(57)【要約】【課題】単位加熱対象物個数あたりの炉のサイズを小型化して、ローコスト化を図り、加熱対象物全ての集中加熱と加熱温度の均等化および加熱処理の迅速化を実現可能にする。【解決手段】炉１内に設けられた通気孔部材２の下方に加熱対象物７を収納し、流体加熱手段３で加熱処理された流体を炉１内に導入し、炉１内に導入された流体を前記通気孔部材２に形成された複数の通気小孔２ａを通して加熱対象物７に対し高速で噴射し、加熱対象物７の加熱処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱対象物を収納することができる炉と、
複数の通気孔を有し、加熱対象物の上方に位置するように前記炉内に設けられた通気孔部材と、
炉外から炉内に供給される流体を加熱処理し、前記通気孔部材に形成された複数の通気小孔を通して加熱対象物へ供給可能にする流体加熱手段と、
を備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記通気孔部材の通気小孔は、該通気小孔を通過する流体を加熱対象物上に噴射して加熱対象物を集中的に加熱する大きさに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
炉内に設けられた通気孔部材の下方に加熱対象物を収納し、流体加熱手段で加熱処理された流体を炉内に導入し、炉内に導入された流体を前記通気孔部材に形成された複数の通気孔を通して加熱対象物に対し高速で噴射し、加熱対象物の加熱処理を行う加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイボンダ処理後に樹脂を加熱硬化してリードフレームに半導体チップを固着する場合等に用いる加熱装置および加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リードフレームへの半導体チップの固着は、両者間に熱硬化性接着剤であるエポキシ樹脂系接着剤を介在させ、これを加熱硬化させることにより行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来技術を少し詳しく説明する。前記リードフレームの半導体チップへの固着には、周囲を断熱材で被った炉が用いられる。この炉には、炉内を窒素ガス（Ｎ2 ）雰囲気に維持しておくための換気入口、換気出口が取り付けられている。  炉内には温度調節可能なヒータが設けられ、炉内温度が所定温度に維持される。
また、炉内には、半導体チップを所定粘度の未硬化のエポキシ樹脂系接着剤を介在して載置したリードフレームが、加熱対象物としてマガジンの棚に載せて収納される。
【０００４】
ここで、加熱処理が開始され、予め量産試験等で確認されたキュア時間および炉内温度で、加熱対象物は加熱制御が行われる。こうして加熱処理が行われ、所定のキュア時間になると、ブザー等で加熱終了が報知される。
そこで炉からマガジンを取り出すことで、熱硬化したエポキシ樹脂系接着剤により半導体チップが固着されたリードフレームを得る。
【特許文献１】特開平５−５５２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のキュア装置には、前記リードフレームに半導体チップを固着するためにエポキシ樹脂接着剤を硬化させるためのヒータを炉内に設置する必要がある。このため、そのヒータ設置空間確保のために単位加熱処理対象個数あたりの炉全体の容積を大きくする必要があった。
また、炉内温度は、ヒータ近傍では他の部位に比べて高くなる傾向があり、すべての加熱対象物に対する設定時間内での加熱温度を均等化することが難しい。このため、硬化未了による接着強度不足や、この接着強度強化のためのキュア時間の延長によって、量産性の悪化を招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記のような従来の課題を解決するものであり、炉内におけるヒータの占有空間を省くことで、単位加熱処理対象個数あたりの炉のサイズを抑えて、炉製造のローコスト化を実現するとともに、加熱対象物全てに対する加熱温度の均等化および加熱処理の迅速化ができる加熱装置および加熱方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的達成のために、請求項１の発明にかかる加熱装置は、加熱対象物を収納することができる炉と、複数の通気孔を有し、加熱対象物の上方に位置するように前記炉内に設けられた通気孔部材と、炉外から炉内に供給される流体を加熱処理し、前記通気孔部材に形成された複数の通気小孔を通して加熱対象物に供給可能にする流体加熱手段と、を備えることを特徴とする
【０００８】
これにより、加熱対象物の加熱に必要な温度に上昇させた高温の流体を、炉内に導入し、この高温の流体を通気孔部材の通気小孔を通すことで、高速化した流体の流束を加熱対象物に集中的に衝突させることができる。これにより、流体は加熱対象物の各部位を均等に加熱する。従って、硬化未了による歩留りや、加熱時間延長等による量産性の悪化を未然に回避できる。
【０００９】
請求項２の発明にかかる加熱装置は、前記通気孔部材の通気小孔は、該通気小孔を通過する流体を加熱対象物上に高速噴射して流体の乱流を発生させる大きさに形成されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、通気孔は実質的に流体の流れを絞るオリフィスとして作用し、これを通過する流体の流れを早め、加熱対象物上での流体の散乱を促進し、加熱対象物におけるすべての部位の加熱を偏りなく均等化できる。
【００１１】
請求項３の発明にかかるか熱方法は、炉内に設けられた通気孔部材の下方に加熱対象物を収納し、流体加熱手段で加熱処理された流体を炉内に導入し、炉内に導入された流体を前記通気孔部材に形成された複数の通気小孔を通して加熱対象物に対し高速噴射し、加熱対象物の加熱処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
これにより、簡単な構成にも拘らず、外部から導入された加熱処理ずみの流体を用いるのみで、炉内における加熱対象物のすべての部位を均等かつ能率的に同時加熱することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の加熱装置および加熱方法によれば、炉内におけるヒータの占有空間を省くことで、単位加熱処理対象個数あたりの炉のサイズを抑えて、炉や加熱対象物のコストを軽減することができる。また、炉内の加熱対象物全てに対する加熱温度の均等化および加熱処理の迅速化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の加熱装置であるキュア装置を概念的に示す構成図である。図１において、本発明のキュア装置は、炉１と、通気孔部材２と、窒素ガス加熱手段３と、給気通路４と、排気通路５と、熱電対６とを備えている。
これらのうち、炉１は、例えばニコライト(商品名)と呼ばれる耐熱部材により略密閉容器形に形成され、内部に加熱対象物７を収納したり、取り出したりするための開閉蓋（図示しない）が設けられている。なお、図示しないが炉の外周面には輻射熱の発散を防止するための断熱材が取り付けられる。
【００１５】
通気孔部材２は、炉１内を拡張室１ａと加熱室１ｂの２室に隔成するように設けられている。この通気孔部材２には、予め計算されたサイズが小径の、例えば直径１ミリ程度の通気小孔２ａが多数穿設されている。通気小孔２ａの形状は任意とすることができる。
なお、前記加熱対象物７は、この通気孔部材２の下方近傍（加熱室１ｂの上部）に収納および支持可能とされている。この収納支持構造は、加熱対象物７やマガジンの形状、サイズの応じて、任意の構成を採用することができる。
【００１６】
加熱手段３は、炉１外の窒素ガスタンクから導入される常温の流体であるところの、例えば窒素ガスを、常温から１５０℃（第１温度）への加熱後１５０℃を所定時間（数１０秒から数分）維持する。続いて、１５０℃から３００℃（第２温度）への加熱後３００℃を所定時間維持するように、所定の温度−時間制御パターンに従って加熱するように制御する。これにより、加熱対象物の熱的ストレスを和らげることができる。この加熱手段３として、例えば電熱線を螺旋状に形成したものなどが、絶縁物等を介して用いられる。なお、加熱手段３の温度制御手段は炉１の外部に設置される。
【００１７】
給気通路４は、炉１外の窒素ガスタンクから窒素ガスを炉１内の拡張室１ａに導入するもので、炉１の天井付近に複数本が略等間隔に配置されている。なお、窒素ガスは炉内に導入される直前に、前記加熱手段３により加熱される。
また、排気通路５は、給気通路４から炉内１に導入されて加熱対象物７を加熱した後の窒素ガスを、炉１外へ排出するように機能する。この排気通路５は、加熱室１ｂの底部中央に設けられる。
【００１８】
熱電対６は、拡張室１ａ内の温度を検知するものであり、この検知した温度を監視しながら、図示しない加熱制御手段によって、炉１内の温度が前記第１温度及び第２温度のいずれかとなるように、加熱手段３の前記加熱温度制御が行われる。
【００１９】
次に、前記構成になるキュア装置によるキュア動作について説明する。
まず、作業者は、炉１の開閉蓋を開けるなどして、加熱対象物７を加熱室１ｂ内の収納支持部材上に支持させるように収納する。
この収納後、開閉蓋を閉じる。この加熱対象物７は、例えば半導体チップを、柔らかいエポキシ樹脂系接着剤を介在させて接合したリードフレームであり、この加熱対象物７の複数をマガジンの棚に収納することもできる。
この加熱対象物７は、炉１に設けた前記開閉蓋を開けて加熱室１ｂ内に収納したり取り出したり、あるいは図示しないコンベアに載せて、加熱室１ｂに設けた入口(図示しない)から炉１内に収納し、所定時間後出口(図示しない)から送り出したりして、連続的または間欠的に加熱処理可能とすることができる。
なお、加熱対象物７を加熱室１ｂにおいて加熱処理する時間は、接着剤の種類や加熱温度に応じて予め設定される。
【００２０】
加熱対象物７が加熱室１ｂ内に収納されると、窒素ガスタンクのバルブが開かれ、各給気通路４から常温の窒素ガスが炉１内に所定の圧力で送り込まれる。同時に、窒素ガス加熱手段３の加熱が開始されて、給気通路４内を流れる窒素ガスが次第に加熱される。例えば２０℃前後から３５０℃付近まで所定の温度−時間制御パターンに従って上昇していく。
このため、この温度上昇中の窒素ガスは、給気通路４端から拡散室１ａ内に送り込まれて拡散する。この拡散室１ａに送り込まれた窒素ガスは、その通気孔部材２の各通気小孔２ａを通って、通気孔部材２下方の加熱室１ｂに送り込まれる。
【００２１】
通気小孔２ａは小径であり、各通気小孔２ａを通過する窒素ガスは通気孔部材２下部の加熱室１ｂ内へ高速、高圧で噴出（突出噴流）される。従って、各通気小孔２ａから噴出された窒素ガスは、図示矢印のように幾分拡散されるようにして、加熱対象物７上面に衝突する。この衝突によって、窒素ガスは前記衝突した部位を中心として加熱対象物７の上面に乱流となって周辺へ拡散する。
このため、加熱対象物７は全体に亘って窒素ガスに触れ、各部が均等にかつ速やかに、効率よく加熱されていく。従って、リードフレーム等とともに、例えばエポキシ樹脂系接着剤が硬化して、半導体チップが固着されたリードフレームを得ることができる。
【００２２】
このようにして適度に加熱処理されて予め設定された加熱時間になると、ブザーが鳴動する。そこでこのブザー音を聞いて、前記蓋を開けるなどして炉１内から半導体チップを固着したリードフレームを取り出すことができる。
【００２３】
ところで、前記加熱処理では、高温の窒素ガスが炉１内にいきなり送り込まれると、加熱対象物７が熱的ストレスを受けて傷付いたり、破損したりすることが考えられる。
本発明では、適当な低温から徐々に高温に加熱された窒素ガスを炉１内に送り込むことで、接着剤中の揮発成分による気泡の発生などによって、接着強度が劣化するのを未然に防止することができる。
また、前記のような熱的ストレスによる加熱対象物７の損傷や破損(割れ)を防ぐため、加熱開始当初は、窒素ガスの温度を、例えば１５０℃から２５０℃内で変化させて接着剤中の揮発成分を除去し、その後２５０℃から３５０℃で十分な加熱を行うようにすればよい。
【００２４】
また、炉１外で加熱された窒素ガスを炉１内に導入するという構成を採るため、炉１内には、従来のようなヒータなどの加熱手段を設置する必要がなくなり、炉１の小形化、ローコスト化を実現できる。また、加熱対象物７のサイズ（ワークサイズ）が自由となるほか、また加熱対象物７の個数に応じた温度設定を任意かつ迅速に行うことができる。
【００２５】
なお、前記窒素ガスは、各給気通路４から炉１内に送り込まれながら、排気通路５から排出される。これにより、炉１内全体を窒素ガスの雰囲気に維持でき、加熱対象物７各部の酸化を防止できる。また、前記においては、加熱装置をエポキシ樹脂系接着材を加熱固化する例について説明したが、例えばシリコン樹脂等を加熱固化する用途にも利用可能である。
【００２６】
以上述べてきたように、炉１内に設けられた通気孔部材２の下方に加熱対象物７を収納し、流体加熱手段３で加熱処理された流体を炉１内に導入し、炉１内に導入された流体を、前記通気孔部材２に形成された複数の通気小孔２ａを通じ加熱対象物７に対し高速で噴射し、加熱対象物７の加熱処理を行うことで、炉１内におけるヒータの占有空間を省くことができる。このため、単位加熱対象物７個数あたりの炉１のサイズを縮小でき、ローコスト化することができるとともに、加熱対象物７全てに対する加熱温度の均等化および加熱処理の迅速化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態による加熱装置を示す構成図である。
【図２】本発明による流体の温度制御特性図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  炉
２  通気孔部材
２ａ  通気小孔
３  流体加熱手段
４  給気通路
５  排気通路
７  加熱対象物
【図１】
2006156463.tif 000003
【図２】
2006156463.tif 000004