JP5989730B2 - プラスチックモールドされた半導体集積回路パッケージの開封方法及びプラスチックモールドされた半導体集積回路パッケージの開封装置 - Google Patents

プラスチックモールドされた半導体集積回路パッケージの開封方法及びプラスチックモールドされた半導体集積回路パッケージの開封装置 Download PDF

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Description

本発明は、半導体集積回路のように、プラスチックによりパッケージされたサンプルの開封をするための開封方法に係り、特に薬液により当該パッケージを開封する方法及びその開封装置に関する。
プラスチックによりモールドされた半導体集積回路パッケージ（以下「半導体装置」という）は、不良品の故障解析や良品の製造過程の状態の確認等のために、モールド用のプラスチックを融かし取り除き開封されることがある。
プラスチックによりモールドされた半導体集積回路パッケージの開封には、従来、硝酸、硫酸あるいはその混合液を使用していた。
不良解析のためにはモールド用のプラスチックのみを溶解し、ボンディングワイヤやリードフレーム、パッケージ基板等のパッケージ基板に使用されている金属へのダメージは極力抑える必要がある。しかしながら、硝酸、硫酸あるいはその混合液を使用してパッケージを開封すると、硝酸、硫酸あるいはその混合液がボンディングワイヤ等のパッケージ基板に使用されている金属までも融かしてしまうという問題があった。
すなわち、従前、ボンディングワイヤにはＡｕ（金）、リードフレームにはＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）の合金を使用することが多かったため、酸化力の強い酸に対しても十分耐性があったが、最近では放熱性やコスト面からＣｕ（銅）やＡｇ（銀）のボンディングワイヤが開発されている。これらの金属は硝酸などに容易に溶解するため、硝酸、硫酸あるいはその混合液を使用してパッケージを開封すると、硝酸、硫酸あるいはその混合液がボンディングワイヤ等のパッケージ基板に使用されている金属までも融かしてしまい、不良解析に支障が起こるようになった。またモールド用のプラスチックも、より溶解しづらい材質のものが使用されるようになってきており、半導体装置の開封はより困難になってきている。
特開平６−２１１３０
そこで、本発明は、開封に使用する薬液によってボンディングワイヤ等のパッケージ基板に使用されている金属にダメージが与えられることを防止できるサンプルの開封方法および開封装置を提供する。
本発明の請求項１に係る発明は、プラスチックによりモールドされた半導体装置を開封するプラスチックモールド開封方法であって、モールドされた半導体装置は、酸を含む液体に金属を溶融させた薬液を使用して開封されることを特徴とする。
本発明の請求項２に係る発明は、金属は銅、銀その他の酸に溶解する金属であることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る発明は、薬液中において、金属が飽和率７０％以上の状態であることを特徴とする。
本発明の請求項４に係る発明は、金属の材質は、モールドされた半導体装置のボンディングワイヤの材質と同じであることを特徴とする。
本発明の請求項５に係る発明は、酸を含む液体は、硫酸溶液、硝酸溶液、又は硫酸と硝酸との混合溶液であることを特徴とする。
本発明の請求項６に係る発明は、薬液は、１０度から２５０度の間で使用されることを特徴とする。
本発明の請求項７に係る発明は、プラスチックによりモールドされた半導体装置を開封するプラスチックモールド開封装置であって、モールドされた半導体装置は、酸を含む液体に金属を溶融させた薬液を使用して開封されることを特徴とする。
本発明の請求項８に係る発明は、金属は銅、銀その他の酸に溶解する金属であることを特徴とする。
本発明の請求項９に係る発明は、薬液中において、金属が飽和率７０％以上の状態であることを特徴とする。
本発明の請求項１０に係る発明は、金属の材質は、モールドされた半導体装置のボンディングワイヤの材質と同じであることを特徴とする。
本発明の請求項１１に係る発明は、酸を含む液体は、硫酸溶液、硝酸溶液、又は硫酸と硝酸との混合溶液であることを特徴とする。
本発明の請求項１２に係る発明は、薬液は、１０度から２５０度の間で使用されることを特徴とする。
本発明によれば、開封に使用する薬液によってボンディングワイヤ等のパッケージ基板に使用されている金属にダメージが与えられることを防止できる。
本発明の実施形態によるプラスチックモールド開封装置の全体図を示したものである。 常温時の銅の溶解容量比を示したものである。 常温にて濃硫酸と発煙硝酸の混合比を変化させた場合の銀の溶解容量比を示したものである。 本発明の第１実施例による銅の溶解容量比を示した図である。 本発明の第２実施例による銀の溶解容量比を示した図である。 本発明の実施形態によるプラスチックモールド開封方法における薬液作成の一実施例を説明するためのフローチャートである。 常温における銅飽和率と銅溶解１２０分時の溶解容量比を示したものである。 本発明の実施形態によるプラスチックモールド開封装置における開封方法の一実施例を示したものである。 本発明の実施形態によるプラスチックモールド開封装置における開封方法の一実施例を示したものである。 本発明の実施形態によるプラスチックモールド開封装置における開封方法の一実施例を示したものである。 本発明の実施形態によるプラスチックモールド開封装置における開封方法の一実施例を示したものである。
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態によるプラスチックモールド開封装置の全体図を示したものである。
図１を参照すると、本発明の実施形態によるプラスチックモールド開封装置は、薬液収納容器１、薬液収納容器２、排液タンク３、配管４、５、３１、３２〜３５、３７、５４、排液管６、４２、４４、バルブ１１〜１８、３６、ポンプ２１〜２３、マニホールド３０、ステージ４０、サンプル４３、ＩＣチップ４３ａ、試料台５０、耐食性のブロック５０ａ、温度制御される金属ブロック５０ｂ、ゴムシール材５０ｃ、加熱ヒータ５０ｄ、カバー５１、気液分離器５２、チーズ５３、薬液貯蔵部６０、気液分離機５５、ポンプ室６１を有する。
薬液収納容器１及び薬液収納容器２は、配管４、３１及び配管５、３２を通じて薬液貯蔵部６０と接続される。配管３４はポンプ２１と配管３１とを接続する。配管３３はポンプ２２と配管３２とを接続する。配管３５はポンプ２３と薬液貯蔵部６０とを接続する。配管３５にはバルブ１８が配置される。配管３１における、配管３１とポンプ２１との合流地点よりも配管４側にはバルブ１１を設ける。配管３１における、配管３１とポンプ２１との合流地点よりも薬液貯蔵部６０側にはバルブ１２を設ける。配管３２における、配管３２とポンプ２２との合流地点よりも配管５側にはバルブ１３を設ける。配管３２における、配管３２とポンプ２２との合流地点よりも薬液貯蔵部６０側にはバルブ１４を設ける。
薬液収納容器１及び薬液収納容器２は、薬液貯蔵部６０へと一定量の薬液を供給する。供給する薬液量は、一定時間に一定量を供給するように設定可能である。
薬液としては、従来、銅ボンディングワイヤを保護する場合は硝酸と硫酸の混合液を使用し、薬液温度によって硝酸と硫酸の比率を変えていた。硝酸単独では、銅は容易に硝酸に溶けるが、硝酸に硫酸を加えた混合液には銅は溶けにくくなるためである。
図２は、常温時の銅の溶解容量比を示している。常温の濃硫酸と発煙硝酸の混合液２０ｍｌの中に、０．８ｍｍ径で１５ｍｍ長の銅線材を４本入れ、それぞれ３０分、６０分、９０分、１２０分で銅線材を１本ずつ取り出して銅線材の溶解体積を調査した結果である。発煙硝酸単独では１２０分で６０％の銅が溶解したが、濃硫酸を加えることにより銅線材の溶解を抑えることが出来ることを示している。
図３は、常温にて濃硫酸と発煙硝酸の混合比を変化させた場合の銀の溶解容量比を示したものである。常温にて濃硫酸と発煙硝酸の混合比を変えた溶解液を２０ｍｌ作成し、その中に０．８ｍｍ径で１５ｍｍ長の銀線材を４本入れ、それぞれ３０分、６０分、９０分、１２０分で銀線材を１本ずつ取り出して銀線材の溶解体積を調査した結果である。図３を参照すると、銀ボンディングワイヤの場合には、濃硫酸と発煙硝酸の比率を変えても、銀線材の溶解を抑えることが困難であることが分かる。
本発明の実施形態によるプラスチックモールド開封方法では、モールド用のプラスチックの除去処理を行う際、硝酸、硫酸もしくはこれらの混合液に金属を溶解させる。これにより、ボンディングワイヤ等のパッケージ基板に使用されている金属の溶解を抑制することが出来る。
硝酸、硫酸もしくはこれらの混合液に溶解させる金属に、保護したい金属と同じ種類の金属を溶解させると、ボンディングワイヤ等のパッケージ基板に使用されている金属の溶解を抑制する効果がより大きくなる。
（第１実施例）
金属を溶解させていない発煙硝酸１００％の薬液、銅を溶解した薬液、および、銀を溶解した薬液の３種類を、いずれも常温で使用した。
図４を参照すると、金属を溶解させていない薬液に比べて、銀を溶解した薬液では、銅線材が溶解する量が２／３に減少したことが分かる。また、銅を溶解した薬液を使用した場合では、銅線材は３％程度しか溶解しなかったことが分かる。
図７は常温時に発煙硝酸１００％の薬液２０ｍｌに銅を溶解させた場合の銅飽和率、すなわち、（銅の溶解量）／（飽和時の銅の溶解量）と、その条件において０．８ｍｍ径１５ｍｍ長の銅線材を入れ、１２０分経った後の溶解容量比を比較した結果である。銅飽和率が０％の状態は発煙硝酸に銅を溶かしていない状態、銅飽和率が１００％の状態は銅が飽和している状態を表している。図７を参照すると、銅飽和率を７０％以上にすると、銅の溶解容量比を１０％以下にすることができ、銅飽和率を９０％以上にすると、銅の溶解容量比を５％以下にすることができることが分かる。したがって、本実施例における薬液中においては、金属が飽和率７０％以上の状態になるようにしてもよい。
（第３実施例）
金属を溶解させていない濃硫酸１０％と発煙硝酸９０％の混合液、銅を溶解した薬液、および、銀を溶解した薬液の３種類を、いずれも常温で使用した。
図５を参照すると、金属を溶解させていない薬液に比べて、銅を溶解した薬液では、銀が溶解する量が減少したことが分かる。また、銀を溶解した薬液を使用した場合には、銀は３％程度しか溶解しなかったことが分かる。
図６は、本発明による飽和状態の金属溶解薬液作成の一実施例を説明するためのフローチャートである。
まず、半導体装置開封用薬液を用意する。半導体装置開封用薬液は、硝酸、硫酸あるいはその混合液であってもよい。
次に、半導体装置開封用薬液に金属を溶解させる。金属には、銅、銀を用いることができるが、その他の金属を用いてもよい。当該金属全部が溶解したら、更なる金属を追加して溶解させてもよい。飽和して金属が溶けずに残っている状態までこれを繰り返したところで金属溶解薬液の作成を終了してもよい。
この方法は一例であり、薬液には、保護したい金属と同じ種類の金属を溶解させてもよい。また、前述したとおり、金属が飽和率７０％以上の状態になったところで金属溶解薬液の作成を終了してもよい。
図８に、本発明の方法に使用するための半導体装置開封装置の例を示す。
本発明の方法に使用するための半導体装置開封装置においては、まず、溶解液溜めに導体装置開封用薬液を供給する（１）。半導体装置開封用薬液は、硝酸、硫酸あるいはその混合液であってもよい。
次に、溶解液溜めに金属を入れ、溶解温度まで加熱し、金属を溶解する（２）。当該金属を溶解する方法の詳細は、後述する。
金属は銅、銀、または、銅及び銀であってもよいし、保護したい金属と同じ種類の金属であってもよい。
そして、金属溶解後、サンプルの開封を行う（３）。サンプルの開封方法の詳細は、後述する。
最後に、開封が終了したら、金属溶解薬液を廃液する（４）。
上記（２）の過程においては、ポンプによって薬液を押し出す過程及び吸い戻す過程の繰り返しによって、金属を溶解してもよく、（３）の過程においては、ポンプによって金属溶解薬液を押し出す過程及び吸い戻す過程の繰り返しによって、サンプルを開封してもよい。
まず、図８および図９を参照すると、上蓋６２をステージ４０へ、金属片６４を薬液溜め部６３内へとセットし、薬液収納容器１の薬液の液量、装置の動作時間を操作パネルで設定する。
次に、加熱ヒータ５０ｄにおいて薬液を加熱する温度を操作パネルで設定する。
設定後、薬液収納容器１に薬液を入れ、装置をスタートさせると、バルブ１１が開けられ、ポンプ２１が、薬液収納容器１内の所定量の薬液を配管４を通って配管３４の途中まで吸い上げる。この時、バルブ１２は閉じられている。
その後、バルブ１１を閉じ、バルブ１２を開けて、ポンプ２１が、配管３４の途中まで吸い上げられた薬液を薬液貯蔵部６０に押し出し、薬液貯蔵部６０に薬液をためる。
ポンプ２１が１回に吸い上げる薬液の量は１ミリリットルであってもよい。したがって、必要となる薬液の量が２ミリリットルである場合には、この吸い上げを２回繰り返してもよい。また、１回に吸い上げる薬液の量は１ミリリットルより大きくてもよい。
そして、バルブ１８が開けられ、バルブ１２が閉じられた後、薬液貯蔵部６０にためられた薬液は、ポンプ２３によって、気液分離器５２及び配管３７を経由して、ステージ４０の中央穴から薬液溜め部６３内にある金属片６４に吹き当てられる。ポンプ２３の１回に吸い上げる薬液の量は、ポンプ２１のそれよりも大きくてもよい。
薬液は、吹き当てられた後、薬液の先端部分が薬液溜め部６３の両端部の穴から配管４２を通って気液分離器５５まで流れる。
続いてポンプ２３を逆転させると、配管４２にある薬液が吸い戻され、薬液溜め部６３の両端部の穴から金属片６４に吹き当てられる。このとき、薬液の先端部分が薬液溜め部６３の中央の穴から配管３７を通って気液分離器５２まで流れる。すなわち、この吸い戻しの過程でも薬液を金属片６４と接触させて、溶解を進める。
さらに、ポンプ２３を改めて正転し、上述と同様の方法で薬液を配管４２の途中の位置まで送りだす。
この動作を金属片６４が所定の量溶解するまで繰り返す。この動作の繰返し回数は、サンプルの状態、薬液の種類及び薬液の温度によって時間換算で設定すればよい。
このように薬液は、ポンプ２３で再度吸いこむことによって、耐食性ブロック５０ａの合流部まで吸い戻される。これと同様に、薬液を適時の回数金属片６４に接触するように押し出す過程及び吸い戻す過程を繰り返し、金属片６４を溶かす。したがって、行き来する薬液のみが金属片６４に接触して溶解させることになる。その際金属片６４に常に薬液が当っている状態となる。
設定した動作時間になった時に動作を停止させる。その際、廃液しない様に注意する。
次に、上蓋６２を外し、金属片６４を薬液溜め部６３から取り出す。図１０および図１１に示したとおり、サンプル４３を、開封面を下向きにして、ステージ４０へとセットし、薬液収納容器１の薬液の液量、装置の動作時間を操作パネルで設定する。
設定後、装置をスタートさせる。
薬液は、開封すべきサンプル４３が設置されたステージ４０の中央穴からサンプル４３の裏側に吹き当てられる。
薬液は、吹き当てられた後、薬液の先端部分が薬液溜め部６３の両端部の穴から配管４２を通って気液分離器５５まで流れる。
続いてポンプ２３を逆転させると、配管４２にある薬液が吸い戻され、開封すべきサンプル４３が設置されたステージ４０の両端部の穴からサンプル４３の裏側に吹き当てられる。このとき、薬液の先端部分が薬液溜め部６３の中央の穴から配管３７を通って気液分離器５２まで流れる。すなわち、この吸い戻しの過程でも薬液をサンプル４３と接触させて、開封を進める。
さらに、ポンプ２３を改めて正転し、上述と同様の方法で薬液を配管４２の途中の位置まで送りだす。
この動作をＩＣパッケージ樹脂が所定の量取り除かれるまで繰り返す。この動作の繰返し回数は、サンプルの状態、薬液の種類及び薬液の温度によって時間換算で設定すればよい。
このように薬液はサンプル４３の裏側を薬液の先端が一度通り過ぎるが、ポンプ２３で再度吸いこむことによって、耐食性ブロック５０ａの合流部まで吸い戻される。これと同様に、薬液を適時の回数サンプル４３に接触するように押し出す過程及び吸い戻す過程を繰り返し、サンプル４３の樹脂を溶かす。したがって、行き来する薬液のみがサンプル４３に接触してサンプル４３の樹脂を溶かすことになる。その際サンプル４３に常に薬液が当っている状態となる。
設定した動作時間が終了すると、薬液を押し出す過程及び吸い戻す過程の繰り返しによるサンプル４３の樹脂の開封作業は終了する。
このように、本装置によると、ポンプによって薬液を一定量ずつ吸い込んだり押し出したりすることで、容易に薬液に金属を溶解することができる。また、薬液に金属を溶解する過程を行う装置と同じ装置によって、金属が溶解された薬液をサンプルに接触させてモールドを溶かすことができるので、処理工程が簡便である。このように、本装置によると、ボンディングワイヤ等のパッケージ基板に使用されている金属にダメージを与えることなく、モールドの開封作業を行う過程をより容易にすることができる。
１…薬液収納容器１
２…薬液収納容器２
３…排液タンク
４、５、３１、３２〜３５、３７、５４…配管
６、４２、４４…排液管
１１〜１８、３６…バルブ
２１〜２３…ポンプ
３０…マニホールド
４０…ステージ
４３…サンプル
４３ａ…ＩＣチップ
５０…試料台
５０ａ…耐食性のブロック
５０ｂ…温度制御される金属ブロック
５０ｃ…ゴムシール材
５０ｄ…加熱ヒータ
５１…カバー
５２…気液分離器
５３…チーズ
６０…薬液貯蔵部
６２…上蓋
６３…薬液溜め部
６４…金属片

Claims (8)

  1. プラスチックによりモールドされた半導体装置を開封するプラスチックモールド開封方法であって、
    前記モールドされた半導体装置は、酸を含む液体に金属を溶解させた薬液を使用して開封され、
    前記金属の材質は、
    前記モールドされた半導体装置のボンディングワイヤの材質と同じであることを特徴とするプラスチックモールド開封方法。
  2. プラスチックによりモールドされた半導体装置を開封するプラスチックモールド開封方法であって、
    前記モールドされた半導体装置は、酸を含む液体に金属を溶解させた薬液を使用して開封され、
    前記金属は銅又は銀であり、
    前記モールドされた半導体装置のボンディングワイヤの材質は銅又は銀であることを特徴とするプラスチックモールド開封方法。
  3. 前記薬液中において、
    前記金属が飽和率７０％以上の状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチックモールド開封方法。
  4. 前記酸を含む液体は、硫酸溶液、硝酸溶液、又は硫酸と硝酸との混合溶液であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチックモールド開封方法。
  5. プラスチックによりモールドされた半導体装置を開封するプラスチックモールド開封装置であって、
    前記モールドされた半導体装置は、酸を含む液体に金属を溶解させた薬液を使用して開封され、
    前記金属の材質は、
    前記モールドされた半導体装置のボンディングワイヤの材質と同じであることを特徴とするプラスチックモールド開封装置。
  6. プラスチックによりモールドされた半導体装置を開封するプラスチックモールド開封方法であって、
    前記モールドされた半導体装置は、酸を含む液体に金属を溶解させた薬液を使用して開封され、
    前記金属は銅又は銀であり、
    前記モールドされた半導体装置のボンディングワイヤの材質は銅又は銀であることを特徴とするプラスチックモールド開封装置。
  7. 前記薬液中において、
    前記金属が飽和率７０％以上の状態であることを特徴とする請求項５又は６に記載のプラスチックモールド開封装置。
  8. 前記酸を含む液体は、硫酸溶液、硝酸溶液、又は硫酸と硝酸との混合溶液であることを特徴とする請求項５又は６に記載のプラスチックモールド開封装置。
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