(57)【要約】【課題】緩衝性能を十分に確保しつつ、上下方向に小型に構成可能なウェーハ容器緩衝体を提供する。【解決手段】複数枚の半導体ウェーハを収納したウェーハ容器４を外装箱５内に収容するに際して、外装箱５とウェーハ容器４間においてウェーハ容器４の上下に配置される１組の発泡樹脂製の緩衝体１、２であって、これら１組の発泡樹脂製緩衝体１、２のベース部２１、４１に外装箱５内で外装箱５の底および天井に当接する緩衝突起２９を突出状に設け、この緩衝突起２９を閉じた環状に形成した。【選択図】  図４
2004168324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の半導体ウェーハを収納したウェーハ容器を外装箱内に収容するに際して、外装箱とウェーハ容器間においてウェーハ容器の上下に配置される１組の発泡樹脂製の緩衝体であって、これら１組の発泡樹脂製緩衝体のベース部に外装箱内で外装箱の底および天井に当接する緩衝突起を突出状に設け、この緩衝突起を閉じた環状に形成したことを特徴するウェーハ容器緩衝体。
【請求項２】
前記緩衝突起を閉じた方形環状に形成した請求項１記載のウェーハ容器緩衝体。
【請求項３】
前記緩衝突起の少なくとも４角部を４辺部よりも幅広に構成した請求項２記載のウェーハ容器緩衝体。
【請求項４】
前記緩衝突起の環状内を区画する区画緩衝突起、ないしは環状内に島状に配置した島状緩衝突起を緩衝突起と略同高に形成した請求項１〜３いずれか１項記載のウェーハ容器緩衝体。
【請求項５】
前記１組の緩衝体がビーズ法にて成形したポリオレフィン系樹脂製の発泡体からなる請求項１〜４いずれか１項記載のウェーハ容器緩衝体。
【請求項６】
前記ポリオレフィン系樹脂がポリエチレンである請求項５記載のウェーハ容器緩衝体。
【請求項７】
前記半導体ウェーハが直径１２インチのシリコンウェーハである請求項１〜６いずれか１項記載のウェーハ容器緩衝体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハが複数枚収納されたプラスチック製のウェーハ容器を搬送する時に、輸送中の衝撃や振動から起こるウェーハの破損を防止するため、ダンボールケース等の外装箱内で、該容器の上下に配置する１組の発泡樹脂製緩衝体に関し、特に、容器の上下に配置された１組の発泡樹脂製緩衝体の外装箱内で外装箱の上下に当接する緩衝突起の形状に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複数枚の半導体ウェーハを収納したプラスチック製のウェーハ容器を搬送する方法として、ダンボールケース等の箱体が外装箱に使用され、該外装箱内で容器の上下に１組の樹脂製あるいは発泡樹脂製の緩衝材を挿入して、搬送中の衝撃や振動を緩和させ、容器内に収納されている高価な半導体ウェーハの割れや損傷を防ぐ搬送方法が良く知られている。
【０００３】
前記プラスチック製のウェーハ容器で現行使用されている代表例は、直径が６インチ（約１５０ｍｍ）、８インチ（約２００ｍｍ）のシリコンウェーハ用のポリプロピレン製などのウェーハ容器であるが、最近１２インチ（約３００ｍｍ）用も開発されており、容器は大型化しているが形状は類似した方形の箱体である（特許文献１参照。）。
【０００４】
樹脂製の緩衝体としては、ポリプロピレンなどポリオレフィン系樹脂からなる厚さ１ｍｍ前後の樹脂シートの加熱・真空成形法により製造されものが使用されており、緩衝性能は成形された樹脂シートの凹凸部が衝撃時に撓むあるいは凹むことにより発揮される（例えば、特許文献２，３参照。）。
【０００５】
また、発泡樹脂製の緩衝体としては、発泡スチロールや発泡ポリプロピレンからなるものや、発泡ポリウレタンからなるものが知られている（例えば、特許文献４，５参照。）。
【０００６】
シリコンウェーハは直径が６インチサイズから８インチサイズと大型化し、近年さらに１２インチへと移行しつつある。この様な傾向から、収納するウェーハ容器のサイズが大きくかつ重くなり、ウェーハ１枚当たりの重量も重くなっているので、例えば、１２インチウェーハ２５枚入り（１２５ｇ／枚）とすると、ウェーハを収納したウェーハ容器の総重量は８ｋｇにも及ぶ。また、航空貨物としての搬送が一般的であるので、貨物室の高さ制限から積載効率が要望され、緩衝材の厚み低減や緩衝性能の向上がますます必要となって来た。
【０００７】
これまで、６インチや８インチのシリコンウェーハ容器の上下に配置される発泡樹脂製の緩衝材としては、図１に示す緩衝材１００のように、ウェーハ容器に外嵌する嵌合凹部１０１を有する方形状のベース部１０２を設け、ベース部１０２の嵌合凹部１０１の開口側とは反対側の面の４つの角部付近に４つの緩衝突起１０３を持ち、ベース部１０２の４つの側面に２つの緩衝突起１０４をそれぞれ持つ形状が一般的である。また、図２に示す緩衝材１１０のように、４つのウェーハ容器の嵌合凹部１１１を有する方形状のベース部１１２を設け、ベース部１１２に各ウェーハ容器に対応させてその中央部に開口部１１３を形成し、この開口部１１３の周囲に４つの緩衝突起１１４を形成するとともに、ベース部１１２の外縁部付近に複数の緩衝突起１１５を形成したものが知られている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３０８１７１号公報
【特許文献２】
特開平７−３０７３７８号公報
【特許文献３】
特開２００２−１６０７６９号公報
【特許文献４】
米国特許第６１３７３９号明細書
【特許文献５】
特開２０００−２０８６２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に、シリコンウェーハの口径が大型化すると、樹脂製の緩衝材では掛かる荷重だけでも持ち支えられなくなることと、元々緩衝性能は発泡樹脂製と比較して悪いため、集中的衝撃荷重を受けるとウェーハが容易に破損してしまい、もはや大型のウェーハ輸送容器の緩衝材としては適さなくなっている。
【００１０】
一方、発泡樹脂製の緩衝材においても種々の課題を抱え、発泡スチロールにおいては、一般的に衝撃に弱い緩衝突起を緩衝体のベース部の外方に突出させる緩衝包装設計はせず、内側の商品の方向に緩衝突起を設置し、ダンボールケースとの接触は緩衝体全面とし、しかも安全性を考慮して内側に向いた緩衝突起を長くすることが多く、今回のように厚みの制限がある場合には採用は難しい。また、図３に示すように、２回目落下において急激な緩衝性能の低下があり、航空機への積み荷、積み下ろしが必ずしも丁寧であるとは限らないので、高価なウェーハを損傷させる心配がある。さらに、発泡スチロールは衝撃や摩擦で細かく砕けるので、ウェーハ収納容器に直接、ないしはアルミ袋などの容器保護カバーに付着してクリーンルーム内に侵入し、汚染の原因になる。尚、図３は、発泡スチロール（ＥＰＳ）と発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）と発泡ポリエチレン（ＥＰＥ）の落下回数と緩衝係数の推移を示すグラフで、割れ性に関する記号は、「×」が悪く、「△」はやや悪く、「◎」は大変良好であることを示す。
【００１１】
発泡ポリウレタンは低耐荷重性の欠点があり、軽量物用の緩衝材であって、しかも包装厚みを必要とする素材であり、本発明の目的にははじめから合致しない。
【００１２】
発泡ポリプロピレンや発泡ポリエチレンなどの発泡ポリオレフィン系は、発泡スチロールに比較して柔軟性、復元性が優れ、しかも緩衝材の割れ、破砕の問題も解決され、塵埃の発生もないので、繰り返し衝撃を受けると破損し易い商品や高価で安全性を重視する商品あるいは輸出包装では広く使用されている素材である。
【００１３】
しかし、最近のウェーハの大型化によるウェーハ容器総重量のアップ、航空貨物室の高さ制限からくる緩衝材厚みの低減、落下高さを５０ｃｍから１００ｃｍ（通常この場合、緩衝材厚み２倍を必要とする。）に引き上げたいなどの要求から極めて厳しい緩衝包装設計が要望されており、発泡ポリオレフィン製の緩衝体であっても通常の緩衝包装設計では困難であることが判明した。
【００１４】
次世代の１２インチウェーハに対して、日本のシリコンウェーハ製造メーカー数社からなる工業会である新金属協会のシリコン委員会から、２０００年６月に図４のごとく外装箱５の外寸法が提案されたが、これが緩衝包装設計上問題となるのは、水平２方向の幅ではなく、外装箱の外寸高さ４６０ｍｍにおいてである。即ち、高さ４６０ｍｍの中に、ウェーハ容器（例えば、信越ポリマー製ＭＷ３００ＦＧ；高さ３６１ｍｍ）、１組の緩衝材高さ、上下のダンボール紙厚みを含ませる必要があり、緩衝材の厚みは約５ｃｍ前後となり、ウェーハを含む総重量８ｋｇの容器の内容物を保護するには、厚みにおいて非常に厳しい条件となっている。
【００１５】
即ち、次式の緩衝包装設計における緩衝材の厚さの計算式から、
Ｔ＝Ｃ・Ｈ／Ｇ
緩衝材厚みＴと落下高さＨが規制されてしまうと、ビーズ法発泡樹脂緩衝体の緩衝係数Ｃもほとんど差がないためＧ値（商品が受ける衝撃の大きさ）も変更できない。ここに、今回の緩衝包装設計条件、Ｔ＝５ｃｍ，Ｃ＝２．７（ビーズ法発泡ポリエチレンを適用）、Ｈ＝１００ｃｍを代入すると、Ｇ値＝５４Ｇ（一定値）となり、このＧ値にウェーハ容器内のシリコンウェーハが１枚たりとも損傷しないかは疑問である。
【００１６】
一方、外装箱の側面方向からの外力にたいする包装設計は、上述した図４の新金属協会シリコン委員会の設定値は外装箱の水平２方向の幅が５００×５８０ｍｍであるので、ウェーハ容器（例えば、信越ポリマー製ＭＷ３００ＦＧ）の側面方向の最大外寸は容器の蓋のサイズで、３３８×３８９ｍｍであることから、左右に約８０ｍｍ以上の緩衝材厚みが許容されるので、前式でＧ値を求めると、Ｇ値＝３４Ｇとなり、低Ｇ値となり図１のような従来法による緩衝突起形状が利用できる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述のように緩衝材の厚みを多く取れず、しかも落下高さを１００ｃｍとする厳しい条件においては、残された解決手段は緩衝突起の形状について検討するしかないと判断し、各種の形状を持った緩衝突起について検討を重ね、緩衝突起を閉じた環状とすることにより大幅な緩衝特性の向上が可能となることを発見し、本発明を完成するに至った。
【００１８】
本発明に係るウェーハ容器緩衝体は、複数枚の半導体ウェーハを収納したウェーハ容器を外装箱内に収容するに際して、外装箱とウェーハ容器間においてウェーハ容器の上下に配置される１組の発泡樹脂製の緩衝体であって、これら１組の発泡樹脂製緩衝体のベース部に外装箱内で外装箱の底および天井に当接する緩衝突起を突出状に設け、この緩衝突起を閉じた環状に形成したものである。
【００１９】
ここで言う閉じた環状とは、図１や図２のような従来法のように緩衝突起が分散したものではなく、本発明のごとくその分散した緩衝突起の先端の集計面積（受圧面積）相当分を閉じた環状に１周させた形状を指し、丸でも、楕円でも、方形でもその形状は問わない。また、環状がわずかに途切れている程度ならば、本発明は緩衝突起を連続的にしたことから効果が得られているので、必ずしも完全に閉じた形状でなくても良い。
【００２０】
ただし、どのような緩衝突起の形状であっても、緩衝体がウェーハ容器を落下時に接触して支持する位置との関連は極めて重要であり、緩衝体全体がウェーハ容器の底面あるいは天面全域を当接支持する場合もあるが、突出部で支持させる場合が多く、この場合突出部の面の中心線と、閉じた環状の緩衝突起が外装箱と当接する面の中心線の位置を一致させ、衝撃時に受ける応力が一直線に伝達するよう設計することが好ましい。一般的に、緩衝体がウェーハ容器を支持する位置の中心線は、容器底面の形状の外縁部からやや内側の位置させ、付加的に中央部を線又は点の広がりで支持することもあるが、閉じた環状の緩衝突起の配置もウェーハ容器底面の形状の外縁部からやや内側の位置に設置し、ウェーハ容器が緩衝体の突出部に伝達する応力と緩衝突起が外装箱に伝達する応力とが衝撃を受ける方向に一直線に伝達する位置に配置させるのが望ましい。
【００２１】
シリコンウェーハ収納容器は円柱状のものもあるが、一般的には概ね立方形の容器であり、緩衝体が容器を支持する位置の中心線は、容器底面の方形の外縁部からやや内側に設置される。従って、本発明の緩衝突起は閉じた方形環状であることが好ましい。
【００２２】
また、緩衝突起を閉じた方形の環状とした上で、緩衝突起の少なくとも４角部を４辺部よりも幅広に構成すると、落下衝撃時の応力を４角部で集約的に吸収でき、緩衝性能を一段と向上できる。
【００２３】
さらに、緩衝体がウェーハ容器を支持する位置の中心線を容器底面の形状の外縁部からやや内側の位置とし、これに付加的に中央部を線又は点の広がりで支持した場合、緩衝突起の方にも環状内を区画する区画緩衝突起、ないしは環状内に島状に配置した島状緩衝突起を緩衝突起と略同高に形成し、衝突時の応力分散をスムーズに行うことが、緩衝性能の向上にも繋がることが分かった。
【００２４】
本発明に使用できる発泡樹脂製緩衝体としては、ビーズ法にて成形したポリオレフィン系樹脂製の発泡体を好適に利用できる。ビーズ法とは、ビーズ法発泡ポリスチレン（発泡スチロール）の製造方法に代表されるが、予め発泡した粒子状の予備発泡粒子を、所定の形状の金型に充填し、加熱して２回目の発泡膨張を起こさせ、粒子どうしが空間をなくして相互融着し、冷却して金型形状どおりの成形体を得る発泡体製造方法のことである。加熱媒体は普通加圧蒸気が使用される。また、ポリオレフィン系樹脂の発泡体とは、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン／エチレンの複合ポリマーなどの発泡体などであって、発泡スチレンと比較すると柔軟性、耐久性のある発泡体である。また、その発泡倍率に関しては、ポリプロピレン製の発泡体では市販されている３０倍品、４５倍品（例えば、鐘淵化学工業（株）製；エペランＰＰ−４５）やビーズ法発泡ポリエチレン製で市販の２０倍、３８倍（例えば、鐘淵化学工業（株）製；エペランＡＸＬ３８）が好適に使用される。緩衝体自身の割れにくさはビーズ法発泡ポリオレフィン系の中では、発泡ポリエチレンが最も優れる。
【００２５】
本発明は、通常の直径６インチや８インチのシリコンウェーハが１２インチと大型化し、ウェーハ容器総重量のアップ、航空貨物室の高さ制限からくる緩衝材厚みの低減、落下高さを５０ｃｍから１００ｃｍに引き上げるなどの要求から発明されたもので、直径１２インチのシリコンウェーハの搬送に好適に利用できるが、直径が６インチや８インチのシリコンウェーハにおいても適用が可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図４、図５に示すように、ウェーハ容器緩衝体１、２は、複数枚の半導体ウェーハ３を収納したウェーハ容器４を外装箱５内に収容するに際して、外装箱５とウェーハ容器４間においてウェーハ容器４の上下に配置されるものである。
【００２７】
外装箱５は、段ボールなどからなる直方体状の周知の構成のもので、収容する半導体ウェーハ３の直径に応じたサイズに設定されたものである。例えば、直径１２インチのシリコンウェーハ用の外装箱５では、高さ４６０ｍｍ、前後幅が５００ｍｍ、左右幅が５８０ｍｍのものを採用することになる。
【００２８】
ウェーハ容器４は、複数の半導体ウェーハ３を収納できるものであれば、任意の構成のものを採用できる。ここでは、信越ポリマー製ＭＷ３００ＦＧ；高さ３６１ｍｍのウェーハ容器を例に、本発明と関連する部分についてのみ説明する。ウェーハ容器４の下端部には左右１対の脚部１０が前後方向に略全長にわたって形成され、左右の脚部１０間には部分円筒状の底面を有する膨出部１１が前後方向に略全長にわたって形成されている。ウェーハ容器４の上部には外縁部に上方へ延びる外壁部を形成した蓋部材１２が設けられ、この蓋部材１２には前後方向に延びる１対のリブ部１３が左右に間隔をあけて形成されている。
【００２９】
上下の緩衝体１、２は、前述したように、ポリオレフィン系樹脂製の予備発泡粒子を用いてビーズ法にて製作した発泡成形体から構成されている。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン／エチレンの複合ポリマーなどを採用可能で、ポリエチレンからなる発泡成形体は割れにくいので好適である。
【００３０】
上側の緩衝体１について説明すると、図４〜図９に示すように、ウェーハ容器４の上部に外嵌する嵌合凹部２０を形成した方形状のベース部２１が設けられ、ベース部２１の上壁部の中央部には方形状の開口部２２が形成され、ベース部２１の前後左右の側壁部には相互に間隔をあけて１対の側部緩衝突起２３が突出状にそれぞれ形成され、ベース部２１の左右の側壁部には嵌合凹部２０側へ突出する４つの保持突起２４が側部緩衝突起２３に対応させて形成されている。ベース部２１の上壁部の下面にはウェーハ容器４の蓋部材１２の左部及び右部に当接される前後方向に延びる左右１対の左右押さえ部２５が下方へ突出状に形成されるとともに、ウェーハ容器４の蓋部材１２の中央部に当接される前後１対の中央押さえ部２６が下方へ突出状に形成されている。ベース部２１の上壁部の上面側には、開口部２２を取り囲むように形成された平面視略方形枠状の環状緩衝突起２７と、環状緩衝突起２７の前後２辺の途中部から内側へ延びる補助緩衝突起２８とを備えた上緩衝突起２９が上方へ突出状に形成されている。
【００３１】
そして、ウェーハ容器４に上下の緩衝体１、２を取り付けてこれを外装箱５に装填した状態で、ベース部２１の前後の側壁部と保持突起２４がウェーハ容器４の側面上部に当接されるとともに、左右押さえ部２５及び中央押さえ部２６がウェーハ容器４の蓋部材１２の上面に当接されて、ウェーハ容器４の上部が上側の緩衝体１に保持され、また側部緩衝突起２３が外装箱５の側壁部の内面に当接されるとともに、上緩衝突起２９が外装箱５の天井に当接されて、上側の緩衝体１を介してウェーハ容器４が外装箱５に緩衝保持される。但し、上側の緩衝体１のうち上緩衝突起２９以外の構成は、ウェーハ容器４の構成等に応じてその配設位置や形状を任意に設定してもよい。
【００３２】
環状緩衝突起２７と補助緩衝突起２８とは断面台形状に形成され、その上面には外装箱５の天井に当接する当接面３０が連続的に連なって形成されている。環状緩衝突起２７の４角部と環状緩衝突起２７と補助緩衝突起２８との合流部は環状緩衝突起２７の４辺部よりも幅広な略円形の幅広部３１が形成され、落下衝撃時の荷重を幅広部３１により集約的に吸収して、緩衝性能を向上できるように構成されている。但し、幅広部３１及び補助緩衝時は、緩衝性能を向上させる上で設けることが好ましいが必ずしも必要なものではなく省略してもよい。
【００３３】
環状緩衝突起２７及び補助緩衝突起２８は、その中心線Ｌ１が左右押さえ部２５の中心線Ｌ２と中央押さえ部２６の中心線Ｌ３上に位置するように配置され、左右押さえ部２５及び中央押さえ部２６に作用するウェーハ容器４からの上方への荷重を環状緩衝突起２７及び補助緩衝突起２８で効率的に受け止めることができるように構成されている。
【００３４】
直径１２インチのシリコンウェーハ用の緩衝体においては、例えば環状緩衝突起２７及び補助緩衝突起２８の高さを２２ｍｍ、ベース部２１側の基部の幅を２５ｍｍ、緩衝突起２７、２８における当接面３０の幅を１５ｍｍ、幅広部３１の基部の半径を２５ｍｍ、幅広部３１における当接面３０の半径を２０ｍｍに設定することになる。また、ベース部２１の上壁部の厚さを１５ｍｍ、押さえ部２５、２６の高さを１７ｍｍに設定することになる。但し、これらの寸法は、半導体ウェーハ３のサイズによって適宜に設定することになる。
【００３５】
下側の緩衝体２について説明すると、図４、図５、図１０〜図１３に示すように、ウェーハ容器４の下部に外嵌する嵌合凹部４０を形成した方形状のベース部４１が設けられ、ベース部４１の前後左右の側壁部には相互に間隔をあけて１対の側部緩衝突起４３が突出状にそれぞれ形成され、ベース部４１の前後左右の側壁部には嵌合凹部４０側へ突出する４つの保持突起４４が側部緩衝突起４３に対応させて形成されている。ベース部４１の下壁部の上側にはウェーハ容器４の脚部１０を載置する左右１対の載置面４５が形成されるとともに、左右の載置面４５間にはウェーハ容器４の膨出部１１を受け止める３つの受け部４６が上方へ突出状に形成されている。ベース部２１の下壁部の下面側には、ベース部４１の外縁部からやや中央部側部位に平面視略方形枠状の環状緩衝突起４７と、環状緩衝突起４７の前後２辺の途中部に連なり、環状緩衝突起４７の内側を２つに区画する区画緩衝突起４８とを備えた下緩衝突起４９が下方へ突出状に形成されている。尚、符号４２は、外装箱５の下側のフラップを閉じた時に、左右のフラップ間に形成される隙間を埋める為の突起である。
【００３６】
そして、ウェーハ容器４に上下の緩衝体１、２を取り付けてこれを外装箱５に装填した状態で、保持突起４４がウェーハ容器４の脚部１０の側面及び前後面に当接されるとともに、ウェーハ容器４の脚部１０が載置面４５に載置され且つウェーハ容器４の膨出部１１が受け部４６に載置されて、ウェーハ容器４の下部が下側の緩衝体２に保持され、また側部緩衝突起４３が外装箱５の側壁部の内面に当接されるとともに、下緩衝突起４９が外装箱５の底面に当接されて、下側の緩衝体２を介してウェーハ容器４が外装箱５に緩衝保持される。但し、下側の緩衝体２のうち下緩衝突起４９以外の構成は、ウェーハ容器４の構成等に応じてその配設位置や形状を任意に設定してもよい。
【００３７】
環状緩衝突起４７と区画緩衝突起４８とは断面台形状に形成され、その下面には外装箱５の底面に当接する当接面５０が連続的に連なって形成されている。環状緩衝突起４７の４角部と環状緩衝突起４７と区画緩衝突起４８との合流部は環状緩衝突起４７の４辺部よりも幅広な略円形の幅広部５１が形成され、落下衝撃時の荷重を幅広部５１により集約的に吸収して、緩衝性能を向上できるように構成されている。但し、区画緩衝突起４８は省略してもよいし、複数本形成してもよい。また、幅広部５１は省略してもよい。また、区画緩衝突起４８に代えて、環状緩衝突起４７の内側に環状緩衝突起４７と切り離した島状の島状緩衝突起を形成してもよい。
【００３８】
環状緩衝突起４７及び区画緩衝突起４８は、その中心線Ｌ４が左右の載置面４５の中心線Ｌ５と受け部４６の中心線Ｌ６上に位置するように配置され、載置面４５及び受け部４６に作用するウェーハ容器４からの下方への荷重を環状緩衝突起４７及び区画緩衝突起４８で効率的に受け止めることができるように構成されている。
【００３９】
直径１２インチのシリコンウェーハ用の緩衝体においては、例えば環状緩衝突起４７及び区画緩衝突起４８の高さを２２ｍｍ、基部の幅を２５ｍｍ、緩衝突起４７、４８における当接面５０の幅を１５ｍｍ、幅広部５１の基部の半径を２５ｍｍ、幅広部５１における当接面５０の半径を２０ｍｍに設定することになる。また、ベース部４１の下壁部の厚さを１５ｍｍ、受け部４６の最も低い位置での高さを８ｍｍに設定することになる。但し、これらの寸法は、半導体ウェーハ３のサイズによって適宜に設定することになる。
【００４０】
尚、環状緩衝突起２７、４７は、連続した環状に形成することが好ましいが、その一部が欠損した形状のものも本発明の範疇である。また、必ずしも方形状に形成する必要はなく、ウェーハ容器４との当接面の形状に応じて円形や楕円形等の任意の形状に構成できる。
【００４１】
次に本発明を完成するに至った経緯について説明する。
まず、図４に示されるように、新金属協会シリコン委員会からのダンボールケースの外装箱５の外寸で高さ方向の設定値は４６０ｍｍと決められており、図５に示すように、上下のダンボール紙が１枚だけの単層部分と左右のフラップが重ね合わされた２層部分とがあり、単層部分の厚みの合計を１０ｍｍとし、２層部分の厚みの合計を２６ｍｍとすると、外装箱５内の空間の高さは４３４〜４５０ｍｍとなる。この中での緩衝包装設計となり、ウェーハ容器４の高さを引いた寸法が１組の緩衝体１、２に与えられた厚みであり、片方で最低３７ｍｍ〜最高６５ｍｍの間にあり、概ね５０ｍｍ厚が緩衝体１、２に与えられている。
発泡樹脂製緩衝材の材質は、柔軟性と繰り返しの落下で緩衝係数が大きく低下しないポリオレフィン系のビーズ法発泡ポリエチレンとビーズ法発泡ポリプロピレンを選定した。
【００４２】
まず、緩衝包装設計の基本である、落下時に衝撃を受ける緩衝体１、２の緩衝突起の面積（受圧面積）を求める。受圧面積Ａは、次式から与えられ、
Ａ＝Ｇ・Ｗ／σｍａｘ
上述したＧ値＝５４Ｇ、Ｗ（商品総重量）＝８ｋｇ、σｍａｘ（緩衝体１、２の最大応力）＝２．８ｋｇ／ｃｍ２（発泡ポリエチレン３８倍発泡品）、（発泡ポリプロピレン４５倍品＝２．７ｋｇ／ｃｍ２）を代入して１５５ｃｍ２（１６０ｃｍ２）を得た。ここから緩衝包装設計を開始した。側面方向の緩衝包装設計については上述したように緩衝体１、２厚みに余裕があるため通常の緩衝包装設計が可能で低Ｇ値で落下時の衝撃受けることができるためその設計内容は省略する。
【００４３】
受圧面積と落下高さが決められてしまったので、基本的にＧ値は変えることができないため、緩衝突起形状の検討で緩衝性能の向上が見られないか種々の形状について検討する。まず、図１の従来法で緩衝包装設計して、１００ｃｍ落下（以下の落下試験は全て１００ｃｍ）させ、ウェーハ容器４に収納されたシリコンウェーハ３に変化がないか確認したところ、ウェーハ３がウェーハ容器４内のサポートから外れたり、回転したり、ウェーハ３自身が損傷したりする現象が発生し、従来法では緩衝効果が期待できないことが分かった。
【００４４】
その後、緩衝体におけるウェーハ容器４の支持面の中心線と緩衝突起の中心線の位置を上下に一致させることが好ましいことが分かり、緩衝突起の総受圧面積を数本の細長い帯状に分割して、緩衝体におけるウェーハ容器４の支持面の中心線に緩衝突起の中心線を合わせて落下試験した結果、緩衝性能の改良が見られた。しかし、ウェーハ３の衝撃からの保護にはまだ不充分であった。
【００４５】
次に、緩衝体がウェーハ容器を支持する位置の中心線と緩衝突起の中心線の位置を一致させ（以下の緩衝突起はこの方法を取り入れている。）、緩衝突起の形状を閉じた環状として、落下試験を行ったところ、緩衝性能は大幅に向上した。これは、Ｇ値が変えられないケースでも、緩衝突起が閉じた環状であったために、落下時の衝撃応力を均等に分散させ、落下時の振動のぶれを抑制したためではないかと思われる。
【００４６】
さらに、閉じた環状の衝突突起の内側を区画したり、中心部に島を形成させる方法も緩衝性能を向上させる方向にある落下試験結果が得られている。
【００４７】
最後に本発明がその目的を達成するに至ったのは、緩衝突起を閉じた方形の環状として、内側が区画された形状や中心部に島のある形状であっても良いが、閉じた方形の環状の４角部を４辺部よりも幅広にして、落下衝撃時の応力を４角部に集約的に吸収させる方法を講じたことである。本形状で落下試験した結果、シリコンウェーハ３のウェーハ容器４内での動きが止まり、破損に至る可能性が低下し、薄肉でも緩衝突起形状設計で要求された厳しい緩衝要求性能を満足させられることを証明した。
【００４８】
次に、比較試験について説明する。
（比較例１）
図１４に示す緩衝体６１、６２は、図１のごとく従来法に基づく包装設計により製作したもので、上下の緩衝体６１、６２は共に外装箱５の天面と底面の接する緩衝突起６４が４角部に配置されており、側面４方向に各辺２つの緩衝突起６３を持つ形状である。上の緩衝体６１に開口部６５があるのは、ウェーハ容器に貼られた内容物の識別表示を見るためのものである。本設計通りに、発泡ポリエチレン３８倍発泡品および発泡ポリプロピレン４５倍品を切削加工して緩衝体６１、６２を作製した。次に、図４のダンボールケースに１２インチのシリコンウェーハ３２５枚入りのウェーハ容器４を、その上下に緩衝体６１、６２を挿入配置させてなる包装体を製作した。そして、この包装体を１０個用いて１角３稜６面のそれぞれについて高さ１００ｃｍからの落下試験を実施したところ、表１（落下試験１、２）（ただし、底面と天面以外の１角３稜４側面は全て合格となったので表記しないものとする。）のごとくで、２種の発泡ポリエチレン３８倍発泡品および発泡ポリプロピレン４５倍品製の緩衝体６１、６２でウェーハ３の回転、外れ、割れが発生した。なお、発泡ポリプロピレン４５倍品製緩衝体６２は落下１回目で自らも破損した。尚、評価項目における「回転」は、ウェーハ３にマーキングを施して、ウェーハ３のマーキング位置が移動しているか否かを目視にて確認し、移動している場合には「×」、移動していない場合には「○」とした。「外れ」は、ウェーハ容器４に形成したウェーハ装填用レールからウェーハ３が外れているか否かを目視にて確認し、外れている場合には「×」、外れていない場合には「○」とした。「割れ」は、ウェーハ３に割れ或いはクラックが入っているか否かを目視にて確認し、割れ或いはクラックが発生している場合には「×」、割れ或いはクラックが発生していない場合には「○」とした。また、以下に説明する、比較例２、本発明例１、２、３に関しても、その落下試験は比較例１と同様の方法で行った。
【００４９】
【表１】
2004168324.tif 000003
【００５０】
（比較例２）
図１５に示す緩衝体７１、７２は、図１４に示す緩衝体６１、６２の緩衝突起６３と同一受圧面積を持つ緩衝突起７３の中心線の位置を緩衝体７１、７２におけるウェーハ容器４の支持面の中心線に一致させ、その形状を上緩衝体７１の緩衝突起７３は２本の長い短冊形状とし、下緩衝体７２の緩衝突起７３は３本の長い短冊形状として、衝撃時の応力を中心部から分散させようと試みた。試作は発泡ポリエチレン３８倍発泡品のみとした。緩衝体７１、７２を用いた落下試験結果は表２（落下試験３）のごとく落下１回目でのウェーハ３の割れは防止でき改良は見られるが、まだシリコンウェーハ３の回転や外れがある。
【００５１】
【表２】
2004168324.tif 000004
【００５２】
（本発明例１）
図１６に示す緩衝体８１、８２は、図１５に示す緩衝体７１、７２の緩衝突起７３と同一受圧面積を持つが、図１４に示す緩衝体６１、６２と同じく緩衝突起８３の中心線の位置を緩衝体８１、８２におけるウェーハ容器４の支持面の中心線に一致させ、その形状を閉じた方形の環状とした。試作は発泡ポリエチレン３８倍発泡品のみとした。緩衝体８１、８２を用いた落下試験結果は表３（落下試験４）のごとくで大幅に改良され、落下２回目で天面でウェーハ３の回転が見られたものの、ウェーハ３の破損は天面落下３回目ではじめて割れが発生したのみである。
【００５３】
【表３】
2004168324.tif 000005
【００５４】
（本発明例２）
図１７に示す緩衝体９１、９２は、図１６に示す緩衝体８１、８２の緩衝突起８３と同一受圧面積を持ち、緩衝突起８３と同じく緩衝突起９３の中心線の位置を緩衝体９１、９２におけるウェーハ容器４の支持面の中心線に一致させ、その形状を閉じた方形の環状とし、さらに方形の中央に、緩衝突起９３における前後辺を連結する１本の区画緩衝突起９４を追加し（上緩衝体９１は開口部９５があるため途切れた形状となった）応力分散を図った。試作は発泡ポリエチレン３８倍発泡品のみで行い、落下試験に供した。緩衝体９１、９２を用いた落下試験結果は表４（落下試験５）のごとくで、天面落下３回目でウェーハ３の回転が見られた。シリコンウェーハ３の割れは落下３回でも起こらなかった。３回以上の落下は現実には起こりそうにないのでほぼ合格と言える。
【００５５】
【表４】
2004168324.tif 000006
【００５６】
（本発明例３）
図６〜図１３に示す緩衝体１、２は、図１７に示す緩衝体９１、９２の緩衝突起９３、９４と同一受圧面積を持つが、図１６に示す緩衝体８１、８２と同じく緩衝突起８３の中心線の位置を緩衝体１、２におけるウェーハ容器４の支持面の中心線に一致させ、その形状を閉じた方形の環状とし、さらに方形の中央に、区画緩衝突起４８を追加して応力分散を図ると共に、方形の角部の幅を４辺部の幅よりも広げた形状とした。試作は発泡ポリエチレン３８倍発泡品と発泡ポリプロピレン４５倍品の両方を行い、落下試験に供した。緩衝体１、２を用いた落下試験結果は表５（落下試験６，７）のごとくで落下３回の試験においてウェーハ３の異常は全く見られなかった。ただし、発泡ポリプロピレン４５倍品は落下３回目で緩衝体２自らが破損した。
【００５７】
【表５】
2004168324.tif 000007
【００５８】
【発明の効果】
シリコンウェーハの口径が１２インチまで大型化すると、収納した容器総重量が増し、航空貨物室の高さから緩衝体に与えられた厚みが減じられ、かつ落下高さの要望が従来の５０ｃｍから１００ｃｍまで引き上げられ、従来の緩衝包装設計では対応がつかない状態であった。本発明はこのような状況に鑑み、緩衝体のベース部から突き出す緩衝突起の形状を閉じた環状とすること、方形の容器では閉じた方形の環状に、また環状内を区画するか中央に島部を設けること、閉じた方形の環状の４角部を４辺部の幅より広くすることにより緩衝性能を大幅に向上させることができ、シリコン委員会で決められた外寸のダンボールケースでも、ウェーハ容器内のシリコンウェーハを輸送中の振動や衝撃から破損を防止できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は従来法の緩衝包装設計による緩衝体の正面図、（ｂ）は同緩衝体の底面図。
【図２】（ａ）は米国特許に見られる緩衝体の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図３】落下回数と緩衝係数Ｃの関係を示すグラフ。
【図４】外装箱に対するウェーハ容器の収納状態を示す分解斜視図。
【図５】外装箱に対するウェーハ容器の収納状態を示す縦断面図。
【図６】本発明例３に係る上緩衝体の平面図
【図７】同緩衝体の底面図
【図８】図６のＡ−Ａ線断面図
【図９】図６のＢ−Ｂ線断面図
【図１０】本発明例３に係る下緩衝体の平面図
【図１１】同緩衝体の底面図
【図１２】図１０のＡ−Ａ線断面図
【図１３】図１０のＢ−Ｂ線断面図
【図１４】（ａ）は比較例１の下緩衝体の底面図、（ｂ）は比較例１の上緩衝体の平面図
【図１５】（ａ）は比較例２の下緩衝体の底面図、（ｂ）は比較例２の上緩衝体の平面図
【図１６】（ａ）は本発明例１の下緩衝体の底面図、（ｂ）は本発明例１の上緩衝体の平面図
【図１７】（ａ）は本発明例２の下緩衝体の底面図、（ｂ）は本発明例２の上緩衝体の平面図
【符号の説明】
１      上緩衝体        ２      下緩衝体
３      ウェーハ        ４      ウェーハ容器
５      外装箱
１０    脚部            １１    膨出部
１２    蓋部材          １３    リブ部
２０    嵌合凹部        ２１    ベース部
２２    開口部          ２３    側部緩衝突起
２４    保持突起        ２５    左右押さえ部
２６    中央押さえ部    ２７    環状緩衝突起
２８    補助緩衝突起    ２９    上緩衝突起
３０    当接面          ３１    幅広部
４０    嵌合凹部        ４１    ベース部
４２    突起            ４３    側部緩衝突起
４４    保持突起        ４５    載置面
４６    受け部          ４７    環状緩衝突起
４８    区画緩衝突起    ４９    下緩衝突起
５０    当接面          ５１    幅広部
６１    上緩衝体        ６２    下緩衝体
６３    緩衝突起        ６４    緩衝突起
６５    開口部
７１    上緩衝体        ７２    下緩衝体
７３    緩衝突起
８１    上緩衝体        ８２    下緩衝体
８３    緩衝突起
９１    上緩衝体        ９２    下緩衝体
９３    緩衝突起        ９４    区画緩衝突起
９５    開口部
【図１】
2004168324.tif 000008
【図２】
2004168324.tif 000009
【図３】
2004168324.tif 000010
【図４】
2004168324.tif 000011
【図５】
2004168324.tif 000012
【図６】
2004168324.tif 000013
【図７】
2004168324.tif 000014
【図８】
2004168324.tif 000015
【図９】
2004168324.tif 000016
【図１０】
2004168324.tif 000017
【図１１】
2004168324.tif 000018
【図１２】
2004168324.tif 000019
【図１３】
2004168324.tif 000020
【図１４】
2004168324.tif 000021
【図１５】
2004168324.tif 000022
【図１６】
2004168324.tif 000023
【図１７】
2004168324.tif 000024