JPWO2009069577A1 - モールド除去方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このため、従来は、ICパッケージを開封する方法として、ICパッケージの半導体チップを封止している樹脂モールドに硝酸などの作用媒体を吹き付けることにより樹脂を除去している。また、ドライエッチング等も用いられている。
2 ワーク(加工対象物)
3 レーザ光源(レーザ光出射手段)
4 第1受光素子(出射光特性測定手段、出射光量測定手段)
5 第2受光素子(反射光特性測定手段の一部、反射光量測定手段の一部、受光素子)
6 遮蔽部材(反射光特性測定手段の一部、反射光量測定手段の一部)
6a 微小孔(孔部)
7 撮像素子(反射光特性測定手段、反射光量測定手段)
8 光学系
9 反射板
10 移動機構
11 制御部(制御手段)
14 凹レンズ
15 凸レンズ
16 ビームエキスパンダー
17 第1ビームサンプラー
18 第2ビームサンプラー
19 対物レンズ
21 保持部
22 駆動部
30 IC
31、60 ICチップ
32 配線部材
33、62 樹脂モールド
34 ICの上面
40 ガルバノスキャナ
61 キャビテイ
63 レーザによる大荒加工領域
64 レーザによる中荒加工領域
65 レーザによる小荒加工(仕上げ加工)領域
図1は、樹脂等のモールド除去に使用されるレーザ加工装置1の概略構成を模式的に示す図である。図2は、図1に示すワーク2がX方向で計測用レーザ光の焦点Fから外れた位置にあるときの状態を示す図である。
なお、加工用レーザ光および計測用レーザ光の光源を、それぞれ別個の専用光源とし、これらの光源を同軸に配置してもよい。その場合には、計測用レーザ光の出射光量を測定するための出射光量測定手段としての第1受光素子4を省略することができる。
また、レーザ加工装置1は、計測用レーザ光を反射する反射板9と、ワーク2を移動可能に保持する移動機構10と、レーザ加工装置1の各種の制御を行う制御部11とを備えている。反射板9は加工用レーザ光および計測用レーザ光の光軸方向で、レーザ光源3に対して、ワーク2よりも離れた位置に配置される。
また、本形態では、ワーク2に照射されるレーザ光の光軸方向を加工表面に対して垂直にしているが、角度をつけ斜めに照射しても実施可能である。
なお、加工用レーザ光および計測用レーザ光の光源を、それぞれ別個の専用光源とした場合は、計測用レーザ光の出力は安定したものとなる。
図3は、図1に示すワーク2のZ方向の位置と、第2受光素子5で測定される反射光量との関係を示すグラフである。
(補正光量)=(第2受光素子5での反射光量)/(第1受光素子4での出射光量)
そして、ワーク2のZ方向位置との関係で、この補正光量が極大となる点を特定し、その極大点に対応するワーク2のZ方向位置を測定することで、計測用レーザ光の焦点FのZ方向位置が検出される。
なお、加工用レーザ光および計測用レーザ光の光源を、それぞれ別個の専用光源とした場合は、計測用レーザ光の出力は安定したものとなるので、計測用レーザ光の出射光量に基づいて、第2受光素子5で測定された反射光量を補正する必要はない。
図4は、図1に示す反射板9で計測用レーザ光が反射されたときに撮像素子7で撮影される映像の一例を示す図である。
上述した形態では、ワーク2で反射された計測用レーザ光の反射光量は、第2受光素子5で測定されているが、計測用レーザ光の反射光量は、撮像素子7で測定されても良い。
また、計測用レーザ光の反射光量は、第2受光素子5と撮像素子7との両者で測定されても良い。ここで、撮像素子7に入射する反射光は、図5の線Hで示すように、反射光の中心部が一番明るく、中心部から離れるにしたがって次第に暗くなる。そして、撮像素子7で撮影される反射光の映像において、所定の閾値t以上の明るさを有する領域が反射光のスポットとして特定され、特定されたスポットの明るさの総和が撮像素子7で測定される計測用レーザ光の反射光量となる。また、第2受光素子5で反射光量が測定される場合と同様に、移動機構10でZ方向にワーク2を移動させながら、撮像素子7で計測用レーザ光の反射光量を測定して、ワーク2のZ方向位置との関係で、反射光量の極大点を特定することで、計測用レーザ光の焦点FのZ方向位置の検出が可能である。
図9は、加工対象物であるワークとして、例えば、ICを示したもので、図9(A)は、レーザ加工前のワークの断面の状態を、図9(B)は、レーザ加工途中のワークの断面状態を、図9(C)は、レーザ加工によりプラスチックモールドが開封されたワークの断面状態を示している。ICは、トランジスタ、ダイオード、抵抗、キャパシタなどのICチップ、ICチップを相互に電気的に接続する配線部材、および、ICチップを覆う樹脂モールドから構成されている。なお、本発明の加工対象であるワークとしては、ICチップに限らず、例えば、セラミックなどバルク材を混入した複合材料にも適用可能である。前記ICチップは、樹脂部材より反射率が高い。
図9(A)に示すように、IC30は、トランジスタ、ダイオード、抵抗、キャパシタなどのICチップ31、ICチップを相互に電気的に接続する配線部材32、および、ICチップ31を覆うプラスチックモールド33から構成されている。YAGレーザ(波長1064nm)、CO2レーザ(波長10.64μm)はICのモールド材料、基板用樹脂材料に吸収されるため型番マーキング等に多く利用されている。
一方、配線材料である銅、アルミの反射率を図10に示すと、YAGレーザでは銅、アルミ共に80%以上、CO2レーザでは95%以上と非常に高い反射率である。また、シリコン等からなるICチップ31もモールド材料にくらべてこれらのレーザ光をよく反射する。
なお、本発明の加工対象であるワークとしては、樹脂モールドに限らず、例えば、セラミックなどバルク材を混入した複合材料にも適用可能である。
今、図9(A)に示すIC30について、故障解析のため、ICチップ31の上方から開封するにあたり、IC30の上面34からレーザ加工を施すと、図9(B)および図9(C)に示すように、プラスチックモールド33が漸次除去されてICチップ31が露出、あるいは、それに近い状態までプラスチックモールド33の被覆が薄くなる。
図9に示すように、プラスチックモールド33の厚が大きい場合、照射された計測用レーザ光は、プラスチックモールド33に吸収され、比較的小さい光量の反射・散乱光が生ずる。加工が進行するとプラスチックモールド33からの反射・散乱光に加えプラスチックモールド33を透過したレーザがチップ31表面で反射・散乱される。これにより第2受光素子で受光する計測光量は増加する。プラスチックモールド33が無くなると反射率が比較的高いチップ31表面での反射・散乱光のみが計測されるため、計測光量は最大値を取る。この計測光量の変化を制御部11の加工状態検知手段でモニタすることで加工状態を把握することができる。
プラスチックモールド33の除去を、図9(C)のように完全に行う場合は図11の値Cで示す反射光量になるまで、また、図9(B)のように一部のプラスチックモールドを残す場合は図11の値Bで示す反射光量になるまで、レーザ加工を行う。なお、モールドは樹脂に限らずセラミックであっても良い。
まず、工程102において、移動機構によって、ワークをX、Y方向へ移動させて、レーザ光源から出射されるレーザ光が照射される位置にワークを配置する。次に、工程103において、レーザ光源から計測用レーザ光を出射し、工程104において、受光素子で出射光量、反射光量、又は反射光パターンを測定する。工程105において出射光量と反射光量から、補正光量を算出して記憶する。次に、工程106において、Z方向で計測用レーザ光の焦点位置を含む所定範囲にワークを配置して、各配置位置で出射光量および反射光量を測定したか否かを判断する。所定範囲で測定が行われていない場合には、工程115において、Z方向の所定範囲にワークを配置し、測定工程104へ戻る。所定範囲で測定が行われている場合には、工程107においてワークの各位置に対応する補正光量から近似曲線を作成し、ワークのZ方向位置との関係で補正光量が極大となる点を特定して、焦点FのZ方向位置を検出する。このときの計測用レーザ光の焦点のZ方向位置がそのY、Y方向におけるワークの高さを表している。次に、工程108において、ワーク高さとX,Y方向の測定位置を記憶する。工程109において、計測・加工を行うXY方向領域についてワーク高さの測定が終了したか判断し、測定が終了していなければ工程102へ戻る。測定が終了していれば、工程110において、前記焦点位置計測結果からワークの高さまたはモールド厚さ計測に適した焦点距離まで移動させる。次に、工程111において、モールドの残留厚さをモニタするため、レーザ光源から計測用レーザ光を出射し、出射光量、反射光量を計測する。工程111で測定した出射光量を用いて、工程112において、反射光量を正規化し補正値とし、また補正値とX,Y,Z方向の測定位置を記憶する。次に、工程113において、計測・加工を行うXY方向領域についてモールド残留厚さの測定が終了したか判断する。終了していなければ工程110へ戻る。工程114において補正値は全て残留モールド厚に応じて設定した設定値以上かを判断し、全て設定値以上であれば工程115において終了する。設定値以上でない補正値があれば、工程117において、各X,Y方向位置における補正値に応じて加工条件を設定する。工程118において加工条件を変更する。工程119において、変更した加工条件で加工を行うように設定されたX,Y座標及びワークの高さまたはモールド加工に適した焦点距離まで移動させる。工程120において、レーザ加工を行う。次に、工程120において、同一加工条件で行うように設定されたXY方向全領域について加工が終了したか判断する。終了していなければ工程119へ戻る。工程122において、補正値<設定値である全ての領域について加工が終了したか判断する。終了していなければ工程118へ戻り、終了していれば工程102へ戻る。
まず、工程202において、移動機構によって、ワークをX、Y方向へ移動させて、レーザ光源から出射されるレーザ光が照射される位置にワークを配置する。次に、工程203において、モールドの残留厚さをモニタするため、レーザ光源から計測用レーザ光を出射し、出射光量、反射光量を計測する。工程204において、測定した出射光量を用いて反射光量を正規化し補正値とする。また補正値とX,Y方向の測定位置を記憶する。工程205において、計測・加工を行うXY方向領域についてモールド残留厚さの測定が終了したか判断する。終了していなければ工程202へ戻る。工程206において、補正値は全て残留モールド厚に応じて設定した設定値以上か判断する。全て設定値以上であれば、工程207において、終了する。設定値以上でない補正値があれば、工程208において、ワークをX、Y方向へ移動させて、レーザ光源から出射されるレーザ光が照射される位置にワークを配置する。次に、工程209において、記憶した各X,Y方向位置における補正値に応じて加工条件を変更する。工程210において、レーザ加工する。工程211において、補正値<設定値である全ての領域について加工が終了したか判断する。終了していなければ工程208へ戻り、終了していれば工程202へ戻る。
よって、ICチップを損傷させることなく、プラスチックモールドを高速に開封処理可能である。また、ICサンプルが傾いて設置されている場合、あるいは、チップが傾いてモールド内に存在している場合でも、ICチップを損傷させることがない。
Claims (6)
- 計測用レーザ光の出射位置にモールド部材で覆われたICチップを設置する工程と、
前記モールド部材に計測用レーザ光を出射して該モールド部材への出射光量及び前記モールド部材からの反射光量を計測する工程と、
前記モールド部材からの前記反射光量を用いて該モールド部材の厚さを測定する工程と、
モールド部材への前記出射光量を用いてモールド部材からの前記反射光量を正規化した補正値を求め、該補正値と該モールド部材の厚さに応じて予め設定された設定値とを比較して、該モールド部材の高さ方向位置で除去すべきモールドの除去量を求める工程と、
前記モールド除去量に基づいてレーザ出射条件を変更して該モールド部材をレーザ除去する工程と、
を備えるモールド除去方法。 - 前記モールド部材に計測用レーザ光を出射して該モールド部材の高さ位置を測定する工程を備える請求項1に記載のモールド除去方法。
- 前記モールド部材の高さ位置方向の位置合わせを行う工程を備える請求項1に記載のモールド除去方法。
- 前記モールド部材の高さ位置合わせは、モールド部材の各位置に対応する補正光量から近似曲線を作成してモールド部材の位置方向の位置関係で補正光量が極大となるように焦点位置を検出して行われることを特徴とする請求項3に記載のモールド除去方法。
- 計測用レーザ光の出射位置にモールド部材で覆われたICチップを設置する工程と、
前記計測用レーザを出射して該モールド部材への前記出射光量及び該モールド部材からの前記反射光量をモールド部材の各位置で測定する工程と、
前記各位置で測定した前記出射光量と前記反射光量から補正光量を算出して前記モールド部材の高さ位置を測定する工程と、
前記モールド部材の高さ位置方向の位置合わせを行う工程と、
モールド部材への前記出射光量を用いてモールド部材からの前記反射光量を正規化した補正値を求め、該補正値と該モールド部材の厚さに応じて予め設定された設定値とを比較して、該モールド部材の高さ方向位置で除去すべきモールドの除去量を求める工程と、
前記モールド除去量に基づいてレーザ出射条件を変更して該モールド部材をレーザ除去する工程と、
を備えるモールド除去方法。 - 前記モールド部材の高さ位置合わせは、モールド部材の各位置に対応する補正光量から近似曲線を作成してモールド部材の位置方向の位置関係で補正光量が極大となるように焦点位置を検出して行われることを特徴とする請求項5に記載のモールド除去方法。
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