JP2678111B2 - 半導体装置の取り外し方法 - Google Patents

半導体装置の取り外し方法

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JP2678111B2 JP3291262A JP29126291A JP2678111B2 JP 2678111 B2 JP2678111 B2 JP 2678111B2 JP 3291262 A JP3291262 A JP 3291262A JP 29126291 A JP29126291 A JP 29126291A JP 2678111 B2 JP2678111 B2 JP 2678111B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フリップチップボンデ
ィング法によって配線基板に接続した半導体装置を、上
記配線基板から取り外すための半導体装置の取り外し方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の実装技術の１つであって、
半田の突起電極(半田バンプ)を利用するフリップチップ
ボンディング法は、リード線を用いず、図３(Ａ)に示す
ように、配線基板３３の導体端子３５に半導体装置３１
が有する半田バンプ３２を溶接することにより、半田バ
ンプ３２を介して半導体装置３１と配線基板３３の導体
端子３５とを接続する方法である。
【０００３】この方法は、端子接続能力が大きく、ま
た、半導体装置の配線基板への実装面積を最小にできる
という特長を有するので、大いに注目されている。
【０００４】また、フリップチップボンディング法によ
って配線基板に接続した半導体装置は、配線基板からの
取り外しが容易であり、フリップチップボンディング法
によれば、不良品の半導体装置を良品の半導体装置と交
換することが可能であるという利点もある。
【０００５】従来、フリップチップボンディング法によ
って、図３(Ａ)に示すように、配線基板３３に取り付け
た半導体装置３１が不良品であって、半導体装置３１を
配線基板３３から取り外す必要があるときには、半導体
装置３１に外力を加えることによって、図３(Ｂ)に示す
ように、配線基板３３から半導体装置３１を剥離し、配
線基板３３から半導体装置３１を取り外すようにしてい
る。３６は半田バンプ３２の一部であって、上記剥離時
に導体端子３５上に残存した薄い半田層である。その
後、図３(Ｃ)に示すように、良品の半導体装置３７の半
田バンプ３８を配線基板３３の導体端子３５に溶接する
ことによって、良品の半導体装置３７を、配線基板３３
に取り付ける。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置の取り外し方法では、図３(Ａ)に示す半
導体装置３１に外力を加えて、配線基板３３から半導体
装置３１を剥離したときに、図４に示すように、配線基
板３３側の先端付近で破断した半田バンプ３２の一部で
ある薄い半田層３６だけでなく、半導体装置３１の本体
３４側の根元付近で破断した半田バンプ３２の一部であ
る厚い半田層３９が導体端子３５上に残存する場合があ
る。このように、半田バンプ３２の破断箇所が不均一
で、厚い半田層３９が導体端子３５に残存していると、
フリップチップボンディング法によって、別の半導体装
置を配線基板３３に取り付ける際に、厚い半田層３９が
残った導体端子３５の所で半田量が過大になり、半田バ
ンプ間の短絡が発生するか、あるいは半田バンプ間の短
絡が発生し易くなって、上記半導体装置の信頼性が低下
するという問題がある。
【０００７】もっとも、図３(Ａ)に示すように、導体端
子３５と半田バンプ３２の接合面積を半導体装置３１の
本体３４と半田バンプ３２の接合面積より小さくするこ
とによって、配線基板３３から半導体装置３１を剥離し
たときに、半田バンプ３２が半導体装置３１側の根元付
近で破断することをある程度防止でき、図４に示す厚い
半田層３９の発生をある程度防ぐことができる。
【０００８】しかし、導体端子３５と半田バンプ３２の
接合面積を、半導体装置３１の本体３４と半田バンプ３
２の接合面積より小さくすることは、半導体装置３１お
よび配線基板３３の設計上の自由度を大きく制限すると
いう問題がある。しかも、今後益々、半導体装置の高密
度化,配線基板の導体端子の微細化が、進行する状況の
中で、更に、上記導体端子と半田バンプとの接合面積を
縮小することは、導体端子と半田バンプの接合部の信頼
性を低下させる大きな要因になるという問題がある。
【０００９】そこで、本発明の半導体装置の取り外し方
法の目的は、配線基板の導体端子と半導体装置の半田バ
ンプとの接合面積を縮小させることなく、半導体装置を
剥離した後の配線基板の導体端子に均一な薄い半田層を
残すことができ、配線基板へ別の半導体装置を取り付け
る工程の信頼性を向上できる半導体装置の取り外し方法
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明の半導体装置の取り外し方法
は、配線基板の導体端子に半導体装置の半田の突起電極
を溶接した状態で、少なくとも上記半導体装置と配線基
板の間の空間に、上記突起電極を包み込むように、硬化
時のヤング率が上記半田の突起電極のヤング率よりも大
きな樹脂を満たし、次に、上記樹脂を硬化させ、次に、
上記配線基板の破壊強度および上記樹脂の破壊強度より
も小さな外力によって、上記樹脂と半導体装置を上記配
線基板から剥離することを特徴としている。
【００１１】また、請求項２に記載の発明は、配線基板
の導体端子に半導体装置の半田の突起電極を溶接した状
態で、上記半導体装置を上記配線基板から剥離し、次
に、硬化時のヤング率が上記半田の突起電極のヤング率
よりも大きな樹脂を、上記配線基板の導体端子に残った
半田の突起電極を包み込むように、上記配線基板と突起
電極上に塗布し、次に、上記樹脂を硬化させ、次に、上
記配線基板の破壊強度および上記樹脂の破壊強度よりも
小さな外力によって、上記樹脂を上記配線基板から剥離
することを特徴としている。
【００１２】
【作用】請求項１に記載の発明によれば、上記樹脂の硬
化時のヤング率は上記半田のヤング率より大きいので、
上記樹脂と半導体装置を上記配線基板から剥離する時
に、上記樹脂は上記半田の突起電極をしっかりと包み込
んだ状態を維持する。このため、上記突起電極は、この
突起電極と配線基板の導体端子との界面付近で破断す
る。したがって、突起電極と導体端子との接合面積を、
突起電極と半導体装置の本体との接合面積よりも小さく
するというデザイン上の制約なしで、上記半導体装置を
剥離した後の配線基板の導体端子に均一な薄い半田層が
残るので、別の半導体装置の半田の突起電極を上記配線
基板の導体端子に良好に溶接することが可能になり、半
導体装置を取り外した後の配線基板へ別の半導体装置を
取り付ける工程の信頼性が向上する。したがって、半導
体装置の交換工程の歩留りを向上できる。
【００１３】また、上記発明によれば、突起電極と導体
端子との接合面積を突起電極と半導体装置との接合面積
よりも小さくするというデザイン上の制約の必要がない
ので、デザイン上の自由度が向上する。
【００１４】請求項２に記載の発明によれば、上記樹脂
の硬化時のヤング率は上記半田のヤング率より大きいの
で、上記配線基板の導体端子に残った半田の突起電極を
包み込む樹脂を上記配線基板から剥離する時に、上記樹
脂は、上記導体端子上に残った半田の突起電極のうち、
上記配線基板との界面付近よりも上記半導体装置側で破
断して導体端子上に残った突起電極をしっかりと包み込
んだ状態を維持する。
【００１５】このため、上記配線基板の導体端子との界
面付近よりも上記半導体装置側で破断して導体端子上に
残った突起電極は、上記樹脂の剥離時に、この突起電極
と配線基板の導体端子との界面付近で破断する。したが
って、突起電極と導体端子との接合面積を、突起電極と
半導体装置の本体との接合面積よりも小さくするという
デザイン上の制約なしで、上記半導体装置を剥離した後
の配線基板の導体端子に均一な薄い半田層が残るので、
別の半導体装置の半田の突起電極を上記配線基板の導体
端子に良好に溶接することが可能になり、半導体装置を
取り外した後の上記配線基板へ上記別の半導体装置を取
り付ける工程の信頼性が向上する。したがって、半導体
装置の交換工程の歩留りを向上できる。
【００１６】また、上記発明によれば、突起電極と導体
端子との接合面積を突起電極と半導体装置との接合面積
よりも小さくするというデザイン上の制約の必要がない
ので、デザイン上の自由度が向上する。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。
【００１８】請求項１に記載の発明の半導体装置の取り
外し方法の実施例を図１(Ａ)〜(Ｄ)を順に参照しながら
説明する。
【００１９】(Ａ) 図１(Ａ)に示すように、６mm□の不
良の半導体装置１の半田の突起電極である半田バンプ２
が配線基板３の導体端子５に溶接されている。すなわ
ち、上記半導体装置１は、フリップチップボンディング
法によって、配線基板３に取り付けられている。
【００２０】(Ｂ) 上記不良半導体装置１を上記配線基
板３から取り外すために、まず、上記半田バンプ２を包
み込むように、上記半導体装置１の本体９と配線基板３
との間の空間に、硬化時のヤング率が上記半田のヤング
率より大きなテフロン系樹脂４を満たす。このとき、図
１(Ｂ)に示すように、上記空間外に樹脂４がはみ出して
もよい。
【００２１】次に上記テフロン系樹脂４を１５０℃で約
２０分間加熱することで硬化させる。
【００２２】上記樹脂４と配線基板５との密着力は、配
線基板３および樹脂４の破壊強度よりも小さな力で配線
基板３から樹脂４を剥離できる程度に弱くしておく。
【００２３】(Ｃ) 次に、上記半導体装置１に、配線基
板３および樹脂４の破壊強度よりも小さな約４kgfの剪
断力を加えることによって、上記樹脂４と半導体装置１
を上記配線基板３から剥離する。上記樹脂４のヤング率
は、上記半田のヤング率よりも大きいので、上記剥離時
に、上記樹脂４は上記半田バンプ２をしっかりと包み込
んだ状態を維持する。このため、半田バンプ２は、半田
バンプ２と配線基板３の導体端子５との界面付近で破断
する。したがって、半田バンプ２の大部分は半導体装置
１および樹脂４と共に配線基板３から分離し、半田バン
プ２と導体端子５との接合面積を縮小することなく、図
１(Ｃ)に示すように、上記不良の半導体装置１を剥離し
た後の配線基板３の各導体端子５に均一な約２〜３μm
の厚さの薄い半田層６のみを残すことができる。
【００２４】(Ｄ) したがって、この後、図１(Ｄ)に示
すように、良品の半導体装置７の半田バンプ８を導体端
子５に良好に溶接できる。したがって、この実施例によ
れば、半田バンプ２と導体端子５との接合面積を半田バ
ンプ２と半導体装置１の本体９との接合面積よりも小さ
くするというデザイン上の制約なしで、不良品の半導体
装置１を取り外した後の配線基板３へ良品の半導体装置
７を取り付ける工程を信頼性の高いものにできる。した
がって、半導体装置の交換工程の歩留りが向上する。
【００２５】次に、請求項２に記載の発明の実施例を図
２(Ａ)〜(Ｅ)を順に参照しながら説明する。
【００２６】(Ａ) 図２(Ａ)に示すように、６mm□の不
良の半導体装置１１の半田の突起電極である半田バンプ
１２が配線基板１３の導体端子１５に溶接されている。
つまり、半導体装置１１は、フリップチップボンディン
グ法によって、配線基板１３に取り付けられている。
【００２７】(Ｂ) 次に、上記半導体装置１１に剪断力
を加えることによって、図２(Ｂ)に示すように、半導体
装置１１を配線基板１３から剥離する。この剥離時に、
上記半田バンプ１２は、配線基板１３側の先端付近で破
断するものと、半導体装置１１の本体２０側の根元付近
で破断するものとがある。
【００２８】したがって、上記剥離後に、上記配線基板
１３は、半田バンプ１２の一部である厚さ約２μm〜３
μmの薄い半田層１６が残った導体端子１５と、同じく
半田バンプ１２の一部である厚い半田層１９が残った導
体端子１５との両方が存在する。
【００２９】(Ｃ) 次に、図２(Ｃ)に示すように、上記
配線基板１３上に不均一に残った半田バンプ１２の一部
である半田層１６,１９を包み込むように、上記配線基
板１３および半田層１６,１９上に、硬化時のヤング率
が半田のヤング率より大きなテフロン系樹脂１４を塗布
する。
【００３０】次に、上記樹脂１４を１５０℃で約２０分
間加熱して、硬化させる。ここで、上記樹脂１４と配線
基板１３との密着力は、配線基板１３および樹脂１４の
破壊強度よりも小さな力で配線基板３から樹脂４を剥離
できる程度に弱くしておく。
【００３１】(Ｄ) 次に、配線基板１３および樹脂１４
の破壊強度よりも小さな約４kgfの剪断力によって、樹
脂１４を配線基板１３から剥離する。
【００３２】上記樹脂１４の硬化時のヤング率は、上記
半田のヤング率よりも大きいので、上記剥離時に、上記
樹脂１４は上記導体端子１５上に残った半田バンプ１２
の一部である厚い半田層１９をしっかり包み込んだ状態
を維持する。このため、上記厚い半田層１９は、厚い半
田層１９と導体端子１５との界面付近で破断する。した
がって、図２(Ｄ)に示すように、上記配線基板１３の各
導体端子１５上に均一な約２〜３μmの厚さの薄い半田
層１６のみを残すことができる。
【００３３】(Ｅ) したがって、この後、図２(Ｅ)に示
すように、良品の半導体装置１７の半田バンプ１８を導
体端子１５に良好に溶接できる。したがって、この実施
例によれば、不良品の半導体装置１１を取り外した後の
配線基板１３へ良品の半導体装置１７を取り付ける工程
を信頼性の高いものにできる。しかも、この実施例で
は、半田バンプ１２と導体端子１５との接合面積を、半
田バンプ１２と半導体装置１１の本体２０との接合面積
よりも小さくするというデザイン上の制約が不必要であ
り、デザイン上の自由度が増す。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１に記載の発明は、配線基板の導体端子に半導体装置の
半田の突起電極を溶接した状態で、少なくとも上記半導
体装置と配線基板の間の空間に、上記突起電極を包み込
むように、硬化時のヤング率が上記半田の突起電極のヤ
ング率よりも大きな樹脂を満たし、上記樹脂を硬化させ
るので、上記樹脂と半導体装置を上記配線基板から剥離
する時に、上記樹脂は上記半田の突起電極をしっかりと
包み込んだ状態を維持する。このため、上記突起電極
は、この突起電極と配線基板の導体端子との界面付近で
破断する。したがって、突起電極と導体端子との接合面
積を、突起電極と半導体装置の本体との接合面積よりも
小さくするというデザイン上の制約なしで、上記半導体
装置を剥離した後の配線基板の導体端子に均一な薄い半
田層が残すことができる。したがって、上記発明によれ
ば、別の半導体装置の半田の突起電極を上記配線基板の
導体端子に良好に溶接することが可能になり、半導体装
置を取り外した後の上記配線基板へ上記別の半導体装置
を取り付ける工程の信頼性を向上できる。したがって、
半導体装置の交換工程の歩留りを向上できる。
【００３５】また、上記発明によれば、突起電極と導体
端子との接合面積を突起電極と半導体装置の本体との接
合面積よりも小さくするというデザイン上の制約の必要
がないので、デザイン上の自由度が向上する。
【００３６】請求項２に記載の発明は、配線基板の導体
端子に半導体装置の半田の突起電極を溶接した状態で、
上記半導体装置を上記配線基板から剥離し、次に、硬化
時のヤング率が上記半田の突起電極のヤング率よりも大
きな樹脂を、上記配線基板の導体端子に残った半田の突
起電極を包み込むように、上記配線基板と突起電極上に
塗布し、上記樹脂を硬化させるので、上記配線基板の導
体端子に残った半田の突起電極を包み込む樹脂を上記配
線基板から剥離する時に、上記樹脂は、上記導体端子上
に残った半田の突起電極のうち、上記配線基板との界面
付近よりも上記半導体装置の本体側で破断した突起電極
をしっかりと包み込んだ状態を維持する。
【００３７】このため、上記配線基板の導体端子との界
面付近よりも上記半導体装置の本体側で破断した突起電
極は、この突起電極と配線基板の導体端子との界面付近
で破断する。したがって、突起電極と導体端子との接合
面積を、突起電極と半導体装置の本体との接合面積より
も小さくするというデザイン上の制約なしで、上記半導
体装置を剥離した後の配線基板の導体端子に均一な薄い
半田層を残すことができる。したがって、別の半導体装
置の半田の突起電極を上記配線基板の導体端子に良好に
溶接することができ、半導体装置を取り外した後の上記
配線基板へ上記別の半導体装置を取り付ける工程の信頼
性を向上できる。したがって、半導体装置の交換工程の
歩留りを向上できる。
【００３８】また、上記発明によれば、突起電極と導体
端子との接合面積を突起電極と半導体装置の本体との接
合面積よりも小さくするというデザイン上の制約の必要
がないので、デザイン上の自由度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１に記載の発明の実施例を説明する工
程図である。
【図２】 請求項２に記載の発明の実施例を説明する工
程図である。
【図３】 従来例の半導体装置の取り外し方法を説明す
る工程図である。
【図４】 破断した半田の突起電極が半導体装置の導体
端子上に残存した状態を示す図である。
【符号の説明】
１,１１,３１ 半導体装置 ２,１２,１８,３２,３８ 半田バンプ ３,１３,３３ 配線基板 ４,１４ 樹脂 ５,１５,３５ 導体端子 ６,１６,３６ 薄
い半田層 １９,３９ 厚い半田層 ９,２０,３４ 半
導体装置の本体
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−25145（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−168233（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−255032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−201627（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−209736（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−254345（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−257240（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−318947（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−326536（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−109838（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−146440（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 配線基板の導体端子に半導体装置の半田
    の突起電極を溶接した状態で、少なくとも上記半導体装
    置と配線基板の間の空間に、上記突起電極を包み込むよ
    うに、硬化時のヤング率が上記半田の突起電極のヤング
    率よりも大きな樹脂を満たし、 次に、上記樹脂を硬化させ、 次に、上記配線基板の破壊強度および上記樹脂の破壊強
    度よりも小さな外力によって、上記樹脂と半導体装置を
    上記配線基板から剥離することを特徴とする半導体装置
    の取り外し方法。
  2. 【請求項２】 配線基板の導体端子に半導体装置の半田
    の突起電極を溶接した状態で、上記半導体装置を上記配
    線基板から剥離し、 次に、硬化時のヤング率が上記半田の突起電極のヤング
    率よりも大きな樹脂を、上記配線基板の導体端子に残っ
    た半田の突起電極を包み込むように、上記配線基板と突
    起電極上に塗布し、 次に、上記樹脂を硬化させ、 次に、上記配線基板の破壊強度および上記樹脂の破壊強
    度よりも小さな外力によって、上記樹脂を上記配線基板
    から剥離することを特徴とする半導体装置の取り外し方
    法。
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