(57)【要約】【課題】樹脂封止された半導体デバイスの開封装置の装置本体から、薬液を噴出吸引する開封処理部を分離して任意の作業位置で基板上の半導体デバイスを開封できるようにする。【解決手段】半導体デバイスの封止樹脂を開封するための薬液を調合、供給および回収する設備を備えた装置本体から分離されたヘッド１２に、薬液を吸引する薬液排出口１４や薬液噴出ノズル１５、パッキン１１等を保持させて、薬液噴出ノズル１５等をフレキシブルチューブ１６、１７によって装置本体に接続する。実装基板Ｂ１  上の周辺部品Ａ１  等と干渉しない位置にヘッド１２を搬送し、パッキン１１を半導体デバイスＤ１  の封止樹脂Ｓ１  に当接して薬液を噴出し、開封作業を行うことができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂封止された半導体デバイスを開封するための薬液を調合、供給および回収する薬液供給回収ラインを有する装置本体と、前記薬液を前記半導体デバイスの封止樹脂に向かって噴出し、吸引する開封処理部とを備えており、
前記開封処理部が、前記装置本体から分離されて任意の作業位置に移動自在である可動保持手段と、前記可動保持手段に保持されたパッキンと、前記パッキンの開口に向かって配設された薬液噴出ノズルおよび薬液排出口からなる薬液噴出吸引手段と、前記薬液噴出吸引手段を前記装置本体の前記薬液供給回収ラインに接続するためのフレキシブルチューブを有することを特徴とする樹脂封止された半導体デバイスの開封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスが故障した際に、半導体チップ等を封止している封止樹脂を取り除いて、目的とする箇所の半導体チップ等の表面や、半導体デバイスの形態によっては半導体チップ等の裏面を露出させて不良解析のための検査あるいは品質チェック等を行うための、樹脂封止された半導体デバイスの開封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、故障が生じた電子機器はそのエラー内容より、どこに原因が存在しているか検査される。その故障原因が電子機器に搭載の半導体デバイスであった場合は、実装基板より取り外され、単独にてＬＳＩテスターなどで詳細に検査される。その結果半導体デバイス内に故障原因があると判明した場合、その半導体デバイスのチップ表面（もしくは裏面）を開封し、エミッション顕微鏡による観察や、ＩＲ−ＯＢＩＯＲＣＨ法による解析など、各種解析技術を駆使して故障原因を調査することになる。
【０００３】
または、実装基板に実装されたままで半導体デバイスのチップ表面（もしくは裏面）を電気的接続を阻害せず開封し、実装基板上で動作させ、同様に各種解析技術を駆使して故障原因を調査することになる。
【０００４】
ここで、半導体デバイスのチップ表面等を露出させる方法としては、従来より、公知文献“発煙硝酸を使用したＩＣ／ＬＳＩの開封作業”第２４回日科技連信頼性・保全性シンポジウム発表報文集、ｐｐ．３９９−４０４、特公平５−６３０１４号公報、特開平１１−３４０２５９号公報および特開２０００−３２３５０６公報等に開示されているような開封装置を用い、半導体チップを露出させる方法がとられている。
【０００５】
図７は上記文献による開封装置の一例を示すもので、半導体デバイスの封止樹脂の一部を溶解除去するための薬液を貯蔵する試薬ビン１０１、試薬ビン１０１から配管１０２を通って供給された薬液を一時的に溜める薬液溜１０３、配管１０２を流れる薬液を加熱する加熱手段１０４、薬液溜１０３から開封部１０５へ薬液を供給し、半導体デバイスＤ０  に噴出された薬液を吸引して薬液溜１０３に戻す薬液循環経路１０６、１０７等を有する。
【０００６】
図８は、この装置の開封部１０５の構成を説明するもので、エポキシ系の封止樹脂Ｓ０  で封止されている実装基板Ｂ０  上の半導体デバイスＤ０  に、半導体チップＴ０  の表面とほぼ同じ広さの大きさの穴１１１ａがあけられたパッキン１１１を間に挟み、サンプル押さえ１１２により押さえ込み、薬液噴出部１１３を密封する。封止樹脂Ｓ０  を溶かす薬液としては発煙硝酸もしくは発煙硝酸と濃硫酸との混合液、または発煙硫酸もしくは発煙硝酸と発煙硫酸との混合液を用い、薬液排出口１１４からポンプなどで引くことで薬液噴出部１１３を減圧し、薬液噴出ノズル１１５から薬液を封止樹脂Ｓ０  に吹き付け、封止樹脂Ｓ０  の一部を除去する構造になっている。
【０００７】
このような装置を用いることなく半導体デバイスのチップ表面を露出させる従来方法としては、手作業で薬液を垂らし、封止樹脂を取り除く方法がある。例えば図９に示すように、初めに、エポキシ系の封止樹脂Ｓ０  で封止されている半導体デバイスＤ０  に、半導体チップＴ０  の表面相当の大きさの部分を残し、使用する薬液に犯されない材質の保護テープ１２１で半導体デバイスＤ０  を覆う。場合によりドリルのような切削器１２２を用いて開封箇所にディンプル加工を施して、薬液溜め（封止樹脂除去部）Ｒ０  を形成する。そこにスポイト１２３等を用いて薬液の滴下を行い、封止樹脂Ｓ０  の一部を除去するという方法である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の開封装置を用いることで、大概の半導体デバイスや実装基板上のＣＯＢなどは開封できるが、開封装置に設置できない大きさのものなどには適用不可能である。例えば、実装基板が大きくて、開封装置の開封部のエリア内に実装基板が入らない場合や、入ったとしても目的の半導体デバイスが薬液噴出部に設置できない場合、または、背の高い部品などが実装基板に混載されており、目的の半導体デバイスを薬液噴出部に設置する際に障害となるような場合である。
【０００９】
このように、開封装置を用いて封止樹脂を取り除くことが不可能な場合は、前述の手作業による封止樹脂の除去がなされるが、この場合は、１個ずつ作業者が手作業で行うことになるため、電気的接続を阻害せず開封しようとすると、熟練の技が必要となり、また時間もかかってしまうという問題がある。
【００１０】
また、最近の半導体デバイスは多機能、高集積化が進み、それに伴い半導体デバイスを検査するテストカバレッジも１００％は不可能となっている。そのため、メーカーの機能チェック用テストで半導体デバイス単品をテストすると良品判定となるが、ユーザーの実装基板上では検査漏れなどの理由で正常に動作しないという場合や、半導体デバイス単品では良品判定となるが、メーカー保証内の使用方法であっても、ユーザー側の実装基板上では周辺回路部品の影響などで正常動作しないという場合も多々ある。
【００１１】
このような場合は、実装基板上で故障解析もしくは回路検証を実施しなくてはならず、実装基板の大きさや搭載されている他部品に影響されることなく、実装基板上で目的とする半導体デバイスを、簡単かつ効率的に、しかも電気的接続を阻害せず開封できる装置が必要である。
【００１２】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、開封装置の薬液噴出部等を開封装置本体とは分離して、独立させた非固定タイプとし、任意の作業場所に移動させて薬液を噴出・吸引できるようにすることで、実装基板の大きさや、混載されている他部品の大きさなどに影響を受けることなく簡単に半導体デバイスの封止樹脂を取り除くことを可能にする樹脂封止された半導体デバイスの開封装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の樹脂封止された半導体デバイスの開封装置は、樹脂封止された半導体デバイスを開封するための薬液を調合、供給および回収する薬液供給回収ラインを有する装置本体と、前記薬液を前記半導体デバイスの封止樹脂に向かって噴出し、吸引する開封処理部とを備えており、前記開封処理部が、前記装置本体から分離されて任意の作業位置に移動自在である可動保持手段と、前記可動保持手段に保持されたパッキンと、前記パッキンの開口に向かって配設された薬液噴出ノズルおよび薬液排出口からなる薬液噴出吸引手段と、前記薬液噴出吸引手段を前記装置本体の前記薬液供給回収ラインに接続するためのフレキシブルチューブを有することを特徴とする。
【００１４】
【作用】
開封装置の装置本体から開封処理部を分離して、フレキシブルチューブによって装置本体の薬液供給回収ラインに接続することで、任意の作業位置での開封処理を可能にする。これによって、実装基板に実装されたままで半導体デバイスの封止樹脂に薬液を噴出吸引する開封処理作業を自在に行うことが可能となり、実装基板の大きさや、混載されている周辺部品等に影響を受けることなく目標の半導体デバイスを開封し、実装基板上での故障解析や回路検証等を簡単に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は第１の実施の形態による樹脂封止された半導体デバイスの開封装置の主要部を示す。この開封装置の図示しない本体部（装置本体）は、前述の従来例と同様に、半導体デバイスの封止樹脂を溶解除去するための薬液を貯蔵する試薬ビン、試薬ビンから配管を通って供給された薬液を調合して一時的に溜める薬液溜、配管を流れる薬液を加熱する加熱手段、薬液溜から開封処理部へ薬液を供給し、噴出された薬液を吸引して薬液溜に戻す薬液循環経路等を含む薬液供給回収ラインを有する。
【００１７】
図１は、上記の開封装置本体から分離されて任意の作業位置へ搬送自在である非固定タイプの開封処理部の構成を説明するもので、複数の周辺部品Ａ１  を実装した実装基板Ｂ１  上でエポキシ系の封止樹脂Ｓ１  で封止されている半導体デバイスＤ１  の半導体チップＴ１  の表面とほぼ同じ広さの大きさの開口１１ａがあけられたパッキン１１を下端に保持する可動保持手段であるヘッド１２と、パッキン１１の開口１１ａから半導体デバイスＤ１  の封止樹脂Ｓ１  に向かって開口する薬液噴出部１３を有する。封止樹脂Ｓ１  を溶かす薬液としては発煙硝酸もしくは発煙硝酸と濃硫酸との混合液、または発煙硫酸もしくは発煙硝酸と発煙硫酸との混合液を用い、薬液排出口１４からポンプなどで引くことで薬液噴出部１３を減圧し、前記薬液排出口１４とともに薬液噴出吸引手段を構成する薬液噴出ノズル１５から薬液を封止樹脂Ｓ１  に吹き付けて、封止樹脂Ｓ１  の一部を除去する構造になっている。
【００１８】
半導体デバイスＤ１  にパッキン１１を当接し、薬液噴出部１３が密閉されるようにヘッド１２を押圧して開封作業を行う。まず、薬液排出口１４から排出（吸引）を開始し、薬液噴出部１３を減圧し、開封装置本体にて加温された薬液を薬液噴出ノズル１５から噴出させる。薬液排出口１４および薬液噴出ノズル１５と開封装置本体との接続には、ヘッド１２の内部配管１６ａ、１７ａを介して、使用する薬液に犯されない自由に曲げ伸ばし可能となるフレキシブルチューブ１６、１７を用いて、薬液の噴出時間と薬液温度を調整することで半導体デバイスＤ１  の開封を行う。フレキシブルチューブ１６、１７は、薬液の流れる様子が目視できる様に、透明もしくは半透明である方がよい。
【００１９】
実際は、半導体チップＴ１  の表面の大きさは各種あるため、図２に示すように、チップ表面に合わせた開口２１ａを有するパッキン２１に接続構造２１ｂを持たせて取り外し自在とし、様々な大きさの半導体チップ表面にも対応可能とする。すなわち、パッキン２１の中にナットのようなねじ切りされたものを埋設しておき、開口２１ａの大きさを種々変更したパッキン２１を用意しておくことで、多種多様な大きさの半導体チップに対応できるようにする。
【００２０】
また、開封作業を行うにあたり、薬液による被開封半導体デバイス以外の周囲への損傷を防ぐため、従来より手作業による開封に行われているマスキング作業は行った方がよい。
【００２１】
図３は第２の実施の形態による開封装置の開封処理部を示す。本発明の非固定タイプの開封処理部を手で持って作業した場合、薬液飛散による人体への被害が考えられる。そこで、図３に示すようなヘッド１２の下端の接続構造３１ｂを有するパッキン３１の開口３１ａを、周辺部品Ａ３  を搭載した実装基板Ｂ３  に押圧した状態で半導体デバイスＤ３  の半導体チップＴ３  を封止する封止樹脂Ｓ３  に向かって薬液を噴出した際の、薬液の飛散を防止するための薬液飛散防止カバー３８を設けることで作業者への危険性を回避する。薬液飛散防止カバー３８は、中の様子がわかるように透明な材質が望ましい。また当然、使用する薬液に犯されることのない材質のものを使用する。ヘッド１２、薬液噴出部１３、薬液噴出ノズル１５、フレキシブルチューブ１６、１７等は第１の実施の形態と同様であるから同一符号で表わし、説明は省略した。
【００２２】
さらには、グローブボックスのような隔離した中で開封作業を行うと、より安全性が向上するので好ましい。
【００２３】
図４は第３の実施の形態を示すもので、これは、第２の実施の形態と同様の薬液飛散防止カバー４８を設け、周辺部品Ａ４  を搭載した実装基板Ｂ４  と薬液飛散防止カバー４８の間からの薬液飛散による人体への影響軽減策として、ある程度柔軟性があり耐薬品性のあるゴムなどを、密閉用パッキン４９ａとして取り付け、半導体デバイスＤ４  の半導体チップＴ４  を封止する封止樹脂Ｓ４  のまわりの処理空間を完全に外部と遮蔽する。
【００２４】
薬液として発煙硝酸や濃硫酸、発煙硫酸を用いる場合は薬液の蒸気が出てくるので、薬液飛散防止カバー４８に排気口４９ｂを設け、外に排気ファンなどを用意して蒸気を外部に排気することで人体への影響を無くする。
【００２５】
その際、排気口４９ｂと外に用意する排気ファンなどとは、使用する薬品の蒸気に犯されることのない自由に曲げ伸ばし可能なフレキシブルチューブ４９ｃで接続する。
【００２６】
このフレキシブルチューブ４９ｃも、蒸気が凝集して液体となった場合を考慮し、安全性の面から透明もしくは半透明である方がよい。
【００２７】
封止樹脂の開封の際は、噴出させる薬液の温度を６０℃前後に加温し、被開封半導体デバイスも同様温度に加温しておくことが望ましいとされている。しかし、実装基板上においては、被開封半導体デバイスのみの加温は実質難しく、また、周囲の基板温度が上がると薬液による周囲の損傷が生じやすくなり、電気的接続が損なわれる可能性も考えられる。
【００２８】
そこで、図５に示すように、薬液飛散防止カバー４８に冷却空気導入口４９ｄを設け、半導体デバイスＤ４  以外の部分は冷やすようにして、薬液で漏れた場合の反応速度を遅くなるようにし、周囲の損傷をより低減するようにするとよい。
【００２９】
冷却空気導入口４９ｄへは、使用する薬品で犯されることのない自由に曲げ伸ばし可能なフレキシブルチューブ４９ｅを接続し、外に用意したファンなどと接続して外気を導入する。
【００３０】
図６は第４の実施の形態を示す。本発明による非固定タイプの開封処理部は、使用する薬液に犯されない自由に曲げ伸ばし可能な透明もしくは半透明なフレキシブルチューブで開封装置本体と接続され、任意の箇所の開封作業に適用可能なことを最大の特徴としているが、開封作業を行うに当たり必ずしも手で持ったまま実施する必要はない。
【００３１】
そこで図６に示すように、開封処理部のヘッド１２を、支持台６１に固定されたスタンド６２に配設された固定ジグにより一時的に固定することで、ハンズフリー状態での開封作業も可能にする。作業者は、支持台６１上に設置された周辺部品Ａ５  を含む実装基板Ｂ５  上の半導体デバイスＤ５  から離れたところで開封装置本体を操作し、パッキン５１を半導体デバイスＤ５  に当接し薬液飛散防止カバー５８内に冷却空気導入口５９ｄから冷気を導入し、かつ排気口５９ｂから排気を開始したうえで、開封作業を実施する。
【００３２】
スタンド６２には実装基板Ｂ５  へある程度のテンションがかけられる構造を有しているものがより好ましい。
【００３３】
本発明の実施態様は以下の通りである。
【００３４】
本発明の樹脂封止された半導体デバイスの開封装置は、樹脂封止された半導体デバイスを開封するための薬液を調合、供給および回収する薬液供給回収ラインを有する装置本体と、前記薬液を前記半導体デバイスの封止樹脂に向かって噴出し、吸引する開封処理部とを備えており、前記開封処理部が、前記装置本体から分離されて任意の作業位置に移動自在である可動保持手段と、前記可動保持手段に保持されたパッキンと、前記パッキンの開口に向かって配設された薬液噴出ノズルおよび薬液排出口からなる薬液噴出吸引手段と、前記薬液噴出吸引手段を前記装置本体の前記薬液供給回収ラインに接続するためのフレキシブルチューブを有することを特徴とする。
【００３５】
前記開封装置は、前記可動保持手段を一時的に固定するための固定ジグおよび前記固定ジグを支持するスタンドを備えているとよい。
【００３６】
前記可動保持手段は、開口の大きさの異なるパッキンを選択して取り付けるためのパッキン接続構造を有するとよい。
【００３７】
前記可動保持手段は、薬液の飛散を防ぐために前記薬液噴出吸引手段を包囲する薬液飛散防止カバーを有するとよい。
【００３８】
前記薬液飛散防止カバーに、密封用パッキンと排気口が設けられているとよい。
【００３９】
前記薬液飛散防止カバーに冷却空気導入手段が設けられているとよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００４１】
実装基板の大きさや搭載されている他部品に影響されることなく、装置本体から分離された薬液噴出ノズルや薬液噴出部およびパッキン等を含む開封処理部を任意の作業位置へ移動させて開封作業を効率的に行うことができる。
【００４２】
マスキング、切削器によるディンプル加工、薬液の滴下、というような慣れと熟練が要求される手作業を必要とすることなく、薬液を噴出させる時間と温度を制御することで、実装基板上のどのような場所の半導体デバイスも、電気的接続等を阻害せず簡単に封止樹脂を除去し、半導体デバイスを開封できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による開封処理部の構造を示す模式図である。
【図２】多種多様な大きさの半導体チップ表面に対応させるため、開口の大きさを変えたパッキンを接続する接続構造を備えた、第１の実施の形態の一変形例による開封処理部の構造を示す模式図である。
【図３】第２の実施の形態による開封処理部の構造を示す模式図である。
【図４】第３の実施の形態による開封処理部の構造を示す模式図である。
【図５】冷却空気導入口を備えた、第３の実施の形態の一変形例による開封処理部の構造を示す模式図である。
【図６】第４の実施の形態による開封処理部の構造を示す模式図である。
【図７】一従来例による封止樹脂の開封装置を説明する図である。
【図８】図７の開封装置の開封処理部を説明する図である。
【図９】手作業による封止樹脂開封方法を示す図である。
【符号の説明】
１１、２１、３１、４１、５１    パッキン
１２    ヘッド
１３    薬液噴出部
１４    薬液排出口
１５    薬液噴出ノズル
１６、１７、４９ｃ、４９ｅ    フレキシブルチューブ
３８、４８、５８    薬液飛散防止カバー
４９ａ    密閉用パッキン
４９ｂ、５９ｂ    排気口
４９ｄ、５９ｄ    冷却空気導入口
６１    支持台
６２    スタンド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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