(57)【要約】【課題】  テープに接合された半導体素子に塗布された封止樹脂を加熱硬化するにあたり、樹脂硬化装置内に受電装置を設けないで、半導体素子が静電気により破損することを防止すること。【解決手段】半導体素子が接合された後に、封止樹脂が塗布されたテープをテープ案内で案内しながら加熱して封止樹脂を硬化させる樹脂硬化装置と、樹脂塗布装置で封止樹脂が塗布されて樹脂硬化装置で硬化された半導体素子実装部品である。テープ案内は、テープ案内の継ぎ目の近傍に第2のテープ支持部を配設することにより、テープ案内の継ぎ目においても、テープがテープ案内より離間することを防止できる構造となる。また、半導体素子実装部品は、半導体素子がテープに接合された後に樹脂封止されたもので、そのテープの少なくとも１面は、テープ送り方向に連続した接地電極が延在している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ案内にガイドされて移動するテープに塗布された封止樹脂を炉内に設けられたヒータにより加熱して硬化させる樹脂硬化装置において、
炉外に設けられた除電装置と、
炉内においてテープと実質的に連続して接触しているテープ案内と、
を有することを特徴とする樹脂硬化装置。
【請求項２】
テープ案内にガイドされて移動するテープに塗布された樹脂を炉内に設けられたヒータにより加熱して硬化させる樹脂硬化装置において、
上記テープ案内が上記テープと接触するテープ支持部が、静電気帯電の帯電列のことなる２以上の材料からなることを特徴とする樹脂硬化装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の樹脂硬化装置を用いて樹脂封止された半導体素子実装部品。
【請求項４】
半導体素子が接合されたテープがテープ案内にガイドされて移動し、テープに塗布された封止樹脂を炉内で重合硬化させて樹脂封止する半導体素子実装部品において、
上記テープ案内と接触する接地電極が、上記テープの片面または両面に配設され、且つ上記テープの長手方向に連続して延在していることを特徴とする樹脂封止された半導体素子実装部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気の除電機能を有する樹脂硬化装置と樹脂封止された半導体素子実装部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
実用されている静電気帯電防止方法あるいは静電気除電方法は、樹脂硬化装置のテープ入口とテープ出口付近等にイオン空気ノズルを設置して、イオン空気をテープに吹き付ける炉外除電方法が一般的である。テープに帯電した電荷は、電界強度が３×１０６［V／ｍ］以上となると空気中放電し、半導体素子特性を破壊したり劣化させたりする。しかし、炉外除電方法では、イオン空気が、テープ入口とテープ出口付近の炉内に浅く浸入するだけで、炉の奥までは入らない欠点がある。
【０００３】
この欠点を解決する方法として、炉内に除電装置を設ける方法が特許文献１で提案されている。しかし、炉内の温度は、１５０〜２００℃になることと設置スペースが小さいこと等により、除電装置を炉内に設置することが困難であるという問題があった。
【特許文献１】特開平７−２３１１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、樹脂硬化装置内に除電装置を設けることは可能であるが、除電装置を設けるための代償が大き過ぎるので、樹脂硬化装置内に除電装置を設けないで、静電気による半導体素子の破損や劣化を防止することを課題とする。解決しようとする第１課題は、封止樹脂の熱硬化時にテープに発生する静電気の電界強度を空中放電しない範囲に抑える樹脂硬化装置を提供することにある。第２課題は、静電気により破壊し易い半導体集積回路を有する半導体素子等を樹脂封止した半導体素子実装部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
テープそのものは、電気容量が小さいので、テープの表面に少量の静電気が帯電しても、静電気の電位は、空気中放電するまでに高くなることがある。テープに接合されている半導体素子は、テープの電位と同電位であれば、電位が高くても、破損や劣化を惹起するケースは少ない。しかし、静電気放電したり、接地が外れて電気容量が急激に小さくなった時に電位の急激な変化により、半導体素子は、破壊したり、劣化したりする。除電が十分には行い難い樹脂硬化炉の中でこの現象を防止するためには、樹脂硬化炉中でテープを接地し続けることと、接地を外す前に、静電気の電位を低くしておくことが半導体素子の破損や劣化の回避に大切である。
【０００６】
本発明の樹脂硬化装置は、テープ案内にガイドされて移動するテープに塗布された封止樹脂を炉内に設けられたヒータにより加熱して硬化させる樹脂硬化装置において、炉外に設けられた除電装置と、テープと炉内において実質的に連続して接触しているテープ案内とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の樹脂硬化装置は、テープ案内にガイドされて移動するテープに塗布された樹脂を炉内に設けられたヒータにより加熱して硬化させる樹脂硬化装置であって、テープに接触するテープ支持に帯電特性の異なる第１材料と第2材料が配設されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の樹脂封止された半導体素子実装部品は、樹脂硬化装置を用いて樹脂封止された半導体素子実装部品を特徴する。
【０００９】
また、本発明の半導体実装部品は、テープ案内にガイドされて移動するテープに塗布された樹脂を炉内に設けられたヒータにより加熱して硬化させる機能を有する樹脂硬化装置により樹脂封止される半導体実装部品であって、このテープは、片面または両面に接地電極を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、樹脂硬化装置内に除電ヘッドや除電装置を配設しないで、静電気による半導体素子の破壊や劣化を防止しながら、樹脂封止することができる。
本発明の樹脂硬化装置は、テープ搬送中に、テープ案内とテープとが構造的に離れる個所をなくすことにより、静電気による半導体素子の破壊や劣化を防止できる利点がある。
【００１１】
また、本発明の樹脂硬化装置は、テープに正極性静電気を接触帯電させる第1材料と、負極性静電気を接触帯電させる第2材料を、テープ案内に用いることにより、テープに発生する静電気を防止できる利点がある。
【００１２】
本発明の半導体実装部品は、テープの片面または両面に接地電極を設けことにより、テープに帯電した静電気の電位を急激に高低させることを防止できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、樹脂封止装置を説明するための図である。樹脂封止装置は、樹脂塗布装置１と樹脂硬化装置２からなり、半導体素子が接合されたテープ５のローダ／アンローダとしてテープ供給装置３とテープ巻取装置４がそれらの前後に付設されている。
図２は、3段炉の樹脂硬化装置２である。以下、図１と図２を参照しながら、樹枝封止装置について説明する。
【００１４】
テープ５に帯電する静電気は、接触と摩擦と、テープ自身の変形とにより発生する。接触は、テープ案内との接触である、摩擦は、炉内ガスとテープ案内との接触である。テープの変形は、反転ローラでテープが曲げられることによる。
【００１５】
テープ５（図６参照）は、その一面に半導体素子３２が接合されているＣＯＦ(Chip On Film)テープやＴＡＢ（Tape Automatic
Bonding）テープ等である。テープは、長尺ものの他に、短冊状の回路基板でも良い。
【００１６】
テープ５は、スペーサテープ７と一緒に送出リール６に巻かれている。テープ５は、先ず、送りローラ９で樹脂塗布装置１へ送られ、次に、送りローラ（１０と１１）で樹脂硬化装置２内を送られ、次に、テープ巻取装置４へ送り出される。  テープ送出装置３において、スペーサテープ７は、スペーサ巻取リール８に巻き取られ、一方、テープ巻取装置において、スペーサテープ７は、樹脂硬化処理がなされたテープともに巻取リール１２に巻き取られる。
【００１７】
樹脂塗布装置１は、ディスペンサ１４を４台配設した４ヘッドのマルチヘッド型を例示しているが、最適ヘッド数は、樹脂を塗布するタクトと、半導体素子の実装ピッチと、樹脂硬化炉の有効加熱長と、樹脂の硬化所要時間等により決まるもので、４ヘッドに限定されるものではなく、１ヘッド、２ヘッド、３ヘッド、5ヘッド、６ヘッドの場合もある。塗布された封止樹脂３４の状態を図６に例示してある。
【００１８】
テープ５は、封止樹脂が塗布された後、除電ノズル５１で除電された状態でテープ入口３０から炉内へ間欠的に送られる。テープが搬送軌道から外れないようにテープ案内２８により所定軌道から外れないように案内されている。そして、反転ローラ（１９と２０）でテープ搬送方向が反転され、テープ出口から送出される。
【００１９】
テープは、テープ案内や反転ローラと接触して接触帯電するとともに、炉内ガスとの摩擦や、テープ案内や反転ローラと接触して摩擦した時に、テープの滑り速度と荷重にほぼ比例した静電気を帯電する。半導体素子の破壊や劣化を惹起する静電気は、後者が主である。
【００２０】
テープ案内２８と反転ローラ（１９，２０）は、接地またはそれに近い状態となっているので、テープ５がテープ案内と反転ローラ等と接触している状態（接地）では、接触している付近の電位は高くならない。しかし、炉内に除電機能を設けない場合、テープがそれらと離れた時に、テープに帯電した電荷の電位が、半導体素子の絶縁破壊や劣化を生じさせるほどに、急激に高くなりことがある。
【００２１】
張力調節機構２１は、反転ローラ２０を移動させて、テープの張力が所定値以上になることや所定値以下になることを防止する機構である。張力調節機構が動作すると、テープは、テープ案内や反転ローラ等に対して滑るので静電気を帯電する。
【００２２】
ヒータ２２は、半導体素子３２が接合されているテープ面を加熱するように配設してある。なお、炉の一段目加熱ゾーン４８では、テープ５を上下両面（図示略）から加熱して昇温速度を速めている。３段炉では、温度の高い気体が低い温度の気体より軽いので、上段の温度が高くなり過ぎて温度制御が不能となることが生じる。これを防止するために、１段目加熱ゾーン４８と２段目加熱ゾーン４９との間に間仕切部材１７を設けてある。そして、２段目加熱ゾーン４９と３段目加熱ゾーン５０の間も、間仕切部材１８で間仕切られている。但し、炉内は、反転ローラ２０の付近がテープの移動のために連通した空間となっている。この連通部で、炉内ガスが上下に移動できるようになっている。
【００２３】
炉内ガスは、テープ入口３０付近に設けられた炉内の排気口１５より吸引され、炉壁（図示略）を通り排気口１６から炉外へ放出される。排気口を複数個設けた炉の構造にすることにより、炉内ガスは、規則正しくゆっくり流れようになる。炉内ガスは、1段目加熱ソーンで蒸発する溶媒を長時間炉内に滞留させないような流れをする。
【００２４】
炉内の雰囲気は、炉内ガス同士との摩擦や、テープとの摩擦で静電気を発生させるが、摩擦速度が遅い場合、静電気による電位は高くならない。テープの送り速度は、平均的には、５０ｍｍ／秒で、１５〜１２０ｍｍ／秒と、テープに塗布された樹脂を焼き付ける磁気テープ等の樹脂硬化装置の場合と比較すると遅い方である。また、炉内ガスは、ゆるやかに流れるようにしてある。
【００２５】
樹脂硬化装置２内において、テープ５が帯電する電荷の量は、炉内の相対湿度が極めて低いため帯電した電荷の漏洩は極めて小さいので、テープが送られる毎に増加する。テープ入口３０で除電されたテープの電荷は、炉内で静電気放電が発生しない場合、テープ出口３１付近で最大となる。
【００２６】
図３は、三段炉を１段炉に切り替えて使用する場合を説明するための図である。３段目のテープ出口３１は、閉鎖され、１段面のテープ出口３１ａが開放される。ロー１０で炉内に送り込まれたテープ５は、ヒータ２２で加熱され、テープ出口３１ａから排出される。加熱長を長くするために、1段目と２段目との間に配設されている反転ローラ１９は、取り外されて、代わりにヒータ２２が取付けられる。炉内ガスは、１段目に設けられた排気口１５から排出される。１段目の溶剤を含む炉内ガスは、３段目に設けられた排気口へは流れないようにしてある。封止樹脂３４は、加熱の初期に、粘性を低下させるために添加された溶剤を蒸発する。この溶剤を含む炉内ガスは、炉内を汚し、テープ搬送を妨げるので、炉内に滞留したり、巡回したりしないようにしている。
【００２７】
図４は、樹枝硬化装置の断面を説明するための図である、樹脂硬化装置の正面図（図２，３）を参照しながら説明する。以下、3段炉として使用する場合を説明する。テープ５はテープ入口３０から炉の１段目加熱４８ゾーンに入り、ヒータ２２が半導体素子３２の周囲に塗布された封止樹脂３４（図６参照）を加熱する。ヒータの均熱性を高めるために均熱板２３がテープ５とヒータ２２の間に設けられている。封止樹脂３４は、１段目加熱ソーン４８の終端部まで加熱されると、反転ローラ１９により曲げられても、剥離や亀裂が生じない程度に重合硬化されるようになっている。
【００２８】
また、テープ出口３１付近では、テープ案内２８が炉外まで延在している。このような構造にすることにより、静電気を帯電したテープ５は、下面が接地されている状態で除電を行うことができるので、帯電した静電気の電位を低くしてから、テープ下面がテープ案内（接地）から離れるようになっている。さらに、離れながらもイオン空気による除電が行われる。このようにして、テープ出口３１付近での帯電した電荷による電位の急激な変化は小さくなる。除電ノズル５１からのイオン空気の吐出量は、０．２リットル／秒である。
また、テープに帯電した電荷量が同一であっても、テープがテープ案内と反転ローラから離れている領域（片面が接地されていない領域）の方が、テープがテープ案内や反転ローラと接触している領域より良く除電される。
【００２９】
次に、１段炉として使用する場合を説明する。樹脂硬化装置２には、1段目加熱ソーン４８の終端の側面にテープ出口３１ａが設けられている。テープ出口３１ａは、樹脂硬化装置を３段炉として使用する場合、蓋をされているが、１段炉として使用する場合、ここから硬化処理されたテープ５がテープ巻取装置４へ送り出される。1段炉では、テープ案内２８を図５に示すように組み合わせることにより、テープ５は、樹脂硬化装置内でテープ案内から離れることをなく接触続ける。そして、テープ出口３１ａ付近のテープ案内２８を炉外にまで延在させ、除電ノズル５１から吐出されるイオン空気でテープ出口３１ａ付近を除電すれば、テープ５に帯電した電荷が空中放電する程高くならないとともに急激な変化をしない利点がある。更に、図６に示す接地電極４６付きのテープ５を用いれば、静電気障害を著しく削減することができる。
【００３０】
なお、テープ案内２８とテープ５との関係を拡大して丸枠内に示してある。テープ案内２８は、案内部２８ａと蓋部２８ｂからなり、それらを組み合わせたもので、テープをガイドする案内空間２８ｃが案内部と蓋部の間に形成される構造としている。案内部と蓋部の材質は、ステンレス鋼である。
【００３１】
テープ５は、テープの両端からそれぞれ４ｍｍ程度中に入った位置をテープ案内で支えられている。更に、テープ案内は、テープが左右の何れか一方に偏ると、テープの端部が、略コ字状の案内溝の壁と接触し、一定値以上左右にずれない構造になっている。テープ案内２８は、炉の床面に設けられた支持体２９に支持されている。
【００３２】
テープが帯電する電荷は、状況により様々であり、半導体素子の静電気耐性が低い場合、イオン空気を吹き付けても、十分に静電気を除去できないことが発生する。この場合は、テープに帯電防止処理を施すと良い。
【００３３】
テープ５は、静電気容量が小さいので、少々の電荷を帯びても、高い電位が生じる。高い電位自体で半導体素子を破壊したり、劣化させたりもするが、電位の急激な変化により生じた誘導電気により、問題を引き起こすことが多い。この様なことから、静電気帯電を阻止することができない場合、テープの一面を常に接地しておくと良い。このために、テープの少なくとも１面に接地配線を連続して配設する。接地配線は、裏面全体に設けても良い。このようにすることにより、テープの電位を低く押せることができる。
表面に
【００３４】
テープ案内は、テープ入口とテープ出口で、炉体の外まで突出し、テープとテープ案内が離反しない状態で外部に設けられた除電ノズルからでるイオンエアを浴びせる。このようにすると、テープの電気容量が変化する前に帯電した静電気が除電されるので、テープに実装された半導体素子が破壊したり劣化したりすることは生じない。
【００３５】
図５は、テープ案内の継ぎ目付近を説明するための平面図で、蓋部２８ｂを除いた案内部２８ａを示している。図４（ａ）は、平面図で、（ｂ）は、ＡＡ断面図である。テープ案内は、１段でその長さが数メートルあるので、幾つかに分割して配設され、熱膨張を考慮して、継ぎ目に間隙を設けてある。
【００３６】
テープが入る案内部２８ａの内側は、テープが入りやすいように面取りされている。支持部２８ａと蓋部２８ｂと間にはテープが入るテープ案内空間２８ｃがある。
樹脂硬化装置を長時間稼動させた場合、テープ支持部６０は、蒸発した溶剤や封止樹枝が付着したり、テープ５が付着したりして、異物が付着する。このような場合、テープ支持部６０がテープと接触する面積が大きいと、テープとの摩擦が大きくなるので、テープ支持部６０の先端（テープと接触部分）は、逃げ部６２を設けることにより、細くしている。テープ支持部６０の先端は、０．５ｍｍ巾としている。この巾は、０．１〜２ｍｍが好ましい。
【００３７】
逃げ部６２と面取り部の間に、テープ支持部６０が形成される。テープが理想的に巾方向の中央にある場合、テープは、テープ支持部６０とのみ接触している。
支持部２８ａは、熱膨張に対応できるように、支持部２８ａ同士の間、即ち継ぎ目６３を離して配設されている。テープは、この継ぎ目６３の空間でテープ案内２８と離れることになる。テープ案内２８は接地されているので、テープがテープ案内２８と接触している時は、テープに帯電した静電気の電位は高くならない。しかし、テープがテープ案内から外れると、静電気の電位が高くなる。
テープ支持片６４が継ぎ目６３をまたいで配設され、継ぎ目６３で、テープとテープ案内が接触しなくならないようになっている。テープ支持片６４は、支持部２８ａの逃げ部６２に加工された長穴６５に長手方向に移動可能にはめ込まれている。長穴６５は、その長さがテープ支持片６４より長く設計され、テープ支持片６４が長手方向に移動できるようになっている。温度が変化した時に、熱膨張を吸収する役割を持っている。
【００３８】
テープとテープ支持片との機械的引っかかりを防止するために、テープ支持片は、面取りまたは面丸めをする。長穴との勘合を良くするために、長穴と勘合するテープ支持片の板厚を厚くすると良い。
【００３９】
テープ案内が、テープ入口とテープ出口で、外側に突出し、且つテープ支持部２８ａの継ぎ目６３にテープ支持片６４を設けることにより、テープは、炉内でテープ支持部と接触しているとともに、テープ支持部から外れる時には、除電ノズルにより、静電気の電位は、低くなっているので、帯電した静電気により半導体素子が破損したり劣化したりすることはない。
【００４０】
図６は、静電気による破壊や劣化を低減させるＣＯＦテープの1例を示す。テープ５は、４８ｍｍ巾で、５０ミクロン厚のポリイミドフィルムである。テープの両端には、スプロケット孔４７が形成されている。接地電極４６がスプロケット孔４７の周辺を含めたテープの端部に連続して形成されている（拡大図を参照）。接地電極は、乾式錫メッキにより形成されたものである。錫以外に、銀、銅、錫―インジューム合金導電酸化膜等でも良い。接地電極は、テープ案内または反転ローラ等と接触するので、摩擦しても大きな静電気は発生せず、且つテープが、テープ案内や反転ローラと離れても、接地電極は、静電気により電位が上昇することはない。
【００４１】
接地電極４６は、テープの両面に設けると良い。図２に示す3段炉の場合、表面は、反転ローラと接触し、裏面は、テープ案内に接触する。半導体素子が静電気による破壊や劣化に非常に弱い場合は、半導体素子が接合されているテープの裏面が、接地されるように、接地電極４６の占める領域を増やすと良い。
【００４２】
半導体素子３２の電極は、はんだ３３を介してテープ５の電極に接合されている。半導体素子３２のパッシベーション処理として、封止樹脂３４が半導体素子３２の周囲に塗布され、塗布された封止樹脂３４は、半導体素子３２の下でテープ５との間に毛細管現象でアンダーフィルされる。この状態で、封止樹脂３４は、テープ５や半導体素子３２に帯電した電荷を除電しながら、樹脂硬化されたものである。  樹脂加熱硬化中、耐圧が数十ボルト前後の半導体素子でも問題なく、樹脂封止することができる。
【００４３】
ディスペンサ１４の先端には、樹脂を吐出するノズルが配設されており、ノズルが半導体素子３２の周囲を一筆書きのごとく移動して、封止樹脂３４を塗布する。封止樹脂３４は、エポキシ樹脂で、半導体素子３２の下でテープ５との間隙に毛細管現象で広がっている。テープ５にデバイスホールがある場合、封止樹脂は、テープの裏側へ延在し、半導体素子３４の能動面を保護している。テープ５の材質は、ポリイミドであり、他にＰＥＴ等の耐熱樹脂でも良い。テープ支持片は、テープ案内と同一の材質であるステンレス鋼のほかに、接触帯電電圧の異なる、インジウム、金、白金等を表面処理したものでも良い。
【００４４】
樹脂硬化炉は、３段炉の構成をなしており、それぞれの段に、ヒータ２２と均熱板２３が配設されている。ヒータ２２は、遠赤外線の面ヒータであるが、ヒータ２２同士の継ぎ目等の温度ムラをなくすために、均熱板２３が設けられている。均熱板２３は、熱伝導の良い材料が適しており、銅、黄銅、アルミニウム等で構成される。封止樹脂の重合は、熱の他に、光が良い。光重合と熱重合を組み合わせたものでも良い。
【００４５】
窒素ガスを吐出するパイプ（図示略）が各段に配設され、窒素ガスを炉内に送り込めるようになっている。窒素ガスを送入する目的は、炉内の清浄度を保つことが主目的であるが、窒素ガスに水蒸気を添加して、静電気の帯電を防止しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
連続したテープをローラで送る樹脂硬化装置を例に挙げて説明したが、スプロケット歯車でテープを送る樹脂硬化装置でも良いことは自明である。また、テープに接合され樹脂封止される電子部品は、半導体素子に限定されるものではなく、静電気破壊し易い電子部品の実装部品への応用もできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】樹脂封止装置を含む樹脂封止装置を説明する図である。
【図２】樹脂硬化装置を説明するための正面図である。
【図３】樹脂硬化装置を説明するための側面図である。
【図４】３段樹脂硬化装置を１段樹脂硬化装置に変更した例を説明するための図である。
【図５】テープ案内の継ぎ目近傍を示す図で、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、ＡＡ断面図である。
【図６】樹脂封止される半導体素子とテープを説明するための図で、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・樹脂塗布装置、２・・・樹脂硬化装置、３・・・テープ送出装置、４・・・テープ巻取装置、５・・・テープ、６・・・送出リール、７・・・スペーサテープ、８・・・スペーサ巻取リール、９、１０、１１・・・送りローラ、１２・・・巻取リール、１３・・・スペーサ送出リール、１４・・・ディスペンサ、１５・・・炉内排気口、１６・・・炉外排気口、１７，１８・・・間仕切部材、１９、２０・・・反転ローラ、２１・・・張力付与機構、２２・・・ヒータ、２２a・・・ヒータ、２３・・・均熱板、２８・・・テープ案内、２９・・・支持体、３０・・・テープ入口、３１・・・テープ出口、３１ａ・・・テープ出口，３２・・・半導体素子、３３・・・はんだ、３４・・・封止樹脂、４６・・・接地配線、４７・・・スプロケット孔、４８・・・１段目加熱ゾーン、４９・・・２段目加熱ソーン、５０・・・３段目加熱ゾーン、５１・・・除電ノズル、６０・・・テープ支持部、６１・・・テープ案内空間、６２・・・逃げ部、６３・・・継ぎ目、６４・・・テープ支持片、６５・・・長穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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