JP2007234823A - 半導体装置のリペア方法及び半導体装置のリペア装置 - Google Patents

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Masahiko Kanehara
雅彦 金原
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Abstract

【課題】基板に半田で実装されるとともに、基板上の配線とワイヤボンディングされたベアチップ等の電子部品を複数備えた半導体装置において、基板上から電子部品を除去する際にワイヤボンディングのワイヤが存在しても支障無く電子部品を除去する。
【解決手段】半導体装置１０は回路基板１１に半田Ｈで実装された半導体素子１２を複数備え、半導体素子１２及び電極パッド１７ｂはワイヤボンディングされている。除去すべき半導体素子１２を半田鏝３４で加熱して半田Ｈを溶融させ、半田Ｈが溶融した状態で除去すべき半導体素子１２に接続されているワイヤ１８を引っ張って該半導体素子１２及び電極パッド１７ｂを回路基板１１上から除去する。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体装置のリペア方法及びリペア装置に係り、詳しくは基板に半田で実装されるとともに、前記基板上の配線又は他の電子部品とワイヤボンディングされたベアチップ等の電子部品を複数備えた半導体装置のリペア方法及びリペア装置に関する。
大型の基板にベアチップ等の電子部品を半田付けで複数実装した後、ワイヤボンディングで配線を行って各電子部品間及び電子部品と配線との間を接続すると、ワイヤボンディング工程に起因する不良部品が発生する場合がある。不良部品が発生すると不良部品が一個であっても半導体装置としては不良品となるため、不良部品を取り外して良品と交換したい。
従来、ＢＧＡリペア装置として、高圧ボンベ又はブロワー等よりホース等を介して送風されてきたガスを加熱吐出する金属保護管付き熱風ヒーターと、ＢＧＡの外形にほぼ等しい開口部を底面に有し、かつ上部又は側面に排気口を有するボックスとを直接接続した装置が提案されている（特許文献１参照）。このリペア装置は、ボックス内に基板に実装されたＢＧＡを入れた状態において熱風でＢＧＡを加熱して半田を溶融させる。そして、ボックスを上部から貫通するニードルの先端に接続された真空吸着カップでＢＧＡを吸着して上方へ引っ張る。
また、基板を加熱テーブル上に載置して加熱するとともに、加熱機構を備えるコレットをベアチップに接触させてベアチップを加熱し、かつコレットにベアチップを吸着し、半田が溶融されたときにコレットによりベアチップを基板から取り外す工程を含む半導体装置のリペア方法が提案されている（特許文献２参照）。
特開平９−３６５３６号公報 特開平９−３３０９５６号公報
ところが、特許文献１及び特許文献２等の従来技術においては、ワイヤボンディングされたベアチップ等に関しては配慮がなされていない。例えば、ワイヤボンディングされたベアチップに特許文献１のリペア装置を適用しようとしても、ワイヤが邪魔になって適用することが難しい。また、特許文献２のリペア方法で使用するコレットも、表面が平坦なベアチップを吸着して基板から取り外すことを前提としており、ワイヤボンディングされたベアチップに対しては適用しようとしてもコレットとベアチップとの間の隙間が大きくなって、コレットがベアチップを具合良く吸着することができない。
本発明の目的は、基板に半田で実装されるとともに、基板上の配線とワイヤボンディングされたベアチップ等の電子部品を複数備えた半導体装置において、基板上から電子部品を除去する際にワイヤボンディングのワイヤが存在しても支障無く電子部品を除去することができる半導体装置のリペア方法及びリペア装置を提供することにある。
前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、基板に半田で実装されるとともに、前記基板上の配線又は他の電子部品とワイヤボンディングされた電子部品を複数備えた半導体装置のリペア方法である。そして、除去すべき電子部品を加熱手段で加熱して半田を溶融させる半田溶融工程と、半田が溶融した状態で前記除去すべき電子部品に接続されているワイヤを引っ張って該電子部品を基板上から除去する部品除去工程とを備えている。
ワイヤボンディングされたワイヤの接合部の接合力は、接合部が半田の溶融温度に加熱されても、溶融状態の半田が電子部品を基板に付着させる力より大きい。従って、半田が加熱溶融された状態でワイヤを引っ張ると、基板に実装されていた電子部品がワイヤの引っ張り力により基板から離れて除去される。除去すべき電子部品が一つの場合は、除去すべきでない電子部品と除去すべき電子部品とを接続しているワイヤを切断した状態で除去すべき電子部品に接続されているワイヤを引っ張ることにより、所望の電子部品を基板から除去することができる。即ち、この発明では、電子部品を吸着して除去せずにワイヤを利用して除去するため、基板に半田で実装されるとともに、基板上の配線とワイヤボンディングされたベアチップ等の電子部品を複数備えた半導体装置において、基板上から電子部品を除去する際にワイヤボンディングのワイヤが存在しても支障無く電子部品を除去することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記配線に対するワイヤボンディングは、前記配線上に半田付けされた電極パッドに対して行われている。ワイヤボンディングされたワイヤ端部を接合部から除去するのは面倒であり、また、除去された同じ部分に再びワイヤボンディングを行うことはできないため、配線上に再度のワイヤボンディングを行うスペースを確保しておく必要がある。しかし、この発明では、ワイヤボンディングが配線上に半田付けされた電極パッドに対して行われるため、電極パッドを除去した箇所に新たに電極パッドを半田付けすることは可能であり、同じ位置に設けられた新たな電極パッドにワイヤボンディングを行うことが可能になる。従って、ワイヤボンディングされたワイヤの端部を配線から除去する面倒な手間がなくなるとともに、配線上に再度のワイヤボンディングを行うスペースを広く確保する必要がない。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記半田溶融工程及び前記部品除去工程は非酸化雰囲気で行われる。従って、この発明では、不良部品が除去される際に、半田が酸化されたり、新たに電子部品が半田付けされる部分が酸化されたりするのが防止されるため、新たな電子部品の半田付けが良好に行われる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記加熱手段は鏝である。従って、この発明では、半田を加熱溶融させたい部分を効率良く加熱することができ、エネルギー消費が少なくなるとともに、全体を加熱する場合に比較して短時間で作業を行うことが可能になる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記部品除去工程に続いて、基板上に残存する半田を除去する半田除去工程を備えている。従って、この発明では、電子部品を除去した後、基板上に残った半田が、新たな電子部品の半田付けの邪魔になる虞がない。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記部品除去工程又は半田除去工程に続いて、非酸化雰囲気で新たな電子部品の半田による実装を行う実装工程を備えている。従って、この発明では、新たな電子部品の半田付けが良好に行われる。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記実装工程で実装された電子部品と、前記基板の前記配線上に新たに半田付けされた電極パッドとに対してワイヤボンディングを行うワイヤボンディング工程を備えている。従って、この発明では、配線に対するワイヤボンディングを配線のパッドに直接行う場合と異なり、ワイヤボンディングされたワイヤの端部は電極パッドと共に除去され、新たな電極パッドにワイヤボンディングを行うことができるため、配線にワイヤボンディングを複数回行うためのスペースを確保しておく必要がない。
請求項８に記載の発明は、基板に半田で実装されるとともに、前記基板上の配線又は他の電子部品とワイヤボンディングされた電子部品を複数備えた半導体装置のリペア装置である。そして、前記基板を支持可能な支持部と、前記支持部に支持された前記基板に電子部品を接合している半田を溶融状態に加熱可能な加熱手段とを備えている。また、前記ワイヤボンディングに使用されているワイヤを、該ワイヤに接続されている電子部品を前記基板から離間させる方向に引っ張ることが可能な引っ張り手段を備えている。
この発明では、基板を支持部に支持した状態で加熱手段により半田を加熱する。そして、半田が溶融された状態でワイヤボンディングに使用されているワイヤを引っ張り手段で引っ張ることにより、電子部品が基板から除去される。従って、この発明のリペア装置を使用して請求項１に記載の発明のリペア方法を実施することができる。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記ワイヤボンディングに使用されているワイヤを切断可能な切断手段をさらに備えている。従って、この発明では、不良な電子部品にワイヤボンディングされている良好な電子部品を除去する必要がない場合、切断手段でワイヤを切断して不良部品のみを容易に基板から除去することができる。
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は請求項９に記載の発明において、前記加熱手段が鏝である。従って、この発明では、半田を加熱溶融させたい部分を効率良く加熱することができ、エネルギー消費が少なくなるとともに、全体を加熱する場合に比較して短時間で作業を行うことが可能になる。
請求項１１に記載の発明は、請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載の発明において、前記支持部に支持された前記基板に対して電子部品を供給する部品供給装置をさらに備えている。従って、この発明では、不良の電子部品の除去に続いて、電子部品を再実装する際に電子部品が円滑に供給され、半導体装置のリペアを効率良く行うことができる。
本発明によれば、基板に半田で実装されるとともに、基板上の配線とワイヤボンディングされたベアチップ等の電子部品を複数備えた半導体装置において、基板上から電子部品を除去する際にワイヤボンディングのワイヤが存在しても支障無く電子部品を除去することができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
図１に示すように、半導体装置（半導体モジュール）１０は、基板としての回路基板１１と、回路基板１１上に半田Ｈ（図２に図示）を介して実装された電子部品としての複数の半導体素子１２とを備えている。回路基板１１は、表面に基板上の配線としての金属回路１３を有する絶縁基板としてのセラミック基板１４を複数備えている。各セラミック基板１４上には４個の半導体素子１２が半田付けされている。半導体素子１２としては、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）やダイオードが用いられている。
図１、２に示すように、回路基板１１は、表面に金属回路１３を有する複数のセラミック基板１４が金属製のヒートシンク１５と金属板１６を介して一体化された冷却回路基板である。ヒートシンク１５は冷却媒体が流れる冷媒流路１５ａを備えている。ヒートシンク１５は、アルミニウム系金属や銅等で形成されている。アルミニウム系金属とはアルミニウム又はアルミニウム合金を意味する。金属板１６は、セラミック基板１４とヒートシンク１５とを接合する接合層として機能し、例えば、アルミニウムや銅などで形成されている。
金属回路１３は、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。セラミック基板１４は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素等により形成されている。半導体素子１２は、金属回路１３に接合（半田付け）されている。即ち、金属回路１３は半導体素子１２を回路基板１１上に接合するための接合部を構成する。
ヒートシンク１５上には、配線としての配線部も設けられている。配線部は、図２に示すように、配線パッド１７ａと、その上に半田Ｈを介し接合された電極パッド１７ｂとを備えている。半導体素子１２同士、半導体素子１２と電極パッド１７ｂ、電極パッド１７ｂ同士はワイヤボンディングされており、ワイヤ１８を介して接続されている。
次に前記のように構成された半導体装置１０のリペアに使用するリペア装置を説明する。リペア装置は、基板に半田で実装されるとともに、基板上の配線又は他の電子部品とワイヤボンディングされた電子部品を複数備えた半導体装置のリペア（修繕）を行う装置である。
図３は、リペア装置の構成を概略的に示している。リペア装置２０は、密閉可能な容器（チャンバ）２１を備え、当該容器２１は開口部２２ａを有する箱型の本体２２と、当該本体２２の開口部２２ａを開放及び閉鎖する蓋体２３とから構成されている。蓋体２３は、本体２２の上部に支持軸２３ａを介して回動可能に支持されている。本体２２には、半導体装置１０を位置決めして支持する支持部としての支持台２４が設置されている。また、本体２２には、蓋体２３と当接部位にパッキン２５が配設されている。蓋体２３は、本体２２の開口部２２ａを閉鎖可能な大きさで形成されており、蓋体２３の閉鎖状態において容器２１内には密閉空間Ｓが形成されるようになっている。
本体２２には、容器２１内に還元性ガス（この実施形態では水素）を供給するための還元ガス供給部２６が接続されている。還元ガス供給部２６は、配管２６ａと、当該配管２６ａの開閉バルブ２６ｂと、水素タンク２６ｃとを備えている。また、本体２２には、容器２１内に不活性ガス（この実施形態では窒素）を供給するための不活性ガス供給部２７が接続されている。不活性ガス供給部２７は、配管２７ａと、当該配管２７ａの開閉バルブ２７ｂと、窒素タンク２７ｃとを備えている。また、本体２２には、容器２１内に充満したガスを外部に排出するためのガス排出部２８が接続されている。ガス排出部２８は、配管２８ａと、当該配管２８ａの開閉バルブ２８ｂと、真空ポンプ２８ｃとを備えている。リペア装置２０は、還元ガス供給部２６、不活性ガス供給部２７及びガス排出部２８を備えることにより、密閉空間Ｓ内の圧力を調整可能な構成とされており、密閉空間Ｓ内の圧力は、圧力調整によって加圧されたり、減圧されたりする。開閉バルブ２６ｂ，２７ｂ，２８ｂには電磁弁が使用されている。
容器２１内には、半田を溶融状態に加熱可能な加熱手段３１と、半導体装置１０のワイヤボンディングに使用されているワイヤ１８を、該ワイヤ１８に接続されている半導体素子１２や電極パッド１７ｂを回路基板１１から離間させる方向に引っ張ることが可能な引っ張り手段３２とが収容されている。
加熱手段３１は、ヒーター３３を内蔵した鏝としての半田鏝３４で構成されている。ヒーター３３は、図示しない配線を介して容器２１の外部から電力が供給されるようになっている。半田鏝３４は、回路基板１１上に半田付けされた各半導体素子１２及び電極パッド１７ｂのそれぞれに当接可能な接触部３５と、ワイヤ１８との干渉を回避する第１溝部３６（図４に図示）とを備えている。各第１溝部３６は、ワイヤ１８の延びる方向に沿ってそれぞれ平行に設けられている。また、半田鏝３４には、引っ張り手段３２を構成するロッド４０の進入及び上昇を許容する第２溝部３７が第１溝部３６と直交するように形成されている。
半田鏝３４は、駆動装置３８を介して蓋体２３に固定されており、蓋体２３が閉鎖位置に配置された状態において、各接触部３５が回路基板１１上の半導体素子１２あるいは電極パッド１７ｂに当接可能な作用位置と、作用位置の上方の待機位置とに駆動装置３８により昇降されるように設けられている。駆動装置３８には電気シリンダが使用され、そのピストンロッド３８ａの先端に固定されている。半田鏝３４は、蓋体２３を開放位置に配置した状態において、半導体装置１０を容器２１内の支持台２４上に配置したり、支持台２４上から取り出したりする際に、半導体装置１０と干渉しない位置に設けられている。
図４に示すように、引っ張り手段３２は一組設けられ、ワイヤボンディングのワイヤ１８と係止可能な複数本のロッド４０が水平、かつ平行に所定間隔をおいて突設された支持部材４１を備えている。前記所定間隔は、半田鏝３４が作用位置に配置された状態において、ロッド４０が第２溝部３７に進入可能な値に設定されている。支持部材４１は、図示しない駆動装置により、支持台２４上に支持された半導体装置１０のワイヤ１８の下方に位置することが可能な高さと、半田Ｈが溶融された状態でロッド４０がワイヤ１８と係合して半導体素子１２や電極パッド１７ｂを回路基板１１から引き剥がすことが可能な高さとに移動可能に設けられている。また、ロッド４０は支持部材４１に対して、支持台２４上に支持された半導体装置１０のワイヤ１８の下方位置と、半田鏝３４が作用位置に配置された状態で第２溝部３７内から退避した退避位置とに伸縮可能に設けられている。なお、隣接するセラミック基板１４上のワイヤ１８に干渉する虞が無い場合は、ロッド４０を伸縮可能にする替わりに、支持部材４１を前記駆動装置によりロッド４０の長手方向に移動可能に設けてもよい。
前記開閉バルブ２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ、ヒーター３３、駆動装置３８及び引っ張り手段３２の駆動装置は、図示しない制御装置からの指令によって切換え制御あるいは駆動されるようになっている。制御装置は、半田鏝３４が作用位置に配置された状態でヒーター３３への通電時間が予め設定された所定時間経過した時点で半田Ｈが溶融状態になったと判断する。所定時間は予め試験により半田Ｈが溶融するまでの時間を求めて、その値に基づいて設定されている。
次に、前記リペア装置２０の作用及びリペア装置２０を用いた半導体装置１０のリペア方法について説明する。
回路基板１１に半田Ｈで実装されるとともに、回路基板１１上の電極パッド１７ｂ又は他の半導体素子１２とワイヤボンディングされた半導体素子１２を複数備えた半導体装置１０のうち、製品検査で半導体素子１２又はワイヤボンディングに不良があるとされた半導体装置１０を容器２１の支持台２４上に支持する。このとき、蓋体２３は開放され、半田鏝３４は支持台２４と対向しない退避位置に配置され、引っ張り手段３２も退避位置に配置されている。
次に、蓋体２３が閉鎖位置に配置され、容器２１内に密閉空間Ｓを形成する。次に制御装置の制御信号により、ガス排出部２８を操作して容器２１内を真空引きするとともに、不活性ガス供給部２７を操作して容器２１内に窒素を供給し、密閉空間Ｓ内を不活性ガスで充満させる。この真空引きと窒素の供給を数回繰り返した後、還元ガス供給部２６を操作して容器２１内に水素を供給し、密閉空間Ｓ内を還元ガス雰囲気とする。
次に駆動装置３８が駆動されて半田鏝３４が作用位置に配置され、図５に示すように、各接触部３５が半導体素子１２及び電極パッド１７ｂと当接する状態となる。また、除去すべき半導体素子１２にワイヤボンディングされたワイヤ１８と対応する側の支持部材４１が駆動され、ロッド４０が伸張して、ロッド４０がワイヤ１８の下方位置に配置される。なお、図５、６において支持部材４１と、接触部３５の一部の図示は省略している。次にヒーター３３が駆動されて半田鏝３４が加熱され、加熱された半田鏝３４の熱が半導体素子１２及び電極パッド１７ｂを介して半田Ｈに伝達される。そして、ヒーター３３の駆動開始、即ち加熱開始から所定時間経過後、半田Ｈが溶融状態になり、半田溶融工程が完了する。
半田Ｈが溶融状態になった後、支持部材４１が上昇移動されてロッド４０が支持部材４１と共に上昇移動する。そして、上昇移動途中でロッド４０がワイヤ１８と係合して、ワイヤ１８を引っ張る状態になる。ロッド４０がワイヤ１８を引っ張る状態となった後、駆動装置３８が駆動されて、半田鏝３４がロッド４０と同期した状態で上昇を開始する。ワイヤボンディングされたワイヤ１８の接合部の接合力は、接合部が半田Ｈの溶融温度に加熱されても、溶融状態の半田Ｈが半導体素子１２や電極パッド１７ｂを金属回路１３や配線パッド１７ａに付着させる力より大きい。従って、半田Ｈが加熱溶融された状態でワイヤ１８を引っ張ると、回路基板１１に実装されていた半導体素子１２及び電極パッド１７ｂがワイヤ１８の引っ張り力により回路基板１１から離れる。
その結果、半導体素子１２及び電極パッド１７ｂが回路基板１１から離れて、図６に示すように除去された状態となる。なお、図１で示すようにヒートシンク１５に絶縁基板としてのセラミック基板１４を金属板１６を介してろう付けした半導体装置１０では、熱サイクルによる疲労破壊の制約から小面積で複数のセラミック基板１４が搭載されるケースが多い。このような構成ではセラミック基板単位での熱伝導が非常に良いので複数搭載されている半導体の一部分を加熱して除去することは難しいためにセラミック基板単位で除去する例を中心に述べてきた。しかし、予め高温に加熱した鏝をあてて瞬時に半田を溶融して処理すれば図１において同一のセラミック基板１４上の上側または下側の半導体素子１２及び電極パッド１７ｂを除去することも可能である。
その後、図示しない冷却用の熱媒供給部から容器２１内に冷却用ガスが供給される。冷却用ガスは、ヒートシンク１５の冷媒流路１５ａの入口又は出口に向かって吹き込まれるとともに、容器２１内に供給された冷却用ガスは、冷媒流路１５ａ及びヒートシンク１５の周囲を流れて半導体装置１０を冷却する。この結果、除去が不要の半導体素子１２及び電極パッド１７ｂと対応する溶融状態の半田Ｈは、溶融温度未満に冷却されることによって凝固し、当該半導体素子１２及び電極パッド１７ｂは回路基板１１に接合される。
そして、半田Ｈの温度が所定温度まで低下した後、蓋体２３を開放する。半田Ｈの温度が所定温度まで低下したことの確認を直接行うのではなく、予め試験を行って、冷却用ガスの供給開始から半田の温度が所定温度に低下するまでの所要時間を求めておき、冷却用ガスの供給開始から前記所要時間が経過した時点で冷却用ガスの供給を停止する。
次に回路基板１１から除去されてロッド４０に支持されている半導体素子１２、電極パッド１７ｂ及びワイヤ１８が容器２１から取り出される。そして、ロッド４０が支持部材４１と共に退避位置に移動された後、半導体装置１０が容器２１から取り出される。以上で回路基板１１上から除去すべき半導体素子１２及び電極パッド１７ｂを除去するための半田溶融工程と、部品除去工程とが完了する。
リペアを行うべき他の半導体装置１０があれば、新たに半導体装置１０を支持台２４上に支持した後、前記と同様にして回路基板１１上から除去すべき半導体素子１２及び電極パッド１７ｂが除去される。また、リペアを行うべき他の半導体装置１０が無ければ、蓋体２３を閉鎖する。
不良品が除去された半導体装置１０は、後工程である実装工程において、新たな電子部品としての半導体素子１２や電極パッド１７ｂの半田Ｈによる実装が行われる。実装は非酸化雰囲気、好ましくは還元雰囲気で行われる。半導体素子１２や電極パッド１７ｂの半田付けは、除去された半導体素子１２や電極パッド１７ｂが半田付けされていた位置に対して行われる。
実装工程で新たに半導体素子１２及び電極パッド１７ｂが半田Ｈで実装された半導体装置１０は、ワイヤボンディング工程において、前記新たな半導体素子１２と、配線パッド１７ａ上に新たに半田付けされた電極パッド１７ｂに対してワイヤボンディングが行われる。電極パッド１７ｂが除去された同じ部分に再びワイヤボンディングを行うことはできないため、電極パッド１７ｂを半田付けせずに配線パッド１７ａ上にワイヤボンディングする場合は、配線パッド１７ａ上にワイヤボンディングを行うスペースを広く確保しておく必要がある。しかし、電極パッド１７ｂが除去された同じ部分に再び電極パッド１７ｂを半田付けすることはできるため、電極パッド１７ｂを半田付けすれば、配線パッド１７ａ上にワイヤボンディングを行うスペースを広く確保する必要がない。
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）回路基板１１に半田Ｈで実装され、他の半導体素子１２又は電極パッド１７ｂとワイヤボンディングされた半導体素子１２を複数備えた半導体装置１０のリペア方法において、除去すべき半導体素子１２を加熱して半田Ｈを溶融させ、半田Ｈが溶融した状態でワイヤ１８を引っ張って半導体素子１２を基板上から除去する。即ち、半導体素子１２等を吸着して除去せずにワイヤ１８を利用して除去するため、回路基板１１上から半導体素子１２を除去する際にワイヤボンディングのワイヤ１８が存在しても支障無く半導体素子１２を除去することができる。
（２）配線部に対するワイヤボンディングは、配線パッド１７ａ上に半田付けされた電極パッド１７ｂに対して行われている。従って、ワイヤボンディングされたワイヤ１８の端部を配線パッド１７ａから除去する面倒な手間がなくなるとともに、配線パッド１７ａ上にワイヤボンディングを行うスペースを広く確保する必要がない。
（３）半田溶融工程及び部品除去工程は非酸化雰囲気で行われるため、不良部品が除去される際に、半田Ｈが酸化されたり、新たに半導体素子１２や電極パッド１７ｂが半田付けされる部分が酸化されたりするのが防止されるため、新たな半導体素子１２や電極パッド１７ｂの半田付けを良好に行うことができる。
（４）加熱手段３１は半田鏝３４であるため、半田Ｈを加熱溶融させたい部分を効率良く加熱することができ、エネルギー消費が少なくなるとともに、全体を加熱する場合に比較して短時間で作業を行うことが可能になる。
（５）半導体素子１２や電極パッド１７ｂの部品除去工程に続いて、非酸化雰囲気で新たな半導体素子１２や電極パッド１７ｂの半田Ｈによる実装を行う実装工程を備えているため、新たな半導体素子１２や電極パッド１７ｂの半田付けが良好に行われる。
（６）実装工程で新たに実装された半導体素子１２や電極パッド１７ｂに対してワイヤボンディングを行うワイヤボンディング工程を備えている。従って、配線パッド１７ａに対するワイヤボンディングを配線パッド１７ａに直接行う場合と異なり、ワイヤボンディングされたワイヤ１８の端部は電極パッド１７ｂと共に除去され、新たな電極パッド１７ｂにワイヤボンディングを行うことができるため、配線パッド１７ａにワイヤボンディングを複数回行うためのスペースを確保しておく必要がない。
（７）引っ張り手段３２は、水平に延びるロッド４０で構成されているため、ワイヤ１８の下方に配置して上昇させる操作（動作）により、簡単な構成でワイヤ１８を掛止してワイヤ１８を半導体素子１２や電極パッド１７ｂを除去する方向に引っ張ることができる。
（８）半田鏝３４は、ロッド４０の進入及び昇降を許容する第２溝部３７を備えている。従って、半田鏝３４の熱を半導体素子１２や電極パッド１７ｂに伝達して半田Ｈを加熱している状態において、ロッド４０をワイヤ１８の下方に配置しておき、半田Ｈが溶融状態になると直ちにロッド４０を上昇させてワイヤ１８を引っ張って半導体素子１２や電極パッド１７ｂを回路基板１１から除去する除去作業を開始できる。その結果、半田鏝３４を作用位置（加熱位置）から移動させてから除去作業を開始する場合に比較して、部品除去工程に要する時間を短縮できる。
（９）半田鏝３４は、駆動装置３８を介して蓋体２３に設けられ、蓋体２３が開放位置に配置された状態において、半導体装置１０を容器２１内の支持台２４上に支持したり、支持台２４上から取り出したりする際に作業の支障とならない位置に配置される。従って、容器２１を大型化せずに、半導体装置１０を容器２１内の所定位置へ配置したり、容器２１内から取り出したりすることができる。
（１０）半田Ｈの加熱を停止した後、冷却用ガスがヒートシンク１５の冷媒流路１５ａの入口又は出口に向かって吹き込まれる。従って、除去しない半導体素子１２や電極パッド１７ｂと対応する溶融状態の半田Ｈを効率良く冷却することができ、容器２１内を大気に開放して半導体装置１０を取り出すことが可能な状態に短時間ですることがきる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 支持部としての支持台２４は回路基板１１の位置決めができればよい。なお、上述の実施例ではヒートシンク１５等などにより十分に重量を持っているので、特に回路基板１１を把持しなくとも、引っ張り手段による引っ張り力に対して回路基板１１が浮き上がることは無いが、浮き上がる虞がある場合、支持部に回路基板１１を把持させても良い。
○ 部品除去工程に続いて、回路基板１１上に残存する半田Ｈを除去する半田除去工程を設けてもよい。除去すべき半導体素子１２や電極パッド１７ｂがワイヤ１８に引っ張られて回路基板１１上から除去される際に、半田Ｈの全部が半導体素子１２や電極パッド１７ｂと共に回路基板１１から除去されるのではなく一部が残存する。半田Ｈが残存したままでは、新たに半導体素子１２や電極パッド１７ｂを半田付けする際に、残存する半田が邪魔になる場合がある。そのため、残存半田を除去するのが好ましい。その場合、部品除去工程に続いて、回路基板１１上に残存する半田Ｈを除去すれば、半田Ｈの溶融状態で半田Ｈを容易に除去することができる。溶融状態の半田Ｈを除去する手段としては、例えば、半田Ｈを減圧状態で吸引する吸引パイプや、１００〜２００メッシュの金網を巻いた棒状の部材が使用される。
○ 半導体装置１０を構成する回路基板１１の金属回路１３に半田付けで実装される電子部品は半導体素子１２に限らず、半導体素子１２と他の電子部品、例えば、チップ抵抗、チップコンデンサなどが混在してもよい。
○ 回路基板１１に対して半田付けする部品はチップ部品に限らず、リードを備えたリード部品が混在してもよい。
○ リペア装置は半導体装置１０を構成する半導体素子１２や電極パッド１７ｂのワイヤボンディングに使用されているワイヤ１８を切断可能な切断手段３９（図４に鎖線で図示）を備えていてもよい。切断手段３９は、例えばロボットアームと、その先端に装備されたカッターとを備える。リペア装置が切断手段３９を備えている場合は、不良な電子部品にワイヤボンディングされている良好な電子部品を除去する必要がない場合、良好な電子部品と不良部品とを接続しているワイヤ１８を切断手段３９で切断して不良部品のみを容易に回路基板１１から除去することができる。ワイヤ１８を切断する場合、ワイヤ１８は除去すべき半導体素子１２にできるだけ近い位置で切断するとともに、良好な半導体素子１２に接続されて残ったワイヤ１８を、不良品に代えて新たに回路基板１１上に半田実装された半導体素子１２にワイヤボンディングしてもよい。また、ワイヤ１８を切断する場合、ワイヤ１８は良品の半導体素子１２にできるだけ近い位置で切断する。そして、不良品に代えて新たに回路基板１１上に半田実装された半導体素子１２と残った半導体素子１２とをワイヤボンディングする際に、残った半導体素子１２に対しては元のワイヤボンディング位置の近くの位置にワイヤボンディングを行ってもよい。
○ リペア装置は、支持台２４に支持された半導体装置１０の回路基板１１に対して電子部品を供給する部品供給装置を備えていてもよい。例えば、図７に示すように、容器２１の外部近傍に部品供給装置４２を配置する。部品供給装置４２はロボットアームを備えている。そして、部品除去工程終了後、蓋体２３が開放されるとともに、半田鏝３４が退避位置に配置された状態で、ロボットアームが、ロッド４０に支持されている除去された半導体素子１２にワイヤボンディングされているワイヤ１８を保持して、容器２１の外に取り出す。次にロボットアームが、回路基板１１の所定の位置に半田シートと、半導体素子１２及び電極パッド１７ｂを配置して、部品供給が完了する。なお、半田除去工程を実施する場合は半田除去工程終了後、部品供給装置４２により前記と同様に部品供給が行われる。
次に蓋体２３が閉鎖される。そして、半田鏝３４を使用して、所定位置に供給された半導体素子１２及び電極パッド１７ｂの半田による実装（半田付け）が行われる。半田付けは、先ず前記半田溶融工程及び部品除去工程と同様に、容器２１内が還元雰囲気にされた後、半田鏝３４が作用位置に配置されるとともにヒーター３３が駆動されて、半田シートが加熱溶融される。その後、半田鏝３４が待機位置に移動されるとともに、前記と同様にして容器２１内に冷却ガスが吹き込まれて、溶融状態の半田Ｈが冷却されて完了する。この場合、不良の電子部品の除去に続いて、電子部品を再実装する際に電子部品が円滑に供給され、半導体装置１０のリペアを効率良く行うことができる。
○ 部品供給装置により半導体素子１２や電極パッド１７ｂを供給する際、半田シートを所定位置に配置する代わりに、所定位置にクリーム半田を塗布し、半導体素子１２及び電極パッド１７ｂをクリーム半田上に配置してもよい。
○ 部品除去工程後、容器２１から半導体装置１０を取り出さずに、部品供給装置４２により新たに供給された半導体素子１２や電極パッド１７ｂの半田実装を加熱手段３１を利用して行う代わりに、半田実装用の専用装置を設けてもよい。その場合、その専用装置の近くに部品供給装置４２を設けてもよい。
○ 引っ張り手段３２は真っ直ぐなロッド４０でワイヤ１８を引っ張る構成に限らない。例えば、屈曲したロッドでワイヤ１８を掛止して斜め上方に引っ張る構成や、ワイヤ１８を把持可能な把持部を備えた構成としてもよい。
○ 半田鏝３４により半田Ｈが溶融状態になり、半田鏝３４が待機位置に配置された後、引っ張り手段３２の駆動が開始されてロッド４０等の掛止手段や把持部が作用位置に移動されてワイヤ１８の引っ張り動作が行われるようにしてもよい。この場合、半田鏝３４は、第２溝部３７を省略することができる。
○ 加熱手段３１を構成する半田鏝３４を複数設けたり、一つの半田鏝３４が独立して駆動可能な複数の加熱領域を有する構成としたりしてもよい。この場合、回路基板１１上の半導体素子１２及び電極パッド１７ｂのうち、加熱が不要の半導体素子１２及び電極パッド１７ｂの少なくとも一部を加熱せずに、加熱を必要な半導体素子１２及び電極パッド１７ｂを加熱することができる。
○ 蓋体２３を本体２２に対して回動可能に支持して開閉可能とする代わりに、本体２２に対して取り外し可能に設けてもよい。この場合、容器２１の上方に蓋体２３の回動を許容するスペースより小さなスペースを設けることで容器２１を開放することができる。
○ 加熱手段３１は、半田鏝３４に限らない。例えば、レーザーを照射して半導体素子１２や電極パッド１７ｂを加熱する構成としてもよい。この場合、所望の半導体素子１２及び電極パッド１７ｂのみ加熱することが容易になり、除去が不要な半導体素子１２及び電極パッド１７ｂを加熱することによる無駄なエネルギー消費を抑制することができる。
○ 容器２１を大きく形成して、蓋体２３を閉鎖した状態で半田鏝３４を待機位置と退避位置とに回動可能としてもよい。例えば、支持台２４の近くにピストンロッドが上方に突出するように電気シリンダが装備され、かつ電気シリンダがピストンロッドを中心に回動可能に設けられた駆動装置を設ける。そして、ピストンロッドの先端に固定された支持体に対して水平に延びるアームを介して半田鏝３４を固定する。この構成では、電気シリンダが回動されることにより、半田鏝３４は支持台２４上の半導体装置１０と対向する待機位置と、対向しない退避位置とに回動配置される。また、電気シリンダの駆動により、半田鏝３４は、接触部３５が支持台２４上に支持された半導体装置１０の回路基板１１上の半導体素子１２あるいは電極パッド１７ｂに当接可能な作用位置と、当接しない作用位置の上方の待機位置とに移動される。
この場合、部品除去工程に続いて半田除去工程を実施する場合、引っ張り手段３２により半導体素子１２及び電極パッド１７ｂがワイヤ１８と共に回路基板１１から除去された後、蓋体２３を開放せずに半田鏝３４を退避位置に移動させて、半田除去作業を開始することができ、時間短縮を図ることができる。
○ 容器２１を大きく形成するとともに、前記のように半田鏝３４を待機位置から支持台２４上の半導体装置１０と対向しない退避位置に移動可能に構成し、容器２１内に部品供給装置４２を装備してもよい。この場合、蓋体２３を開放せずに、容器２１内を非酸化状態に保持したまま、半導体素子１２や電極パッド１７ｂの除去、新たな半導体素子１２や電極パッド１７ｂの供給及び半田実装を連続して行うことが可能になる。
○ 半田鏝３４を待機位置から支持台２４上の半導体装置１０と対向しない退避位置に移動可能に構成する代わりに、容器２１の高さを高くする。また、蓋体２３に設けられた駆動装置３８のピストンロッド３８ａのストロークを長くして、半田鏝３４を支持台２４と対向する状態のまま、半田除去手段の作業や部品供給装置４２の作業に支障を来さない位置まで移動可能に構成する。そして、容器２１内に部品供給装置４２を装備する。この場合も蓋体２３を開放せずに、容器２１内を非酸化状態に保持したまま、半田除去工程、部品供給、半田実装工程を実施することができる。
○ 半田溶融工程及び前記部品除去工程は還元雰囲気に限らず非酸化雰囲気で行ってもよい。また、酸化雰囲気で行ってもよい。しかし、少なくとも非酸化雰囲気で行うのが好ましい。
○ 部品除去工程又は半田除去工程に続いて行われる実装工程は、還元雰囲気に限らず非酸化雰囲気で行われてもよい。
○ 電子部品の除去は、密閉可能な容器２１内に限らず、例えば、ベルトコンベヤ等の搬送手段上に載置されて半導体装置１０が容器内に搬入される搬入口や、容器内から搬出される搬出口を介して外部と連通された構成の容器内で行うようにしてもよい。
○ 容器２１の無い状態、即ち電子部品の除去を行う周囲を囲む部材の無い状態で電子部品の除去を行うようにしてもよい。この場合、半田溶融工程や部品除去工程が大気中で行われることになり、酸化状態で行われることになる。しかし、半田溶融工程や部品除去工程は非酸化状態で行われるのが好ましい。
○ 基板は冷媒流路１５ａを有するヒートシンク１５を備えた回路基板１１に限らない。例えば、冷媒流路１５ａを有しないヒートシンク１５を備えた回路基板１１や、ヒートシンクを備えない回路基板に電子部品が半田実装された構成でもよい。
○ 半導体装置１０が大型で回路基板１１が細長い場合、容器２１内において、加熱手段３１及び引っ張り手段３２を回路基板１１の長手方向に沿って移動可能に構成する。そして、半田溶融工程や部品除去工程を加熱手段３１及び引っ張り手段３２の位置を変更して順次行うようにしてもよい。この場合、加熱手段３１及び引っ張り手段３２を大型化せずに、半導体装置１０が大型で回路基板１１が細長い場合に対応することができる。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
・ 請求項４又は請求項１０に記載の発明において、前記鏝は前記引っ張り手段と干渉しない溝部を備えている。
・ 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の発明において、前記引っ張り手段は前記加熱手段による半田の加熱が継続している状態で前記ワイヤを引っ張る。
一実施形態における半導体装置の概略平面図。 図１のＡ−Ａ線に対応する概略断面図。 半導体装置のリペア装置の概略断面図。 半田鏝と半導体装置との関係を示す概略斜視図。 リペア装置の作用を説明する概略断面図。 リペア装置の作用を説明する概略断面図。 別の実施形態におけるリペア装置の模式断面図。
符号の説明
Ｈ…半田、１０…半導体装置、１１…基板としての回路基板、１２…電子部品としての半導体素子、１７ｂ…電極パッド、１８…ワイヤ、２０…リペア装置、３１…加熱手段、３２…引っ張り手段、３４…鏝としての半田鏝、３９…切断手段、４２…部品供給装置。

Claims (11)

  1. 基板に半田で実装されるとともに、前記基板上の配線又は他の電子部品とワイヤボンディングされた電子部品を複数備えた半導体装置のリペア方法であって、
    除去すべき電子部品を加熱手段で加熱して半田を溶融させる半田溶融工程と、半田が溶融した状態で前記除去すべき電子部品に接続されているワイヤを引っ張って該電子部品を基板上から除去する部品除去工程とを備えている半導体装置のリペア方法。
  2. 前記配線に対するワイヤボンディングは、前記配線上に半田付けされた電極パッドに対して行われている請求項１に記載の半導体装置のリペア方法。
  3. 前記半田溶融工程及び前記部品除去工程は非酸化雰囲気で行われる請求項１又は請求項２に記載の半導体装置のリペア方法。
  4. 前記加熱手段は鏝である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置のリペア方法。
  5. 前記部品除去工程に続いて、基板上に残存する半田を除去する半田除去工程を備えている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置のリペア方法。
  6. 前記部品除去工程又は半田除去工程に続いて、非酸化雰囲気で新たな電子部品の半田による実装を行う実装工程を備えている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置のリペア方法。
  7. 前記実装工程で実装された電子部品と、前記基板の前記配線上に新たに半田付けされた電極パッドとに対してワイヤボンディングを行うワイヤボンディング工程を備えている請求項６に記載の半導体装置のリペア方法。
  8. 基板に半田で実装されるとともに、前記基板上の配線又は他の電子部品とワイヤボンディングされた電子部品を複数備えた半導体装置のリペア装置であって、
    前記基板を支持可能な支持部と、
    前記支持部に支持された前記基板に電子部品を接合している半田を溶融状態に加熱可能な加熱手段と、
    前記ワイヤボンディングに使用されているワイヤを、該ワイヤに接続されている電子部品を前記基板から離間させる方向に引っ張ることが可能な引っ張り手段と
    を備えている半導体装置のリペア装置。
  9. 前記ワイヤボンディングに使用されているワイヤを切断可能な切断手段をさらに備えている請求項８に記載の半導体装置のリペア装置。
  10. 前記加熱手段が鏝である請求項８又は請求項９に記載の半導体装置のリペア装置。
  11. 前記支持部に支持された前記基板に対して電子部品を供給する部品供給装置をさらに備えている請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載の半導体装置のリペア装置。
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