1/2/SiO2〕為0.5~1.5、尤其0.5~1.3者為佳。若該莫耳比小於0.5，會有矽氧橡膠的強度降低的情形，若大於1.5，則有與有機聚矽氧烷的相溶性降低，調配困難的情形。
此外，矽氧樹脂質共聚物較佳為含有1×10-4 ~5×10-3mol/g，尤其以含有2×10-4~3×10-3mol/g的乙烯基等烯基為佳。若烯基含量比1×10-4mol/g為更少時，會有矽氧橡膠的強度降低的情形，若比5×10-3mol/g為更多時，則會有橡膠變硬且脆之虞。
其中，矽氧樹脂質共聚物通常可藉由將氯矽烷或烷氧矽烷在該技術下以周知的方法進行水解來製造。
該矽氧樹脂質共聚物的調配量較佳為相對於有機聚矽氧烷100質量份，為20~200質量份，尤其以30~150質量份為佳。若未達20質量份，會有無法取得充分橡膠強度的情形，若超出200質量份時，會有橡膠硬而脆之虞。
絕緣性矽氧橡膠組成物的硬化劑(c)係可使用與以導電性矽氧橡膠組成物的(C)成分例示的硬化劑為相同者，其調配量亦可形成為相同，但是調配矽氧樹脂質共聚物時的有機氫聚矽氧烷的調配量係以相對於作為上述主劑的有機聚矽氧烷及矽氧樹脂質共聚物的烯基1莫耳，有機氫聚矽氧烷的SiH基成為0.5~5莫耳，尤其成為1~3莫耳的量為佳，此外，鉑族金屬系觸媒的調配量係相對於作為上述主劑的有機聚矽氧烷與有機氫聚矽氧烷與矽氧樹脂質共聚物的合計質量，換算成鉑族金屬量，在0.5~1,000ppm，尤其在1~500ppm的範圍使用為佳。
在該絕緣性矽氧橡膠組成物，除了補強性氧化矽或矽氧樹脂質共聚物等補強性填充劑以外，亦可在未損及本發明之目的的範圍內添加氧化鋁、氫氧化鋁、氮化 硼等傳熱性填料、著色顏料等填充劑、耐熱性提升劑、難燃性提升劑、受酸劑等各種添加劑或氟系脫模劑、或作為補強性氧化矽分散劑的各種烷氧矽烷、二苯基矽二醇、碳官能矽烷、含矽醇基之矽氧烷等。
以絕緣性矽氧橡膠組成物的調配方法而言，若使用雙輥、捏揉機、班布里混合機(Banbury mixer)、行星式混合機等混合機，將上述成分混練即可，一般而言，係以在僅使用硬化劑的瞬前添加為佳。
調配至硬化劑的絕緣性矽氧橡膠組成物係可為不太有流動性的可軋型、具流動性的液狀型的任一者，在與導電性矽氧橡膠製電極圖案進行積層時，為防止電極圖案由工程薄膜剝落的不良情形，以可低壓進行成型的液狀型較為適合。
若為可軋型的絕緣性矽氧橡膠組成物，預先分出為一定厚度的薄片之後，與導電性矽氧橡膠製電極圖案進行積層。此外，若為液狀型的絕緣性矽氧橡膠組成物，在導電性矽氧橡膠製電極圖案上吐出預定量之後設置框體，以壓製成型機等進行加壓而使厚度成為均一。
絕緣性矽氧橡膠組成物係藉由加熱爐或熱壓製成型機，加熱至預定溫度而使其熱硬化。以將絕緣性矽氧橡膠組成物硬化的加熱條件而言，較佳為溫度80~250℃，尤其100~200℃，形成為時間30秒鐘~20分鐘，尤其形成為1~10分鐘為佳。
在此，經加熱硬化的絕緣性矽氧橡膠的厚度 為0.05~10mm，尤其以0.1~5mm為佳。若絕緣性矽氧橡膠的厚度過薄，會有對導電性矽氧橡膠製電極圖案施加高電壓時的耐電壓不足的情形，若過厚，則會有未呈現作為靜電吸盤的吸附力的情形。
如上所示將導電性矽氧橡膠製電極圖案與絕緣性矽氧橡膠一體化，將電極圖案固定之後將工程薄膜剝離。此外，在將工程薄膜剝離後的剝離面的導電性矽氧橡膠製電極圖案上，與上述相同地積層絕緣性矽氧橡膠組成物之後，與上述相同地加熱而將絕緣性矽氧橡膠組成物硬化。
其中，在此使用的絕緣性矽氧橡膠組成物係可使用與上述成型的絕緣性矽氧橡膠組成物為相同者，亦可使用組成不同的絕緣性矽氧橡膠組成物。
在此，將工程薄膜剝離後的剝離面的導電性矽氧橡膠製電極圖案上的絕緣性矽氧橡膠的厚度若與上述成型的絕緣性矽氧橡膠的厚度相同即可。
藉由以上之製造方法，可得使導電性矽氧橡膠製電極圖案埋設在絕緣性矽氧橡膠的內部的全矽氧橡膠製靜電吸盤。
將內部的導電性矽氧橡膠製電極圖案形成為雙極構造，若可施加極性不同的電壓時，作為靜電吸盤發揮作用，可藉由庫侖力或强森拉貝克力來吸附導電性或半導電性的晶圓等基板。若使電極圖案更為細密而儘可能減小電極的寬幅與電極間的距離而使表面的電場為不均一 時，可藉由梯度力來吸附絕緣性玻璃或樹脂製基板。此外，本靜電吸盤係全矽氧橡膠製，具有作為橡膠的伸縮性，即使在吸附基板的狀態下將靜電吸盤伸張，亦可維持吸附。尤其調配有碳黑的導電性矽氧橡膠製電極圖案由於伸張時的電阻上升小，因此吸附力不會降低。
[實施例]
以下顯示實施例及比較例，具體說明本發明，惟本發明並非受到該等實施例限制。
[實施例1、2]
在由二甲基矽氧烷單元99.6莫耳%、甲基乙烯基矽氧烷單元0.4莫耳%所成，且兩末端以三甲基矽氧基被封端之平均聚合度8,000的甲基乙烯基聚矽氧烷100質量份，以加壓捏揉機調配乙炔黑60質量份作為碳黑，混練且均一化而製作複合物。相對於該複合物100質量份，添加氯鉑酸的乙烯基矽氧烷錯合物(鉑含量1質量%)0.1質量份、作為鉑觸媒之控制劑的乙炔環己醇0.05質量份、及以下述式(2)(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]18[(CH3)HSiO]20Si(CH3)3 (2)所示之甲基氫聚矽烷2質量份，與雙輥充分混練而調製未硬化的導電性矽氧橡膠組成物。
將該導電性矽氧橡膠組成物藉由壓延成型機(Calendaring Machine)分出為厚度0.2mm之後，積層在聚 對苯二甲酸乙二酯製的厚度100μm的工程薄膜的噴砂面上，在160℃的加熱爐之中通過5分鐘，使導電性矽氧橡膠組成物硬化。該導電性矽氧橡膠薄片的體積電阻率為0.03Ω．m。
接著，使用切割標繪器，聚對苯二甲酸乙二酯製工程薄膜並未切割，而僅將導電性矽氧橡膠薄片切割成圖1的電極寬度0.6mm、電極間0.5mm的雙極構造的梳形電極圖案形狀(實施例1)、及圖2的電極寬度0.5mm、電極間0.35mm的雙極構造的梳形電極圖案形狀(實施例2)。將電極間或電極圖案外周部的不需要的導電性矽氧橡膠部分由聚對苯二甲酸乙二酯製工程薄膜剝離而去除，製作導電性矽氧橡膠製電極圖案。
以1：1的比率混合矽氧樹脂質共聚物調配的液狀絕緣性矽氧橡膠材料KE-1935A/B〔商品名，信越化學工業(股)製〕的A與B之後，將所混入的空氣脫泡，調製未硬化的絕緣性矽氧橡膠組成物。將該絕緣性矽氧橡膠組成物吐出預定量在工程薄膜上的導電性矽氧橡膠製電極圖案上之後，設置在厚度0.7mm的不銹鋼製框體內，由上方載置聚對苯二甲酸乙二酯製的厚度100μm的薄膜的噴砂面側，以2片厚度3mm的不銹鋼板包夾該等的上下。接著，使用50t熱壓製成型機，以壓力3MPa、溫度120℃的條件加壓、加熱10分鐘，藉此使絕緣性矽氧橡膠組成物硬化之後，將兩面的聚對苯二甲酸乙二酯製薄膜剝離，將與導電性矽氧橡膠製電極圖案的絕緣性矽氧 橡膠一體化。該絕緣性矽氧橡膠的導電性矽氧橡膠製電極圖案上的厚度為0.5mm。
在補強性氧化矽調配的可軋型的絕緣性矽氧橡膠材料KE-561-U〔商品名，信越化學工業(股)製〕100質量份，添加有機過氧化物糊膏C-8〔商品名，信越化學工業(股)製〕2質量份作為硬化劑，在以雙輥混練後，分出為厚度0.2mm之後，積層在聚對苯二甲酸乙二酯製的厚度100μm的薄膜的噴砂面上，調製未硬化的絕緣性矽氧橡膠組成物薄片。
將該絕緣性矽氧橡膠組成物薄片貼合在之前的一體品的導電性矽氧橡膠製電極圖案面上之後，使用50t熱壓製成型機，以壓力5MPa、溫度160℃的條件，加壓、加熱10分鐘，藉此使絕緣性矽氧橡膠組成物硬化。將聚對苯二甲酸乙二酯製薄膜剝離，在乾燥機中以溫度200℃熱處理4小時，將揮發成分去除之後，在圖1及圖2的A與B位置的絕緣性矽氧橡膠鑽孔而使導電性矽氧橡膠面露出。
以上述工程，製作在厚度0.2mm與厚度0.5mm的絕緣性矽氧橡膠之中埋設有導電性矽氧橡膠製電極圖案的全矽氧橡膠製的簡易靜電吸盤。
[實施例3]
在以1：1的比率混合矽氧樹脂質共聚物調配的液狀絕緣性矽氧橡膠材料KE-1934A/B〔商品名，信越化學工業(股)製〕的A與B的100質量份，添加混合在玻璃 珠被覆銀的銀玻璃珠S-5000-S3〔商品名，Potters-Ballotini(股)製〕250質量份作為導電性填料而調製液狀的未硬化的導電性矽氧橡膠組成物。
將該導電性矽氧橡膠組成物脫泡之後，在聚對苯二甲酸乙二酯製的厚度100μm的工程薄膜的噴砂面上吐出預定量。安置厚度0.2mm的不銹鋼製框體，由上方載置聚對苯二甲酸乙二酯製的厚度100μm的薄膜的光澤面側，以2片厚度3mm的不銹鋼板包夾該等的上下。使用50t熱壓製成型機，以壓力5MPa、溫度120℃的條件，加壓、加熱10分鐘，藉此使導電性矽氧橡膠組成物硬化之後，將光澤面側的聚對苯二甲酸乙二酯製薄膜剝離。該導電性矽氧橡膠薄片的厚度為0.2mm，體積電阻率為0.0001Ω．m。
接著，使用切割標繪器，聚對苯二甲酸乙二酯製工程薄膜並未切割，而將導電性矽氧橡膠薄片切割成圖1的電極寬度0.6mm、電極間0.5mm的雙極構造的梳形電極圖案形狀。將電極間或電極圖案外周部的不需要的導電性矽氧橡膠部分由聚對苯二甲酸乙二酯製工程薄膜剝離而去除，製作導電性矽氧橡膠製電極圖案。
導電性矽氧橡膠製電極圖案的製作以外係以與實施例1、2相同的工程，製作在厚度0.2mm與厚度0.5mm的絕緣性矽氧橡膠之中埋設有導電性矽氧橡膠製電極圖案的全矽氧橡膠製的簡易靜電吸盤。
[比較例1]
在絕緣性矽氧橡膠材料KE-561-U〔前揭〕100質量份，添加有機過氧化物糊膏C-8〔前揭〕2質量份作為硬化劑，在以雙輥混練後，分出為厚度0.5mm之後，積層在聚對苯二甲酸乙二酯製的厚度100μm的薄膜的噴砂面上，調製未硬化的絕緣性矽氧橡膠組成物薄片。
將該絕緣性矽氧橡膠組成物薄片設置在厚度0.5mm的不銹鋼製框體內，由上方載置聚對苯二甲酸乙二酯製的厚度100μm的薄膜的光澤面側，以2片厚度3mm的不銹鋼板包夾該等的上下。接著，使用50t熱壓製成型機，以壓力5MPa、溫度160℃的條件，加壓、加熱10分鐘，藉此使絕緣性矽氧橡膠組成物硬化之後，將兩面的聚對苯二甲酸乙二酯製薄膜剝離而得絕緣性矽氧橡膠薄片。
在該絕緣性矽氧橡膠薄片的光澤面上，使用圖1的圖案形狀的150網孔的網版印刷版，將在實施例3中所調製的液狀的未硬化的導電性矽氧橡膠組成物進行網版印刷之後，在120℃的乾燥機中放置10分鐘，將導電性矽氧橡膠組成物硬化，製作厚度0.04mm的導電性矽氧橡膠製電極圖案。該導電性矽氧橡膠的體積電阻率為0.0002Ω．m。若加壓、加熱而進行成型時，由於電極圖案破壞，因而以無加壓進行加熱，因此比實施例3的導電性矽氧橡膠的體積電阻率為更高。此外，在電極圖案的外周被發現網孔痕跡的微細凹凸。會有由該凸部的突起部發生放電，電極間的耐電壓降低之虞。
在絕緣性矽氧橡膠材料KE-561-U〔前揭〕100質量份，添加有機過氧化物糊膏C-8〔前揭〕2質量份作為硬化劑，在以雙輥混練後，分出為厚度0.2mm之後，積層在聚對苯二甲酸乙二酯製的厚度100μm的薄膜的噴砂面上，調製未硬化的絕緣性矽氧橡膠組成物薄片。
將該絕緣性矽氧橡膠組成物薄片，以與實施例1、2相同的工程，貼合在導電性矽氧橡膠製電極圖案面上，進行加壓、加熱硬化，製作在厚度0.2mm與厚度0.5mm的絕緣性矽氧橡膠之中埋設有導電性矽氧橡膠製電極圖案的全矽氧橡膠製的簡易靜電吸盤。
[比較例2]
在絕緣性矽氧橡膠材料KE-561-U〔前揭〕100質量份，添加有機過氧化物糊膏C-8〔前揭〕2質量份作為硬化劑，在以雙輥混練後，分出為厚度0.5mm之後，積層在聚對苯二甲酸乙二酯製的厚度100μm的薄膜的噴砂面上，調製未硬化的絕緣性矽氧橡膠組成物薄片。
在厚度40μm的電解銅箔，塗佈底漆(primer)No.34T〔商品名，信越化學工業(股)製〕，在室溫下風乾30分鐘。將未硬化的絕緣性矽氧橡膠組成物薄片貼合在銅箔的底漆塗佈面，使用50t熱壓製成型機，以壓力5MPa、溫度160℃的條件，加壓、加熱10分鐘，藉此將絕緣性矽氧橡膠組成物硬化，與銅箔一體化之後，將聚對苯二甲酸乙二酯製薄膜剝離。
接著，以圖1所示之圖案形狀在銅箔塗佈阻劑之後，將不具阻劑的銅箔藉由化學蝕刻去除。將阻劑洗淨去除，在絕緣性矽氧橡膠薄片上形成銅箔製電極圖案。
在絕緣性矽氧橡膠材料KE-561-U〔前揭〕100質量份，添加有機過氧化物糊膏C-8〔前揭〕2質量份作為硬化劑，在以雙輥混練後，分出為厚度0.2mm之後，積層在聚對苯二甲酸乙二酯製的厚度100μm的薄膜的噴砂面上，調製未硬化的絕緣性矽氧橡膠組成物薄片。
在前述絕緣性矽氧橡膠薄片上的銅箔製電極圖案表面塗佈底漆No.34T〔前揭〕，在室溫下風乾30分鐘之後，將未硬化的絕緣性矽氧橡膠組成物薄片貼合，使用50t熱壓製成型機，以壓力5MPa、溫度160℃的條件，加壓、加熱10分鐘，藉此將絕緣性矽氧橡膠組成物硬化，且將聚對苯二甲酸乙二酯製薄膜剝離。在乾燥機中，以溫度200℃熱處理4小時，將揮發成分去除之後，在圖1的A與B位置的絕緣性矽氧橡膠鑽孔，而使銅箔面露出。
在以上工程中，製作在厚度0.2mm與厚度0.5mm的絕緣性矽氧橡膠之中埋設有銅箔製電極圖案的簡易靜電吸盤。
[吸附力呈現程度的評估方法]
針對厚度0.2mm的絕緣性矽氧橡膠面側與厚度0.5mm的絕緣性矽氧橡膠面側各個，確認由直流電源對各靜電吸盤的A的端子部施加直流電壓+2kV，對B的端子 部施加直流電壓-2kV，對厚度50μm的銅箔(導電性沈積體)及厚度50μm的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製薄膜(絕緣性沈積體)的吸附力呈現程度，以下述基準進行評估。此外，在朝A-B的方向伸張50%的狀態下保持各靜電吸盤，同樣地確認吸附力呈現程度，以下述基準進行評估。將結果顯示於表1及表2。
◎：呈現強吸附力
○：呈現吸附力
△：呈現弱吸附力
×：未呈現吸附力
Figure TWI614839BD00001
Figure TWI614839BD00002
實施例1與實施例2的靜電吸盤對厚度50μm之聚對苯二甲酸乙二酯製薄膜的吸附力係以實施例2稍強呈現。
在實施例3及比較例1的電極圖案的導電性矽氧橡膠使用銀玻璃珠作為導電性填料的靜電吸盤係若伸張時，導電性填料彼此接觸會分離，體積電阻率上升，吸附力變得未呈現。
使用比較例2的銅箔製電極圖案的靜電吸盤係朝A-B的方向稍微伸張，但是並無法進行50%伸張。

Claims (8)

  1. 一種導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其特徵為：將導電性矽氧橡膠組成物薄片化，在將工程薄膜進行噴砂加工而粗面化的面，積層上述導電性矽氧橡膠組成物的薄片之後，將導電性矽氧橡膠組成物的薄片硬化，工程薄膜並未切割而僅將導電性矽氧橡膠薄片切割成電極圖案形狀之後，將多餘的導電性矽氧橡膠薄片由工程薄膜剝離而去除。
  2. 如申請專利範圍第1項之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其中，藉由切割標繪器，將導電性矽氧橡膠薄片切割成電極圖案形狀。
  3. 如申請專利範圍第1項之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其中，工程薄膜為具有耐熱性及柔軟性的樹脂薄膜。
  4. 如申請專利範圍第3項之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其中，樹脂薄膜係選自聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚4-甲基戊烯-1(PMP)、聚乙烯硫化物(PPS)、聚醯亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、及含氟樹脂(PTFE、FEP、PFA)的樹脂薄膜。
  5. 如申請專利範圍第1項之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其中，導電性矽氧橡膠係調配碳黑而成 的導電性矽氧橡膠組成物的硬化物，其體積電阻率為0.001~1Ω‧m的範圍。
  6. 如申請專利範圍第1項之導電性矽氧橡膠製電極圖案之製作方法，其中，導電性矽氧橡膠薄片的厚度為0.03~2.0mm的範圍。
  7. 一種全矽氧橡膠製靜電吸盤，其特徵為：藉由如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之方法所得之導電性矽氧橡膠製電極圖案被埋設在絕緣性矽氧橡膠的內部而成，具有伸縮性。
  8. 一種全矽氧橡膠製靜電吸盤之製造方法，其特徵為：在藉由如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之方法所得之導電性矽氧橡膠製電極圖案之與工程薄膜為相反的面上，將絕緣性矽氧橡膠組成物積層之後，將該絕緣性矽氧橡膠組成物硬化而一體化，另外將工程薄膜剝離，且在剝離面的導電性矽氧橡膠製電極圖案上積層絕緣性矽氧橡膠組成物之後，將絕緣性矽氧橡膠組成物硬化而一體化。
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