JP4142070B2 - キャリアテープの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、電子部品の収容に用いるキャリアテープ、特に、ＢＧＡ（Ball Grid Array ）、μＢＧＡ、ＣＳＰ（Chip Scale Package）、フリップチップやベアチップ等の小型のエリアパッケージ（半導体パッケージ）の収容に適したキャリアテープであって、詳しくは、半導体パッケージ等を吸着保持することができるキャリアテープの製造方法に関する。

上述した半導体パッケージは、パッケージ基板底面に行列状あるいはランダムなマトリックスで配列された複数の端子（ハンダボール等）を有している。このような半導体パッケージは、キャリアテープに収納して搬送する場合に、底面の端子であるハンダボール等がキャリアテープに直接に接触すると、搬送中の振動で擦れてハンダボールが変形したり、削れてハンダボールカスが発生することがある。この結果、この半導体パッケージを用いて回路形成したプリント配線基板等に実装する際にリフロー工程を経て確実に接合できない問題、ハンダボールカスで回路がショートする問題があった。

このため、本出願人にあっては、ＢＧＡ等のエリアパッケージを収容しても底面の端子がキャリアテープに直接に接触することを防止したエンボスキャリアテープを先に特開平８−１１９３０号公報等で提案した。この特開平８−１１９３０号公報には、表面に開口した多数の収容凹部を有し、この収容凹部内の周辺に棚部を形成し、ＢＧＡ等の半導体パッケージの基板底面周縁を棚部上に載せて収容し、収容凹部の側面に半導体パッケージの基板端面を当接させて位置決めするエンボスキャリアテープが記載されている。

また、上述した特開平８−１１９３０号公報のエンボスキャリアテープは、棚部の棚面（上面）に収容凹部側壁側の縁部で溝を形成し、成形状の制約から棚部と側壁部との連続部が円弧面をなすことの不都合を回避している。すなわち、エンボスキャリアテープは、圧空成形、真空成形あるいはプレス成形等により成形するが、成形金型の加工精度の等の制約から棚部の棚面を収容凹部の側壁面に直角に連続させることが難しく、棚部の棚面と側壁面の連続部に円弧面が不可避的に形成される。このため、半導体パッケージを収容凹部内に収容すると、半導体パッケージの基板端面の角部が円弧面に乗り上げて半導体パッケージががたつきを生じるという不具合を招き、ひいては底面の端子がエンボスキャリアテープに接触して上述した問題を生じることがあった。そこで、上述したエンボスキャリアテープは、棚面に形成した溝により円弧面の影響を排除し、半導体パッケージのがたつきを防止している。

特開平８−１１９３０号公報（全明細書，図面全図）

しかしながら、上述した特開平８−１１９３０号公報に記載のエンボスキャリアテープにあっても、プレス成形で成形する場合は、雄金型に溝成型用の突条を微細加工しなければならず、成形金型の製造が困難であり、簡素な形状で、成形が容易に行えるキャリアテープの製造方法が望まれている。また、突条によって成形を繰り返すことにより磨耗を生じやすく、金型の耐久性が劣るという問題があった。

また、プレス成形を含めた他の成形についても、収容凹部側壁側の縁部での溝形成は、シート厚み、成形時のシート延伸の追随性の影響のため、必ずしも金型で形成した溝に沿った成形が困難であった。特に、最近検討されているμＢＧＡ、ＣＳＰ等の半導体パッケージは、パッケージ外径（基板外形寸法）が小型で、かつ半導体製造メーカが個々に種々の形状を採用するため、個々の半導体メーカ毎に収容凹部形状が異なるエンボスキャリアテープを個別的に用意しなければならず、製造すべき品種が多岐にわたるという問題を生じていた。

さらに、近年の半導体パッケージは基板の底面に形成されている端子間のピッチが狭ピッチ化、かつ、多数の端子を形成する傾向にあるため、半導体パッケージの底面に位置する端子も基板外短に近づいて最外側の端子とパッケージ基板外端までの寸法も小さくなるざるを得ず、基板底面周縁を棚部の棚面上に載せて収納する方法も棚部寸法がわずかしかとれないため、収納凹部側壁側の縁部に溝を形成することが極めて困難であるのみならず、棚部の形成自体も棚幅を狭くすることを要求されるため、棚部に半導体パッケージを載せて収納する方法すら困難な状況となっており、簡素な形状で、成形が容易に行えるキャリアテープの製造方法が望まれている。

この発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、簡素な形状で、成形が容易に行え、かつ、半導体パッケージを安定的に収納できるキャリアテープの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、電子部品を収納可能な複数の収納凹部が熱可塑性シートの長手方向に一定間隔で形成されたシート状のキャリアテープの製造方法であって、前記収納凹部を形成した後、空気と攪拌混合して泡状にした発泡剤含有のエマルジョンを前記収納凹部に塗工し、その後、キャリアテープが変形しない温度で加熱し該エマルジョンの分子間を架橋させて、前記収納凹部に加熱架橋による独立発泡構造の吸着層を形成することを特徴とするキャリアテープの製造方法である。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載のキャリアテープの製造方法において、前記独立発泡構造による多数の空孔を設けた前記吸着層を形成した後、打ち抜く工程により前記キャリアテープに送り穴を形成することを特徴とするキャリアテープの製造方法である。

また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のキャリアテープの製造方法において、前記エマルジョンが、ポリウレタン系またはアクリル系のエマルジョンであって、前記発泡剤含有のエマルジョンを前記収納凹部の底面に塗工する前に前記収納凹部の底面を粗面化処理することを特徴とするキャリアテープの製造方法である。

この発明のキャリアテープの製造方法では、電子部品を収容可能な複数の収容凹部が長手方向に一定間隔で形成され、該収容凹部の内底面にエラストマからなる独立発泡構造の吸着層を電子部品の吸脱着自在に設けたキャリアテープが製造され、前記吸着層がスポンジ型の空孔を有し、該空孔の開口径を１〜１５０μｍ、空孔の開口面積を全面積の２０〜８０％に、硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５３）を１〜５０とした。そして、この発明によるキャリアテープは、吸着層をポリウレタン樹脂から形成することができる。

キャリアテープは、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アモルファスポリエチレンテレフタレート（ＡＰＥＴ）、ポリカーボネートあるいはポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂シートを真空成形、圧空成形、圧空プラグアシスト成形あるいはプレス成形等で成形される。このキャリアテープには、多数の収容凹部が長手方向に一定間隔で形成され、また、収容凹部と並行して一側あるいは両側に一定間隔で多数の送り孔が形成される。このキャリアテープは、収容凹部内に電子部品を収容した後、収容凹部の開口側の面にトップカバーテープが貼合される。

収容凹部は、ＪＩＳ Ｃ０８０６に準拠し、キャリアテープの一面に開口し、キャリアテープの長手方向に一定間隔で多数が形成され、内部にμＢＧＡやＣＰＳ等のエリアパッケージに代表される電子部品を収容する。この収容凹部は、電子部品の平面視形状と対応した平面視形状、通常は、正方形あるいは長方形状を有し、また、吸着層上面からの深さが少なくとも電子部品の端子を含んだ厚み以上の値、望ましくは、電子部品の厚さに０．１〜０．３ｍｍを加えた値に形成される。そして、この収容凹部は、収容した電子部品の位置決めを側壁面に当接させて行うため、側壁間の寸法等を電子部品外形寸法に対応した値、望ましくは、電子部品の外形寸法およびキャリアテープのバラツキを考慮して電子部品の外形寸法に０．１〜０．３ｍｍ程度を加えた値とする。

吸着層は、空孔の開口径、開口面積の比率、硬度等が前述した範囲に規定されるが、ハンダボール径が直径３００μｍ程度のＣＳＰに適用する場合は、空孔の開口径を３０〜８０μｍ程度とすることが望ましく、また、ハンダボール等の汚染のおそれが少ないポリウレタン樹脂から構成することが望ましい。この吸着層は、キャリアテープの収容凹部の底面に直接に形成、あるいは、基材シートに吸着層を形成した吸着シートもしくは全体が独立発泡構造の発泡エラストマシートを予め形成し、この吸着シートや発泡エラストマシートを収容凹部の底面に接着剤等で貼着して設ける。また、貫通タイプ（連続発泡構造）のシートでも、底面側が収容凹部の底面に密着し、シートの底面側が閉塞していれば問題ない。

そして、吸着層を直接に形成する場合の一例を挙げれば、キャリアテープの収容凹部の底面等（吸着層を形成する部分）にプライマ処理やコロナ放電による粗面化処理を施し、この底面に空気と撹拌混合して泡状にした発泡剤含有のアクリル系エマルジョンやポリウレタン系エマルジョン等を所定の厚みに塗工（塗布）し、この後、加熱して架橋させる。

また、吸着シートを貼着する場合の一例を挙げれば、吸着シートを次のように成形する。すなわち、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂あるいはポリスチレン樹脂等の基材シートの一面にプライマ処理や粗面化処理を施し、この基材シートの処理面上に空気と撹拌混合して泡状にした発泡剤含有のアクリル系エマルジョンやポリウレタン系エマルジョン等を所定の厚みに塗工（塗布）し、この後、加熱により架橋させて吸着層を形成する。そして、この吸着シートを裁断し、ポリウレタン樹脂系、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の接着剤、アクリル系粘着剤、イソプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム等のゴム系エラストマを含むゴム系粘着剤を用いて収容凹部の底面等に接着する。

さらに、発泡エラストマシートを貼着する場合の一例を挙げれば、以下のようにして発泡エラストマシートを製造し、この発泡エラストマシートを裁断して上述した接着剤等を用いて収容凹部の底面等に接着する。そして、発泡エラストマシートは、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂等を押出機等で加熱混練して溶融し、発泡剤を添加してシート状に成形する。次いで、この成形されたシートを加熱などにより発泡、重合させた後、裁断して完成する。

発泡エラストマシートに用いるポリウレタン系樹脂としてはウレタン結合を有するものが、ポリスチレン系樹脂としてはスチレン等のスチレン系ビニルモノマーを主構成要素とする重合体が、ポリオレフィン系樹脂としてはポリエチレン等、ポリエステル系樹脂としてはポリエチレンテレフタレート等が挙げられ、また、発泡剤としては、炭化水素やアゾジカルボンアミド等の有機系のものが挙げられる。

以上説明したように、請求項１の発明では、電子部品を収納可能な複数の収納凹部が熱可塑性シートの長手方向に一定間隔で形成されたシート状のキャリアテープの製造方法であって、前記収納凹部を形成した後、空気と攪拌混合して泡状にした発泡剤含有のエマルジョンを前記収納凹部に塗工し、キャリアテープが変形しない温度で加熱し該エマルジョンの分子間を架橋させて、前記収納凹部に加熱架橋による独立発泡構造の吸着層を形成することを特徴とするキャリアテープの製造方法であるので、電子部品を収容する収容凹部の底面に、電子部品を載置する棚部や溝を形成する必要がなく、独立発泡構造のスポンジ型吸着層が加熱発泡により形成され、この吸着層に生じる空孔に電子部品を押圧して負圧より吸着保持する形態のキャリアテープが容易に製造可能であり、この吸着層が輸送等に際して電子部品が擦れることがなく後のハンダ不良等を引き起こすのを防止でき、収容凹部の形状を簡素化でき、スポンジ型の吸着層が安価かつ容易に製造できる利点がある。

また、請求項２の発明では、請求項１に記載のキャリアテープの製造方法において、前記独立発泡構造による多数の空孔を設けた前記吸着層を形成した後、打ち抜く工程により前記キャリアテープに送り穴を形成することを特徴とするキャリアテープの製造方法であので、スポンジ型の吸着層の製造の後、連続してキャリアテープの製造が可能であり、安価かつ容易に製造できる利点がある。

また、請求項３の発明では、請求項１又は２に記載のキャリアテープの製造方法において、前記エマルジョンが、ポリウレタン系またはアクリル系のエマルジョンであって、前記発泡剤含有のエマルジョンを前記収納凹部の底面に塗工する前に前記収納凹部の底面を粗面化処理することを特徴とするキャリアテープの製造方法であるので、電子部品を吸着層に吸着保持できるキャリアテープの製造が容易である利点がある。

また、この発明によるキャリアテープによれば、電子部品を収容する収容凹部の底面に硬度が１〜５０のエラストマからなる独立発泡構造のスポンジ型吸着層を設け、電子部品をを収容凹部に収納する際の吸着層の空孔に生じる負圧で電子部品を吸着保持することができるため、輸送等に際して電子部品が擦れることがなく後のハンダ不良等を引き起こすことを防止でき、また、収容凹部の形状を簡素化でき、安価かつ容易に製造できる。

また、この発明によるキャリアテープは、表面に収容凹部開口の周り、例えば、幅方向両側に吸着層を設けることで、トップカバーテープも吸着層により吸着保持できるため、トップカバーテープを設ける際に接着剤が不要となり、トップカバーテープの貼合が容易に行える。

さらに、この発明にかかるキャリアテープは、収容凹部の底面の吸着層が電子部品（半導体パッケージ）がハンダボール等を吸着保持するため、棚部等を形成する必要がなく、その成形が容易に行える。そして、半導体パッケージはハンダボールが吸着層に吸着されるため、輸送等に際してハンダボール等が擦れることがなく、後のハンダ不良等の発生も防止できる。そして、この発明にかかるキャリアテープは、収容凹部の開口側の面（表面）にも吸着層を設けることで、トップカバーテープを吸着層に吸着させることができ、トップカバーテープを接着剤等で接着する必要がなく、トップカバーテープの張り付けも容易に行える。

以下、この発明に係るキャリアテープの製造方法の実施の形態を図面を参照して説明する。図１から図４はこの発明に係る一実施形態によるキャリアテープを示し、図１が一部の平面図、図２が同キャリアテープの横断面図、図３が同キャリアテープの一部を拡大した模式断面図、図４が同一部の平面図である。

図１，２において、１はキャリアテープを示し、キャリアテープ１には、表面に開口する多数の収容凹部２が長手方向に一定間隔を隔て形成され、また、幅方向一側に表裏を貫通する多数の送り孔３が一定間隔で形成されている。収容凹部２は、略直方体形状を有し、内部にＣＳＰ等の半導体パッケージ（電子部品）９を収容する。この収容凹部２は、平面視形状が半導体パッケージ９の平面視形状より若干大きく、側面で半導体パッケージ９を位置決めし、また、後述する吸着層上面からの深さが半導体パッケージ９の厚みより若干大きい。詳細な説明は割愛するが、半導体パッケージ９は、本体９ａの底面に複数のハンダボール９ｂが行列状に突出する。なお、４は吸着層であり、７は収容凹部２の底部に形成された検知孔である。

また、図３，４に示すように、収容凹部２の内底面には、スポンジ型の多数の空孔４ａを有する独立発泡構造の吸着層４が形成される。吸着層４は、硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５３ タイプＤ デュロメータを使用）が１〜５０程度のポリウレタンエラストマ等からなり、空孔４ａの開口径が１〜１５０μｍであって、これら空孔４ａが全面積の２０〜８０％に開口する。なお、５はキャリアテープ１の表面に設けられて収容凹部２の開口を塞ぐトップカバーテープであり、トップカバーテープ５は半導体パッケージ９を収容凹部２内に収容した後に接着剤などで貼着される。

この実施の形態にかかるキャリアテープ１にあっては、半導体パッケージ９がテーピング機のピックアンドプレスの吸着ノズル等で把持されてハンダボール９ｂを吸着層に向けて収容凹部２内に装填される。そして、この装填に際しては、ピックアンドプレスの吸着ノズルは半導体パッケージ９を吸着層４に向けて軽く押圧し、吸着層４を弾性変形させる。このため、半導体パッケージ９は、ハンダボール９ｂが吸着層４の空孔４ａの負圧により吸着保持される。この後、キャリアテープ１は、表面にトップカバーテープ５が貼合されて収容凹部２の開口が閉止され、リール等に巻回される。そして、キャリアテープ１をリール等に巻回した状態で輸送等が行われる。

ここで、キャリアテープ１の収容凹部２内に収容された半導体パッケージ９は、ハンダボール９ｂが吸着層４の空孔４ａに生じる負圧で吸着保持される。このため、輸送等に際して、振動が加わってもハンダボール９ｂとキャリアテープ１が擦れることがなく、後の実装等において接合不良等の発生を防止できる。そして、収容凹部２には棚部等の微細な形状を成形する必要がないため、全体形状が簡素化でき、成形を容易かつ安価に行える。

この実施形態によるキャリアテープ１は、以下に述べるように製造される。すなわち、先ず、圧空成形等で収容凹部２を成形し、また、送り孔３と検知孔７を形成し、リールに巻き取る。次いで、リールからキャリアテープ１を引き出して走行させ、この走行するキャリアテープ１の収容凹部２の底面にコロナ放電等で粗面化処理を施した後、収容凹部２の底面に空気と撹拌混合して泡状にした発泡剤含有のポリウレタン系エマルジョンを所定の厚みに塗布する。そして、このキャリアテープ１を変形しない温度で加熱炉内を走行させ、架橋、発泡させて吸着層４を形成する。

なお、上述した実施の形態によるキャリアテープ１は、収容凹部２の底面にのみ吸着層４を形成するが、図５に示すようにキャリアテープ１の表面全面に吸着層４を形成することも可能であり、また、図６に示すようにキャリアテープ１の収容凹部２の側面を除く全面に吸着層４を形成することも可能である。そして、これらの態様では、トップカバーテープ５を吸着層４に吸着保持させることができるため、トップカバーテープ５の張り付けに接着剤が不要で、その貼合が容易に行える。

図７は、この発明の他の実施の形態によるキャリアテープを示し、前述した図２と同様の矢視断面図である。なお、この実施の形態および後述する実施の形態においては、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を用い、その図示と説明を省略する。

この実施の形態は、基材シート１１の一面に吸着層１２が積層された吸着シート１０を形成し、この吸着シート１０をキャリアテープ１の収容凹部２の底面に接着剤１３で接着する。吸着シート１０の基材シート１１がポリエステル樹脂等のシートからなり、接着剤１３はエチレン−酢酸ビニル共重合体等の接着剤が用いられる。

そして、吸着シート１０は、次に述べるようにして製造される。すなわち、先ず、ポリエステル樹脂の基材シート１１の一面にプライマ処理や粗面化処理を施し、この基材シート１１の処理面に空気と撹拌混合して泡状にした発泡剤含有のアクリル系エマルジョンを所定の厚みに塗工し、加熱により架橋させて吸着層１２を形成し、この後に所定の大きさに裁断して完成する。そして、この裁断された吸着シート１０を前述した接着剤１３でキャリアテープ１の収容凹部２の底面に接着する。

図８はこの発明のまた他の実施の形態によるキャリアテープを示し、前述した図２と同様の矢視断面図である。この実施の形態は、全体が独立発泡構造の発泡エラストマシート（吸着層）２０を形成し、この発泡エラストマシート２０をキャリアテープ１の収容凹部２の底面に接着剤２１で接着する。発泡エラストマシート２０はポリスチレン系のエラストマ等からなり、また、接着剤２１は上述した実施の形態の接着剤１３と同様の接着剤が用いられる。

そして、発泡エラストマシート２０は、以下のようにして製造される。すなわち、先ず、ポリオレフィン系樹脂等を押出機により加熱混練して溶融させ、溶融した樹脂中に発泡剤を添加し、シート状に押し出し成形する。次いで、この押出成形されたシートを加熱して発泡させ、この後に裁断して発泡エラストマシート２０が完成する。そして、この裁断された発泡エラストマシートをキャリアテープ１の収容凹部２の底面に接着剤２１で接着する。

上述した図７に示す形態にあっても半導体パッケージ９は、ハンダボール９ｂが吸着シート１０の吸着層１２により吸着保持され、また、図８の形態にあっても発泡エラストマシート２０によりハンダボール９ｂが吸着保持される。このため、輸送等に際して、ハンダボール９ｂの擦れ等が防止できる。

なお、図７，８の形態にあっても、キャリアテープ１の表面の収容凹部２の開口の周りに吸着シート１０や発泡エラストマシート２０を貼合し、これらシート１０，２０にトップカバーテープ５を吸着保持するように構成することも可能である。

また、この発明では、キャリアテープ１の全体を上述した発泡エラストマシート２０により構成することも可能である。そして、キャリアテープ１の全体を発泡エラストマシート２０により構成する場合は、押出機により押出成形されたシートにプレス成形等により収容凹部２を形成した後、加熱して発泡させ、次いで、送り孔３等を打ち抜いて形成する。

この発明の活用例としては、電子部品を収納し搬送に使用するキャリアテープに利用することができる。

この発明の一実施形態によるキャリアテープの一部の平面図である。 同キャリアテープの横断面図である。 同キャリアテープの要部を拡大した模式断面図である。 同要部を拡大した模式平面図である。 同キャリアテープの他の態様を示す横断面図である。 同キャリアテープのまた他の態様を示す横断面図である。 この発明の他の実施形態によるキャリアテープの横断面図である。 この発明のまた他の実施形態によるキャリアテープの横断面図である。

符号の説明

１ キャリアテープ
２ 収容凹部
３ 送り孔
４ 吸着層
４ａ 空孔
５ トップカバーテープ
７ 検知孔
９ 半導体パッケージ（電子部品）
９ｂ ハンダボール（端子）
１０ 吸着シート
１１ 吸着層
１３ 接着剤
２０ 発泡エラストマシート
２１ 接着剤

Claims (3)

1. 電子部品を収納可能な複数の収納凹部が熱可塑性シートの長手方向に一定間隔で形成されたシート状のキャリアテープの製造方法であって、前記収納凹部を形成した後、空気と攪拌混合して泡状にした発泡剤含有のエマルジョンを前記収納凹部に塗工し、その後、キャリアテープが変形しない温度で加熱し該エマルジョンの分子間を架橋させて、前記収納凹部に加熱架橋による独立発泡構造の吸着層を形成することを特徴とするキャリアテープの製造方法。
2. 請求項１に記載のキャリアテープの製造方法において、
   前記独立発泡構造による多数の空孔を設けた前記吸着層を形成した後、打ち抜く工程により前記キャリアテープに送り穴を形成することを特徴とするキャリアテープの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のキャリアテープの製造方法において、
   前記エマルジョンが、ポリウレタン系またはアクリル系のエマルジョンであって、前記発泡剤含有のエマルジョンを前記収納凹部の底面に塗工する前に前記収納凹部の底面を粗面化処理することを特徴とするキャリアテープの製造方法。

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