JP5793990B2 - 半導体パッケージの開封方法、及び半導体パッケージの検査方法 - Google Patents
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また、第2の従来技術では、レーザーを使用するための特殊な設備を予め準備しなければならないという問題がある。
第1の工程:前記半導体パッケージの開封前の電気的接続の状態を実質的に変えずに、電気的検査を行う。
第2の工程:前記半導体パッケージの開封前の電気的接続の状態を実質的に変えずに、外観観察を行う。
第3の工程:プリント基板から半導体素子を取り離して、前記半導体素子および前記プリント基板の少なくとも一方の外観観察を行う。
第4の工程:プリント基板から半導体素子を取り離して、前記半導体素子および前記プリント基板の少なくとも一方の表面に存在する成分の分析を行う。
第5の工程:プリント基板から半導体素子を取り離し、更に切断、研磨又は掘削加工を行い、前記半導体素子および前記プリント基板の少なくとも一方の内部構造の観察および構成成分の分析の少なくとも一方を行う。
処理対象となる半導体パッケージの種類は特に限定されず、半導体素子、接続端子または接続線、実装基板(リードフレームやインターポーザ)などを含み、これらがエポキシ樹脂硬化物で封止された形態であればよい。例えば半導体素子と実装基板とをワイヤボンディングによって接続し、トランスファーモールドによって封止する方式や、半導体素子を実装基板上にフリップチップ実装し、半導体素子と実装基板の隙間に封止樹脂(アンダーフィル材)を充填する方式、複数の半導体素子を実装基板上に実装した後に封止する方式、これらの半導体パッケージをさらに複数積層、接続したのち接続部を樹脂で封止する方式が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記半導体パッケージの封止樹脂を分解および溶解させるための処理液は、特定触媒と有機溶剤とを含む。特定触媒は、アルカリ金属化合物を含む触媒である。本発明で使用される処理液は、エポキシ樹脂硬化物のエーテル結合開裂のための触媒として作用する前記特定触媒と有機溶剤とを必須成分として含むものであればよく、本発明の効果が得ることができる範囲で、これらの化合物以外に任意の化合物が併用されていてもよいし、不純物が含まれていてもかまわない。
特定触媒は、アルカリ金属化合物を含む。アルカリ金属化合物は、1種類のみでも、複数種のアルカリ金属化合物を組み合わせてもよい。
有機溶剤としては、前記特定触媒の少なくとも一部の量が溶解することができるものであれば特に限定されない。前記特定触媒がアルカリ金属化合物の塩のようにイオン性触媒である場合には、イオン性触媒の溶解性の観点から、アミド系溶剤、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤の中から選ばれる1種以上を好ましく用いることができるが、これらに限定されることはなく、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、フェノール類、アセタール、脂肪酸、酸無水物、エステル、窒素化合物、硫黄化合物(ジメチルスルホキシドなど)等の溶剤や、2以上の官能基を持つ溶剤(エステルとエーテル、アルコールとエーテルなど)も用いることができる。
前記処理液の接触角は、公知の接触角測定装置を用い、液滴法によってエポキシ樹脂硬化物表面の接触角を室温(25℃)の条件下で測定したときの値である。
半導体パッケージに、上記の処理液を付与する方法は特に限定されず、処理液中に半導体パッケージを浸漬することによって行ってもよいし、スプレーなどによって処理液を半導体パッケージに吹き付けてもよい。処理液は、撹拌機、ポンプ、気体の吹き込みなどによって撹拌してもよいし、また、浸漬処理を行う場合には、超音波により振動を与えながら処理を行うこともできる。
また半導体パッケージの乾燥は、室温において数時間放置してもよいし、半導体素子の金属が著しく劣化しない範囲であれば乾燥機で加熱乾燥してもよい。
洗浄、乾燥が終了した開封済み半導体パッケージは、目的に応じて適切な手段で検査、観察、分析することができる。接続端子部分にテスターや各種測定装置を接続して、半導体素子を動作させる電気的な試験や、樹脂が除去された半導体素子の回路面や接続端子近傍の観察、分析が可能である。
第1の工程:前記半導体パッケージの開封前の電気的接続の状態を実質的に変えずに、電気的検査を行う。
第2の工程:前記半導体パッケージの開封前の電気的接続の状態を実質的に変えずに、外観観察を行う。
第3の工程:前記プリント基板から前記半導体素子を取り離して、前記半導体素子および前記プリント基板の少なくとも一方の外観観察を行う。
第4の工程:前記プリント基板から前記半導体素子を取り離して、前記半導体素子および前記プリント基板の少なくとも一方の表面に存在する成分の分析を行う。
第5の工程:プリント基板から半導体素子を取りし、更に切断、研磨又は掘削加工を行い、前記半導体素子および前記プリント基板の少なくとも一方の内部構造の観察および構成成分の分析の少なくとも一方を行う。
前記外観観察としては、金属顕微鏡、蛍光顕微鏡等の光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、走査型イオン顕微鏡(SIM)等を用いて、半導体素子および/またはプリント基板の回路面や、これらの接続端子部分を観察したり、回路面に付着した異物、絶縁破壊痕、イオンマイグレーション等によって生じた配線や接続端子の絶縁劣化痕の形状の観察したりすることが挙げられる。
これらの電気的検査、外観観察、及び成分の分析は、適宜これらの方法を組み合わせて実施してもよい。
処理対象となる半導体パッケージは、近年ファインピッチ化が進むフリップチップ接続方式の一例として、図1に示すCOF(Chip on Film)実装された半導体パッケージを使用した。COFでは、プリント基板としてのポリイミド製のフレキシブル基板(FPC)2上に、半導体素子1がフリップチップ実装されている。基板2側のSnめっきされたCu配線3と半導体素子1側のバンプ(接続端子)4とがAu/Snの共晶(不図示)によって接続されている。なお、本実施例では、バンプ4はAuで形成されたものを使用したが、AuめっきしたCuから形成されたものやハンダを用いる場合もある。
エポキシ当量160のビスフェノールF型液状エポキシ樹脂(東都化成株式会社製商品名YDF−8170C)80質量部、エポキシ当量140のナフタレン型エポキシ樹脂(大日本インキ工業株式会社製商品名HP−4032D)20質量部、硬化剤として環状酸無水物(ジャパンエポキシレジン株式会社商品名エポキュアYH306)135質量部、硬化促進剤として2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製商品名2E4MZ)1質量部、カップリング剤としてγ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(チッソ株式会社製商品名サイラエースS510)1質量部を配合し、らいかい機にて混練分散した後、真空脱泡して液状エポキシ樹脂組成物を調整した。
調整した液状エポキシ樹脂組成物を上記隙間にディスペンス方式でアンダーフィルした後、150℃、120分間加熱処理して硬化することで作製した。
実施例として表1に示す各成分を用い、アミド系、ケトン系、エーテル系、又はアルコール系の各有機溶剤中、アルカリ金属化合物が6%含有される処理液を調製した。アルカリ金属化合物は乾燥処理してから使用した。アルカリ金属化合物の乾燥処理は、300℃の乾燥機中で1時間加熱して行った。乾燥後の水分量をカールフィッシャー滴定法により測定した結果、それぞれ1.0%〜2.0%であった。
これらの処理液の中にはアルカリ金属化合物が完全には溶解しきれず、処理液を槽内に静置したときに、槽の底に沈殿しているものもあった。調製した処理液の粘度は、1.0mPa・s〜10mPa・s程度であった。
これらの処理液10gを試験管にとり、有機溶剤の場合はオイルバス中で150℃、水溶液の場合はウォーターバス中で80℃、発煙硝酸および混酸の場合はオイルバスで100℃に保持したのち半導体パッケージを投入した。これらの工程は全て大気圧下で行った。1時間後に半導体パッケージを取り出し、洗浄、乾燥した。
乾燥後、半導体パッケージのFPCを剥離して取り除き、半導体素子の回路面上、特に接続端子間の狭いギャップ部分を蛍光顕微鏡で観察することで、封止樹脂の溶解状態を判断した。溶解状態は、図2に示す以下の基準に従って評価した。
5:すべて溶解(図2(e))
4:ほぼ溶解(図2(d))
3:半分溶解(図2(c))
2:一部溶解(図2(b))
1:溶解せず(図2(a))
処理後の半導体パッケージを顕微鏡で観察し、半導体素子の回路面、数百〜千数百箇所ある接続端子およびFPCの配線について、半導体素子の損傷の状態を、以下の基準に従って評価した。下記基準は、図3の状態を参照して判断した。
なお一般的にFPCは可視光領域で透過性を有するため、半導体パッケージからFPCを剥離することなく、FPCを介して半導体素子の回路面および接続端子部分を観察することができる。
4:接続端子、配線の一箇所以上3割未満に腐食がみられた
3:接続端子、配線の約半分(3割以上〜7割未満)に腐食がみられた
2:接続端子、配線の7割以上〜9割未満に腐食がみられた
1:ほぼすべての接続端子、配線(9割以上)に腐食がみられた
2 基板(フレキシブル基板FPC)
3 配線(SnめっきCu配線)
4 接続端子(Auバンプ)
5 エポキシ樹脂硬化物
6 ソルダレジスト
Claims (9)
- プリント基板に半導体素子が実装されエポキシ樹脂硬化物で封止された半導体パッケージに、アルカリ金属化合物を含む触媒と有機溶剤とを含む処理液を付与する工程を有する、前記半導体パッケージから前記エポキシ樹脂硬化物を除去して前記半導体パッケージを開封する半導体パッケージの開封方法。
- 前記アルカリ金属化合物が、アルカリ金属塩である請求項1に記載の半導体パッケージの開封方法。
- 前記アルカリ金属塩が、アルカリ金属のリン酸類の塩である請求項2に記載の半導体パッケージの開封方法。
- 前記有機溶剤が、アルコール系溶剤である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の半導体パッケージの開封方法。
- 前記アルコール系溶剤がモノアルコールである請求項4に記載の半導体パッケージの開封方法。
- 前記処理液を付与してからエポキシ樹脂硬化物を除去するまでを、大気圧下で行う請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の半導体パッケージの開封方法。
- 前記処理液を付与してからエポキシ樹脂硬化物を除去するまでを空気中で行う場合には、前記処理液の温度を250℃以下、不活性気体中で行う場合には前記処理液の温度を300℃以下とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の半導体パッケージの開封方法。
- 前記エポキシ樹脂硬化物を除去した後の半導体パッケージは、検査、観察、又は分析可能な半導体素子を含んでいる請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の半導体パッケージの開封方法。
- 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の半導体パッケージの開封方法を用いて、前記半導体パッケージからエポキシ樹脂硬化物を除去した後、下記第1〜第5の工程のうちの少なくとも1工程を行う、半導体パッケージの検査方法。
第1の工程:前記半導体パッケージの開封前の電気的接続の状態を実質的に変えずに、電気的検査を行う。
第2の工程:前記半導体パッケージの開封前の電気的接続の状態を実質的に変えずに、外観観察を行う。
第3の工程:プリント基板から半導体素子を取り離して、前記半導体素子および前記プリント基板の少なくとも一方の外観観察を行う。
第4の工程:プリント基板から半導体素子を取り離して、前記半導体素子および前記プリント基板の少なくとも一方の表面に存在する成分の分析を行う。
第5の工程:プリント基板から半導体素子を取り離し、更に切断、研磨又は掘削加工を行い、前記半導体素子および前記プリント基板の少なくとも一方の内部構造の観察および構成成分の分析の少なくとも一方を行う。
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