JP6314278B1 - Package disassembly method and bonding failure detection method - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的安全に、かつ、半導体素子を損傷させずに、半導体素子のパッドとリードを接続するＡｕワイヤを除去することのできる半導体素子のパッケージ解体方法を提供する。【解決手段】パッケージ１０のリード２と半導体素子１のパッドを接続するＡｕワイヤ３にリード２を介して電源８の正の電極を接続し、ノズル５に負の電極を接続して電圧を印加しながら、ノズル５から濃硫酸と発煙硝酸の混酸を吐出してＡｕワイヤ３に接触させることにより、Ａｕワイヤ３を溶解させるＡｕ除去工程を行う。電圧が印加されていないとＡｕワイヤ３は溶解しない。【選択図】図１A method of disassembling a package of a semiconductor device capable of removing Au wires connecting pads and leads of the semiconductor device relatively safely and without damaging the semiconductor device. A positive electrode of a power supply 8 is connected to an Au wire 3 connecting a lead 2 of a package 10 and a pad of a semiconductor element 1 via the lead 2, and a negative electrode is connected to a nozzle 5 to apply a voltage. Meanwhile, an Au removing step for dissolving the Au wire 3 is performed by discharging a mixed acid of concentrated sulfuric acid and fuming nitric acid from the nozzle 5 and bringing it into contact with the Au wire 3. If no voltage is applied, the Au wire 3 does not melt. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体素子のパッケージ解体方法およびボンディング不良検出方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device package disassembly method and a bonding failure detection method.
パッケージに実装された半導体素子（チップ）は、信頼性評価等の試験で不良とされた場合に原因を解析されることがある。解析において、チップ外観の観察等のために、必要に応じて、チップを被覆するパッケージのモールドを、硝酸等の薬液やレーザーを使用して除去（開封）される（例えば特許文献１，２参照）。さらに、パッケージのリードと半導体素子のパッド（端子）とを接続するボンディングワイヤを除去することがある。 The cause of a semiconductor element (chip) mounted on a package may be analyzed when it is determined to be defective in a test such as reliability evaluation. In the analysis, if necessary, the mold of the package covering the chip is removed (opened) using a chemical solution such as nitric acid or a laser (for example, see Patent Documents 1 and 2). ). Further, the bonding wire connecting the package lead and the pad (terminal) of the semiconductor element may be removed.
半導体素子の多ピン化により、多数のボンディングワイヤを切断等の機械的手段で除去することは非効率的であり、また、チップを傷付ける虞がある。また、フリップチップ実装の場合は、チップを傷付けないようにパッドとリードを機械的手段で引き離すことはさらに困難である。そこで、ボンディングワイヤやバンプを薬液に溶解させる化学的手段が適用される。 Due to the increase in the number of pins of the semiconductor element, it is inefficient to remove a large number of bonding wires by mechanical means such as cutting, and there is a risk of damaging the chip. In the case of flip chip mounting, it is further difficult to separate the pad and the lead by mechanical means so as not to damage the chip. Therefore, chemical means for dissolving bonding wires and bumps in a chemical solution is applied.
ボンディングワイヤやバンプは、一般に、接合性（ボンディング）等に特に優れたＡｕ（金）からなるものが多く使用されている。しかし、Ａｕを溶解させる薬液は、強酸の王水や毒性の強いシアン化物溶液等、限定的であり、安全性の問題上、廃液も含めて取扱いが容易ではない。また、耐薬品性の特に優れたＡｕを溶解させる薬液は、Ｃｕ（銅）、さらにはＡｌ（アルミニウム）等の他の金属も溶解させる場合があり、半導体素子のパッドがこれらの金属で形成されていると腐食する場合があり、パッドに直接にプローブ針を接触させて行うような解析に不具合を生じる。 In general, many bonding wires and bumps are made of Au (gold) which is particularly excellent in bondability (bonding) and the like. However, chemical solutions for dissolving Au are limited, such as strong acid aqua regia and highly toxic cyanide solution, and it is not easy to handle including waste liquid due to safety issues. In addition, a chemical solution that dissolves Au, which is particularly excellent in chemical resistance, may also dissolve other metals such as Cu (copper) and further Al (aluminum), and the pads of semiconductor elements are formed of these metals. If this occurs, corrosion may occur, resulting in a problem in analysis performed by bringing the probe needle directly into contact with the pad.
また、解析のために、特定の一部のボンディングワイヤを切断することがあるが、半導体素子のパッドの狭ピッチ化や多ピン化により、密集した多数のボンディングワイヤから、所望の１本を選別して切断することは困難である。また、不良原因の一つにボンディング不良が挙げられるが、半導体素子の多ピン化等により、外観の観察等では検出困難な場合があり、より効率的な検出方法が要求されている。 In addition, some specific bonding wires may be cut for analysis, but the desired one is selected from a large number of dense bonding wires by narrowing the pitch of the semiconductor element pads and increasing the number of pins. It is difficult to cut. One of the causes of defects is bonding failure. However, due to the increase in the number of pins of a semiconductor element, it may be difficult to detect by observation of the appearance, and a more efficient detection method is required.
本発明は前記問題点に鑑み創案されたものであり、比較的安全に、かつ、半導体素子を損傷させずに、Ａｕからなるボンディングワイヤやバンプを除去することのできるパッケージ解体方法、および効率的なボンディング不良検出方法を提供することを課題とする。 The present invention was devised in view of the above problems, and is a package disassembling method capable of removing bonding wires and bumps made of Au relatively safely and without damaging a semiconductor element, and an efficient method. An object of the present invention is to provide a simple bonding failure detection method.
すなわち本発明に係るパッケージ解体方法は、リードに半導体素子の端子がＡｕで接続されたパッケージを解体する方法であって、前記溶液に対して正の電圧を前記Ａｕに印加することにより、前記Ａｕを溶解させるＡｕ除去工程を行い、前記電圧が印加されていないと、前記Ａｕが前記溶液に溶解しないことを特徴とする。さらに前記溶液が硝酸を含有することが好ましい。また、前記Ａｕ除去工程は、前記リードに外部電源の正極を接続することによって、前記Ａｕに前記電圧を印加することができる。また、本発明に係るパッケージ解体方法は、前記Ａｕ除去工程の前に、前記パッケージのモールドを除去して前記Ａｕを露出させるモールド除去工程を行ってもよく、さらに前記モールド除去工程は、前記Ａｕ除去工程の溶液に前記モールドを溶解させることによって行うことができる。 That is, the package disassembling method according to the present invention is a method for disassembling a package in which a terminal of a semiconductor element is connected to a lead by Au, and by applying a positive voltage to the Au to the Au, An Au removing step is performed to dissolve the Au, and the Au is not dissolved in the solution unless the voltage is applied. Further, the solution preferably contains nitric acid. In the Au removing step, the voltage can be applied to the Au by connecting a positive electrode of an external power source to the lead. Further, in the package disassembling method according to the present invention, the mold removing step of removing the mold of the package and exposing the Au may be performed before the Au removing step, and the mold removing step further includes the Au removing step. It can be performed by dissolving the mold in the solution of the removal step.
かかる構成により、電圧無印加状態ではＡｕを溶解し得ない溶液を使用するので、Ａｕを効率的に除去し、さらに特定のリードに接合したＡｕを除去することができる。また、同じ溶液でパッケージのモールドを除去することができるので、半導体素子をモールドで封止したパッケージを効率的に解体することができる。 With such a configuration, a solution that cannot dissolve Au when no voltage is applied is used. Therefore, Au can be efficiently removed, and Au bonded to a specific lead can be removed. Further, since the mold of the package can be removed with the same solution, the package in which the semiconductor element is sealed with the mold can be efficiently disassembled.
本発明に係るボンディング不良検出方法は、リードに半導体素子の端子がＡｕで接続されたパッケージの接続不良箇所を検出する方法であって、前記Ａｕに硫酸を含有する溶液を接触させながら、前記溶液に対して正の電圧を前記リードに印加するＡｕ除去工程と、前記リードに接続していたＡｕが溶解した接続箇所を正常と判定し、前記リードに接続していたＡｕが溶解しなかった接続箇所を不良と判定する判定工程と、を行うことを特徴とする。 A bonding failure detection method according to the present invention is a method for detecting a connection failure portion of a package in which a terminal of a semiconductor element is connected to a lead by Au, and the solution containing sulfuric acid is brought into contact with the Au while the solution is in contact with the solution. In contrast, the Au removal step of applying a positive voltage to the lead, the connection portion where the Au connected to the lead was dissolved was determined to be normal, and the Au connected to the lead was not dissolved And a determination step of determining a location as defective.
かかる構成により、半導体素子の端子の数や配列ピッチにかかわらず、接続不良箇所を容易に検出することができる。 With this configuration, it is possible to easily detect a connection failure location regardless of the number of terminals of the semiconductor element and the arrangement pitch.
本発明に係るパッケージ解体方法によれば、比較的安全に、かつ、半導体素子を損傷させずに、Ａｕからなるボンディングワイヤやバンプを除去することができる。本発明に係るボンディング不良検出方法によれば、接続不良箇所を効率的に検出することができる。 According to the package disassembling method of the present invention, it is possible to remove the bonding wires and bumps made of Au relatively safely and without damaging the semiconductor element. According to the bonding failure detection method according to the present invention, a connection failure portion can be detected efficiently.
本発明に係るパッケージ解体方法およびボンディング不良検出方法を実現するための形態について、図面を参照して説明する。 An embodiment for realizing a package disassembly method and a bonding failure detection method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
〔パッケージ解体方法〕
本発明に係るパッケージ解体方法は、パッケージのモールドを除去して、Ａｕワイヤ（ボンディングワイヤ）を露出させるモールド除去工程と、Ａｕワイヤを溶解して除去するＡｕ除去工程と、を行う。まず、本発明に係るパッケージ解体方法で解体されるパッケージの一例の構造について説明する。
[Package disassembly method]
The package disassembling method according to the present invention includes a mold removing step of removing the mold of the package to expose the Au wire (bonding wire) and an Au removing step of dissolving and removing the Au wire. First, an exemplary structure of a package disassembled by the package disassembly method according to the present invention will be described.
（パッケージ）
本発明に係るパッケージ解体方法で解体されるパッケージ１０は、半導体素子（チップ）１を、パッド（端子、図示省略）を形成された面（表側）を上に向けてリードフレーム上に搭載（マウント）して、リードフレームのリード２の１本毎にチップ１のパッドをＡｕワイヤ３でボンディングして接続した後、モールド（樹脂）４でチップ１やＡｕワイヤ３を封止してなる。なお、図１において、パッケージ１０は、プリント基板等への実装面（裏側）を上に、チップ１の搭載面（表側）を下に向けて示され、また、モールド４のチップ１の表側およびＡｕワイヤ３を被覆する部分が除去されている。Ａｕワイヤ３は、ＡｕまたはＡｕ合金（以下、まとめてＡｕと表す）からなる公知のボンディングワイヤ（金線）であり、線径が１０μｍ〜数十μｍ程度である。リードフレーム（リード２）およびモールド４は、それぞれパッケージに適用される公知の部材である。リードフレームは、Ｃｕ合金板からなり、必要に応じて、全体やパッケージ１０の外に露出する部分（アウターリード）の表面に錫（Ｓｎ）やパラジウム（Ｐｄ）等のめっき膜が被覆されている。モールド４は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が適用される。
(package)
A package 10 to be disassembled by the package disassembling method according to the present invention mounts (mounts) a semiconductor element (chip) 1 on a lead frame with a surface (front side) on which a pad (terminal, not shown) is formed facing upward. Then, the pads of the chip 1 are bonded and connected by the Au wire 3 for each lead 2 of the lead frame, and then the chip 1 and the Au wire 3 are sealed with a mold (resin) 4. In FIG. 1, the package 10 is shown with the mounting surface (back side) on a printed circuit board or the like facing upward and the mounting surface (front side) of the chip 1 facing downward, and the front side of the chip 1 of the mold 4 and A portion covering the Au wire 3 is removed. The Au wire 3 is a known bonding wire (gold wire) made of Au or an Au alloy (hereinafter collectively referred to as Au), and has a wire diameter of about 10 μm to several tens of μm. The lead frame (lead 2) and the mold 4 are known members applied to the package. The lead frame is made of a Cu alloy plate, and a plating film such as tin (Sn) or palladium (Pd) is coated on the entire surface or the surface of the portion exposed to the outside of the package (outer lead) as necessary. . For the mold 4, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin is applied.
（パッケージ解体装置）
本発明に係るパッケージ解体方法は、一例として、図１に示すパッケージ解体装置５０を使用して、実行することができる。パッケージ解体装置５０は、上に向けて薬液を吐出するノズル５（図１には吐出口（先端）の部分を示す）、ノズル５を収容し上面に孔の空いた筐体６、筐体６に載置されたパッケージ１０を上から押さえ付けて固定する固定板７、ノズル５と固定板７に接続する電源８、およびシール材９を備え、さらに、ノズル５に供給する薬液の容器（薬液タンク）、ノズル５から吐出した薬液を回収して貯蔵する廃液タンク、薬液を吐出したり回収するポンプ機構、薬液を加熱するヒータ等を備える（図示省略）。固定板７は、下面で、リード２（アウターリード）を押し当てるようにパッケージ１０を筐体６に固定する。さらに、本発明においては、固定板７はリード２に接続する電極（正極）であり、そのためにアルミニウム合金板等の導電性の板材からなり、電源８の正（＋）極が接続される。一方、電源８の負（−）極はノズル５に接続され、そのためにノズル５は、導電性材料で形成され、必要に応じて耐酸性等を有する皮膜を表面に備える。電源８の負極は、ノズル５を通る薬液に接触すればよく、例えば薬液タンク内に設置されていてもよい。シール材９は、パッケージ１０と筐体６の間を塞ぐシール材であり、パッケージ１０の薬液を接触させる領域を区画するために孔が空けられている。そして、ノズル５から吐出された薬液が、図１に上向きの白抜き矢印で表すように、筐体６の孔を通ってパッケージ１０のモールド４等に吹き付けられ、その後、ノズル５の外側を流れ落ちて回収される。パッケージ解体装置５０は、このように薬液の供給、排出の経路を有する形状であればよく、例えば、筐体６の上面を含む部分をノズル５と一体として、薬液の供給用の孔と排出用の１以上の孔が形成されていてもよい。このようなパッケージ解体装置５０は、パッケージ１０のモールド４を局所的に溶解させてチップ１を露出させるパッケージ開封装置を流用することができる。以下、パッケージ解体装置５０を使用して、本発明の実施形態に係るパッケージ解体方法について説明する。
(Package dismantling device)
The package disassembly method which concerns on this invention can be performed using the package disassembly apparatus 50 shown in FIG. 1 as an example. The package disassembling apparatus 50 includes a nozzle 5 for discharging a chemical solution upward (a portion of a discharge port (tip) is shown in FIG. 1), a casing 6 that houses the nozzle 5 and has a hole in the upper surface, and a casing 6 And a power supply 8 connected to the nozzle 5 and the fixing plate 7, and a sealing material 9, and a container for a chemical solution (chemical solution) supplied to the nozzle 5. Tank), a waste liquid tank for collecting and storing the chemical liquid discharged from the nozzle 5, a pump mechanism for discharging and collecting the chemical liquid, a heater for heating the chemical liquid, and the like (not shown). The fixing plate 7 fixes the package 10 to the housing 6 so that the leads 2 (outer leads) are pressed against the lower surface of the fixing plate 7. Further, in the present invention, the fixing plate 7 is an electrode (positive electrode) connected to the lead 2 and is made of a conductive plate material such as an aluminum alloy plate, to which the positive (+) electrode of the power source 8 is connected. On the other hand, the negative (-) pole of the power supply 8 is connected to the nozzle 5, and therefore, the nozzle 5 is formed of a conductive material and is provided with a film having acid resistance or the like on the surface as necessary. The negative electrode of the power source 8 may be in contact with the chemical solution passing through the nozzle 5 and may be installed in a chemical solution tank, for example. The seal material 9 is a seal material that closes the space between the package 10 and the housing 6, and has a hole in order to define a region where the chemical solution of the package 10 contacts. Then, as shown by the upward white arrow in FIG. 1, the chemical discharged from the nozzle 5 is sprayed to the mold 4 of the package 10 through the hole of the housing 6, and then flows down the outside of the nozzle 5. Collected. The package disassembling apparatus 50 may have any shape that has a path for supplying and discharging a chemical solution as described above. For example, a portion including the upper surface of the housing 6 is integrated with the nozzle 5, and a hole for supplying a chemical solution and an outlet for discharging One or more holes may be formed. Such a package disassembling apparatus 50 can use a package unsealing apparatus that locally dissolves the mold 4 of the package 10 to expose the chip 1. Hereinafter, the package disassembling method according to the embodiment of the present invention will be described using the package disassembling apparatus 50.
（モールド除去工程）
パッケージ１０のモールド４は、硝酸（ＨＮＯ3）で溶解させることができ、溶解速度を高速にするために、濃硝酸や発煙硝酸を使用することが好ましい。そこで、パッケージ解体装置５０にパッケージ１０を設置し、ノズル５から発煙硝酸を吐出させることにより、図１に示すように、チップ１とその周囲を被覆するモールド４を除去して、チップ１の表側とすべてのＡｕワイヤ３を露出させる。温度（発煙硝酸の温度）は、高いほどモールド４の溶解速度が高速になり、室温以上であることが好ましく、一方、安全性の観点から、気化しないように約９０℃以下であることが好ましい。このような方法により、発煙硝酸の使用量を少量に抑えつつ、所望の範囲において偏りなく発煙硝酸を接触させることができ、効率的かつ経済的で、安全性にも優れる。また、パッケージ解体装置５０にパッケージ１０を設置したまま、引き続いてＡｕ除去工程を行うことができる。また、硝酸だけでなく、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）との混合液、特に発煙硝酸と濃硫酸との混酸を使用してもよく、連続してまたは並行してＡｕ除去工程を行うことができる。硝酸の配合が低いとモールド４の溶解速度が低速になるため、体積比で発煙硝酸１に対して濃硫酸１以下とすることが好ましい。一方、混酸は、濃硫酸の配合が多いほど、温度を高くしても気化しないため、高温に設定することができる。
(Mold removal process)
The mold 4 of the package 10 can be dissolved with nitric acid (HNO 3 ), and it is preferable to use concentrated nitric acid or fuming nitric acid in order to increase the dissolution rate. Therefore, the package 10 is installed in the package disassembling apparatus 50, and fuming nitric acid is discharged from the nozzle 5, thereby removing the chip 1 and the mold 4 covering the periphery thereof as shown in FIG. And all the Au wires 3 are exposed. The higher the temperature (fuming nitric acid temperature) is, the higher the dissolution rate of the mold 4 is, and it is preferably room temperature or higher. On the other hand, from the viewpoint of safety, it is preferably about 90 ° C. or lower so as not to vaporize. . By such a method, the amount of fuming nitric acid can be kept small, and the fuming nitric acid can be brought into contact in a desired range without deviation, which is efficient, economical and excellent in safety. Further, the Au removing process can be performed continuously with the package 10 being installed in the package disassembling apparatus 50. Further, not only nitric acid but also a mixed solution with sulfuric acid (H 2 SO 4 ), particularly a mixed acid of fuming nitric acid and concentrated sulfuric acid may be used, and the Au removal step can be performed continuously or in parallel. . If the concentration of nitric acid is low, the dissolution rate of the mold 4 becomes low, and therefore it is preferable that the sulfuric acid concentration is 1 or less with respect to fuming nitric acid 1 by volume ratio. On the other hand, the mixed acid can be set to a high temperature because the more concentrated sulfuric acid is blended, the more the mixed acid does not vaporize even if the temperature is raised.
モールド除去工程は、公知のレーザー開封装置を使用して、パッケージ１０の表側からモールド４を除去することもできる。また、レーザーによる除去の後に、前記の発煙硝酸による除去を行ってもよい。レーザーを使用することで、より高速にモールド４を除去することができ、さらに発煙硝酸による除去を組み合わせることで、レーザーの到達し難いＡｕワイヤ３の影等におけるモールド４を除去することができる。 In the mold removal step, the mold 4 can be removed from the front side of the package 10 using a known laser opening device. Further, after the removal by laser, the removal by fuming nitric acid may be performed. By using a laser, the mold 4 can be removed at a higher speed. Further, by combining with removal by fuming nitric acid, the mold 4 in the shadow of the Au wire 3 where the laser is difficult to reach can be removed.
モールド除去工程において、モールド４を除去する範囲は、すべてのＡｕワイヤ３のそれぞれについて少なくとも一部が露出していればよい。例えば発煙硝酸で溶解する場合には、シール材９の孔径を小さくしてモールド４の発煙硝酸が接触する領域を狭くなるようにして、チップ１の表側を被覆する部分またはさらにその近傍に限定してモールド４を除去する。すると、後続のＡｕ除去工程で、Ａｕワイヤ３は、露出した部分が溶解する。 In the mold removal step, the range in which the mold 4 is removed may be such that at least a part of each Au wire 3 is exposed. For example, in the case of dissolving with fuming nitric acid, the hole diameter of the sealing material 9 is made small so that the area where the fuming nitric acid of the mold 4 contacts is narrowed, so that it is limited to the portion covering the front side of the chip 1 or the vicinity thereof. Then, the mold 4 is removed. Then, in the subsequent Au removing process, the exposed portion of the Au wire 3 is dissolved.
（Ａｕ除去工程）
Ａｕは、硫酸に対して正の電圧を印加されているとき、この硫酸に溶解し、濃硫酸により溶解し易く、濃硫酸と濃硝酸または発煙硝酸との混酸にさらに溶解し易い。言い換えると、Ａｕは、負の電位分布が付与されている硫酸または混酸に溶解する。そこで、電源８の負の電極をノズル５に接続し、正の電極を固定板７に接続して、リード２を介してＡｕワイヤ３に正の電圧を印加する。これにより、Ａｕワイヤ３に正の電荷（図中、○に「＋」）が、ノズル５に接触する硫酸または混酸に負の電荷（図中、○に「−」）が、それぞれ帯電する。濃硫酸または発煙硝酸との混酸の配合は、Ａｕの溶解速度を十分に高くするために、体積比で濃硫酸１に対して、発煙硝酸１／６〜６であることが好ましく、発煙硝酸１／５〜５であることがより好ましく、発煙硝酸１／４〜３がさらに好ましい。また、並行してモールド４を除去する場合には、濃硫酸１に対して発煙硝酸１以上であることが好ましい。また、濃硫酸または混酸（ノズル５の濃硫酸または混酸との接触面）に対するＡｕワイヤ３の電圧は、高いほど溶解速度が高速になり、２Ｖ以上が好ましく、３Ｖ以上がより好ましく、５Ｖ以上がさらに好ましい。また、温度（濃硫酸または混酸の温度）が高いほどＡｕの溶解速度が高速になり、室温以上であることが好ましく、ただし、濃硫酸または混酸が気化しない温度とする。
(Au removal process)
Au is dissolved in sulfuric acid when a positive voltage is applied to sulfuric acid, is easily dissolved in concentrated sulfuric acid, and is more easily dissolved in a mixed acid of concentrated sulfuric acid and concentrated nitric acid or fuming nitric acid. In other words, Au dissolves in sulfuric acid or mixed acid to which a negative potential distribution is applied. Therefore, the negative electrode of the power supply 8 is connected to the nozzle 5, the positive electrode is connected to the fixed plate 7, and a positive voltage is applied to the Au wire 3 via the lead 2. As a result, the Au wire 3 is charged with a positive charge (“+” in the figure) and a negative charge with sulfuric acid or mixed acid in contact with the nozzle 5 (“-” in the figure). In order to sufficiently increase the dissolution rate of Au, the mixture of the mixed acid with concentrated sulfuric acid or fuming nitric acid is preferably 1/6 to 6 fuming nitric acid with respect to concentrated sulfuric acid 1 by volume. / 5 to 5 is more preferable, and fuming nitric acid 1/4 to 3 is more preferable. Moreover, when removing the mold 4 in parallel, it is preferable that fuming nitric acid is 1 or more with respect to concentrated sulfuric acid 1. Further, the higher the voltage of the Au wire 3 with respect to concentrated sulfuric acid or mixed acid (the contact surface of the nozzle 5 with concentrated sulfuric acid or mixed acid), the higher the dissolution rate becomes, and 2V or higher is preferable, 3V or higher is more preferable, and 5V or higher is preferable. Further preferred. Further, the higher the temperature (temperature of concentrated sulfuric acid or mixed acid) is, the higher the dissolution rate of Au is, and it is preferably room temperature or higher. However, the temperature is such that concentrated sulfuric acid or mixed acid is not vaporized.
Ａｕの溶解が進行すると、Ａｕワイヤ３が次第に細くなって最終的に断線するが、チップ１のパッドに接続した側のＡｕワイヤ３は、電源８から正の電荷を供給されなくなるため、それ以上は溶解が進行せずに残存する。Ａｕワイヤ３の残存を低減するためには、ある程度以上にＡｕの溶解速度が高速になるように、混酸の配合や電圧等を設定することが好ましい。すべての（または必要な）Ａｕワイヤ３が断線したら、混酸の供給（ノズル５からの吐出）を停止して、パッケージ１０をパッケージ解体装置５０から取り出して純水で洗浄する。 As the dissolution of Au proceeds, the Au wire 3 gradually becomes thin and eventually breaks, but the Au wire 3 on the side connected to the pad of the chip 1 is not supplied with a positive charge from the power supply 8, so that Remains without dissolution. In order to reduce the remaining of the Au wire 3, it is preferable to set the mixed acid composition, voltage, and the like so that the dissolution rate of Au becomes higher than a certain level. When all (or necessary) Au wires 3 are disconnected, the supply of mixed acid (discharge from the nozzle 5) is stopped, and the package 10 is taken out of the package disassembly device 50 and washed with pure water.
モールド４の除去には電圧の印加は影響しないが、Ａｕワイヤ３の影となる部分、特にチップ１の近傍等の多数のＡｕワイヤ３が密集している部分のモールド４には、発煙硝酸が接触し難く、モールド４が残存し易い。このような場合、モールド４が完全に除去される前に、Ａｕ除去工程を開始することが好ましい。Ａｕ除去工程は、モールド除去工程の開始時から並行して行ってもよいし、チップ１やリード２が露出する手前で開始してもよい。なお、モールド除去工程とＡｕ除去工程とで、薬液（混酸）は同じものを使用することができるが、切り換えて、モールド４の溶解により好適な発煙硝酸の配合の多いものと、Ａｕワイヤ３の溶解により好適な配合のものとを使い分けてもよく、さらには温度を切り換えてもよい。 The application of voltage does not affect the removal of the mold 4, but fuming nitric acid is present in the shadowed portion of the Au wire 3, particularly in the mold 4 in a portion where a large number of Au wires 3 are concentrated such as in the vicinity of the chip 1. It is difficult to contact and the mold 4 is likely to remain. In such a case, it is preferable to start the Au removal process before the mold 4 is completely removed. The Au removal process may be performed in parallel from the start of the mold removal process, or may be started before the chip 1 or the lead 2 is exposed. The same chemical solution (mixed acid) can be used in the mold removal step and the Au removal step. A compound having a suitable composition may be used for dissolution, and the temperature may be switched.
Ａｕ除去工程において、Ａｕワイヤ３への電圧印加は、リード２を介した方法に限られず、例えば、モールド除去工程で露出させたＡｕワイヤ３を１ないし複数の束にして、クリップ等で電源８の正極に接続してもよい。 In the Au removal process, the voltage application to the Au wire 3 is not limited to the method via the lead 2. For example, the Au wire 3 exposed in the mold removal process is made into one or a plurality of bundles, and the power source 8 is connected with a clip or the like. May be connected to the positive electrode.
本発明に係るパッケージ解体方法のＡｕ除去工程は、パッケージ１０の一部のＡｕワイヤ３を限定的に除去することもできる。具体的には、除去しようとするＡｕワイヤ３に接続しているリード２にのみ電源８の正極を接続する。そのために、固定板７を絶縁材料からなるものに替え、または、固定板７とパッケージ１０の間に絶縁部材（例えば、ゴム）を挟み、設置したパッケージ１０の１ないし２以上のリード２に電源８の正極を接続する。あるいは、パッケージ１０のピン（アウターリード）形状に対応したソケットを使用してもよい。このような状態でＡｕ除去工程を順次行うと、電源８を接続したリード２にボンディングされたＡｕワイヤ３のみが除去される。なお、Ａｕワイヤ３のそれぞれが全体またはそれに近い長い部分がモールド４から露出していると、Ａｕワイヤ３のループ形状やレイアウト等によっては、近傍の他のＡｕワイヤ３に接触して短絡する虞がある。そのため、前記したように、モールド除去工程で、チップ１の表側を被覆する部分に限定してモールド４を除去することが好ましい。 In the Au removing step of the package disassembling method according to the present invention, a part of the Au wire 3 of the package 10 can be removed in a limited manner. Specifically, the positive electrode of the power source 8 is connected only to the lead 2 connected to the Au wire 3 to be removed. For this purpose, the fixing plate 7 is replaced with an insulating material, or an insulating member (for example, rubber) is sandwiched between the fixing plate 7 and the package 10, and one or more leads 2 of the installed package 10 are supplied with power. 8 positive electrodes are connected. Alternatively, a socket corresponding to the pin (outer lead) shape of the package 10 may be used. When the Au removal step is sequentially performed in such a state, only the Au wire 3 bonded to the lead 2 connected to the power supply 8 is removed. In addition, if each Au wire 3 is exposed as a whole or a long portion close to it, the Au wire 3 may be in contact with other nearby Au wires 3 depending on the loop shape or layout of the Au wire 3 to cause a short circuit. There is. Therefore, as described above, it is preferable to remove the mold 4 only in the portion covering the front side of the chip 1 in the mold removing step.
（ボンディング不良検出方法）
本発明に係るパッケージ解体方法のＡｕ除去工程は、前記したように、電源８の正極に電気的に接続されたＡｕワイヤ３のみが選択的に溶解、除去される。したがって、固定板７を介してすべてのリード２を電源８に接続しても、リード２に接続されていないＡｕワイヤ３は除去されない。このことから、本発明に係るパッケージ解体方法によって、ボンディング不良、詳しくは、Ａｕワイヤ３とリード２（インナーリード）との接合不良を検出することができる。すなわち、Ａｕ除去工程を行って、溶解せずに（細くならずに）残存したＡｕワイヤ３が、リード２に接続していなかったことが判定できる。
(Bonding defect detection method)
In the Au removing step of the package disassembling method according to the present invention, as described above, only the Au wire 3 electrically connected to the positive electrode of the power source 8 is selectively dissolved and removed. Therefore, even if all the leads 2 are connected to the power source 8 via the fixing plate 7, the Au wire 3 that is not connected to the leads 2 is not removed. From this, it is possible to detect a bonding failure, specifically, a bonding failure between the Au wire 3 and the lead 2 (inner lead) by the package disassembling method according to the present invention. In other words, it is possible to determine that the Au wire 3 remaining without being melted (not thinned) is not connected to the lead 2 by performing the Au removal step.
（変形例）
本発明に係るパッケージ解体方法のＡｕ除去工程は、Ａｕからなる部材であればボンディングワイヤに限られず、例えばバンプ（Ａｕバンプ）を溶解させることもできる。すなわち、フリップチップ実装されたパッケージを解体することができる。そのために、前記のワイヤボンディング実装されたパッケージ１０の解体方法と同様に、モールド除去工程でチップ１を被覆するモールドを除去する。なお、パッケージの仕様等にもよるが、チップ１の裏側から混酸等を吹き付けるので、チップ１の裏側から側面、さらに表側（実装面）にかけて被覆するモールドを除去して、Ａｕバンプを露出させる。このように、チップ１のノズル５に対向する側の反対側の面に混酸を接触させるために、吐出量等を調整することが好ましい。Ａｕ除去工程では、バンプが表面から溶解され、リード２との接続部分が除去されると溶解の進行が停止する。すべてのＡｕバンプについてリード２との接続が断たれると、チップ１をパッケージ１０から取り外すことができる。なお、Ａｕバンプは、寸法や形状等にもよるが、最大径が大きいため、チップ１から完全に除去することは困難である。
(Modification)
The Au removal step of the package disassembling method according to the present invention is not limited to a bonding wire as long as it is a member made of Au. For example, bumps (Au bumps) can be dissolved. That is, the flip chip mounted package can be disassembled. For this purpose, the mold for covering the chip 1 is removed in the mold removing step, as in the method for disassembling the package 10 mounted by wire bonding. Although depending on the package specifications and the like, since mixed acid or the like is sprayed from the back side of the chip 1, the mold to be coated is removed from the back side to the side surface and further to the front side (mounting surface) of the chip 1 to expose the Au bumps. Thus, in order to bring the mixed acid into contact with the surface on the opposite side of the tip 1 facing the nozzle 5, it is preferable to adjust the discharge amount and the like. In the Au removing process, the bumps are melted from the surface, and when the connection portion with the lead 2 is removed, the progress of the melting is stopped. When all the Au bumps are disconnected from the lead 2, the chip 1 can be removed from the package 10. Although the Au bump depends on the size and shape, it is difficult to completely remove it from the chip 1 because the maximum diameter is large.
本発明に係るパッケージ解体方法のＡｕ除去工程において、混酸等をＡｕワイヤ３やＡｕバンプに接触させる方法は、ノズルからの局所的な吹付けに限定されない。例えば、混酸を槽に溜めて、Ａｕワイヤ３を露出させたパッケージ１０を、リード２（アウターリード）に電源８を接続し、必要に応じて表側以外をシールし、混酸に浸漬させたり、表側を下に向けて混酸の水面に接触させてもよい。また、フリップチップ実装されたパッケージから取り外したチップ１について、次の方法で、残存するＡｕバンプを除去することができる。チップ１の表側（Ａｕバンプが形成された面）にカーボンを含有した導電性のスポンジを押し当てて固定し、スポンジに電源８の正極を接続し、チップ１をスポンジごと混酸に浸漬させる。スポンジによって、チップ１の表側に混酸が接触し、また、Ａｕバンプが溶解して小さくなっても電源８との導通が維持されているので、Ａｕバンプを完全に溶解してチップ１から除去することができる。 In the Au removing step of the package disassembling method according to the present invention, the method of bringing the mixed acid or the like into contact with the Au wire 3 or the Au bump is not limited to local spraying from the nozzle. For example, the mixed acid is accumulated in a tank, and the package 10 with the Au wire 3 exposed is connected to the power source 8 with the lead 2 (outer lead), and the outer side is sealed if necessary, soaked in the mixed acid, or the front side May be brought into contact with the water surface of the mixed acid. Further, the remaining Au bumps can be removed from the chip 1 removed from the flip chip mounted package by the following method. A conductive sponge containing carbon is pressed and fixed to the front side of the chip 1 (the surface on which the Au bumps are formed), the positive electrode of the power supply 8 is connected to the sponge, and the chip 1 is immersed in a mixed acid together with the sponge. The mixed acid comes into contact with the front side of the chip 1 by the sponge, and even if the Au bump is dissolved and becomes small, the conduction with the power source 8 is maintained. Therefore, the Au bump is completely dissolved and removed from the chip 1. be able to.
以上のように、本発明の実施形態に係るパッケージ解体方法によれば、比較的安全に、かつ、半導体素子を損傷させずに、リードと半導体素子の端子とを接続するＡｕからなるボンディングワイヤやバンプを除去することができる。 As described above, according to the package disassembling method according to the embodiment of the present invention, a bonding wire made of Au that connects the lead and the terminal of the semiconductor element relatively safely and without damaging the semiconductor element, The bump can be removed.
本発明の効果を確認するために、図１に示すパッケージ解体装置を使用して、ワイヤボンディング実装されたパッケージの解体を実行した。 In order to confirm the effect of the present invention, the package dismantling apparatus shown in FIG. 1 was used to dismantle the package mounted with wire bonding.
（試料、試薬）
２０ピンのＳＯＰパッケージに線径２５μｍのＡｕ（純度９９．９９％以上）ワイヤでチップ（パッド最小間隔７０μｍ）をボンディング実装したパッケージを、チップおよびＡｕワイヤが完全に露出するように、これらを内包する領域（３．５ｍｍ×９．０ｍｍ）のモールドを、当該領域のリードが露出するまでレーザーで除去した。レーザーによるモールド除去後のパッケージの外観写真を図２に示す。また、濃硫酸（Ｈ2ＳＯ4）は硫酸濃度９５質量％、発煙硝酸（ＨＮＯ3）は硝酸濃度９７質量％のものを使用した。
(Samples, reagents)
A 20-pin SOP package is packaged with a chip (minimum pad spacing of 70 μm) mounted by bonding with Au (purity: 99.99% or more) wire with a wire diameter of 25 μm so that the chip and Au wire are completely exposed. The mold of the area to be performed (3.5 mm × 9.0 mm) was removed with a laser until the lead in the area was exposed. An appearance photograph of the package after removing the mold by the laser is shown in FIG. Concentrated sulfuric acid (H 2 SO 4 ) was used with a sulfuric acid concentration of 95% by mass, and fuming nitric acid (HNO 3 ) was used with a nitric acid concentration of 97% by mass.
前記パッケージを表１および表２に示す配合の混酸、電圧、温度、および時間にて処理した後、純水で洗浄し、乾燥させて、目視でＡｕワイヤの残存状態を観察した。２０本すべてのＡｕワイヤが断線するまで溶解したものを「◎」とし、以下、良好なものから順に、１０本を超えるＡｕワイヤが断線したものを「○」、１〜１０本のＡｕワイヤが断線したものを「△」、断線に至らなかったが溶解が明確に確認されたものを「▲」、１本以上のＡｕワイヤが視認可能な程度に細くなったものを「×」、いずれのＡｕワイヤにも変化が確認されないものは「××」として、段階的に評価した。また、試料Ｎｏ．６，１２，２１，３１の外観写真を図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す。 The package was treated with the mixed acid, voltage, temperature, and time shown in Tables 1 and 2 and then washed with pure water and dried, and the remaining state of the Au wire was visually observed. “◎” means that all 20 Au wires were melted until they were disconnected, and “◯” means that more than 10 Au wires were disconnected in order from the best, and “1” to 10 Au wires “△” indicates that the wire was disconnected, “▲” indicates that melting was clearly confirmed, but “×” indicates that one or more Au wires were thin enough to be visually recognized. The case where no change was confirmed in the Au wire was evaluated as “XX” and evaluated step by step. Sample No. Appearance photographs of 6, 12, 21, and 31 are shown in FIGS. 3 (a), (b), (c), and (d).
表１に示すように、電圧を印加しない（０Ｖ）試料Ｎｏ．１〜７は、混酸の配合にかかわらず、Ａｕワイヤがまったく溶解しなかった。なお、発煙硝酸の配合の高い試料Ｎｏ．６，７は、Ａｕワイヤの影となってレーザーで除去されていなかったモールドが完全に除去された（図３（ａ）参照）。また、電圧が４Ｖ以下の試料Ｎｏ．８〜１１も、室温（３０℃）ではＡｕワイヤの溶解は確認できなかったが、５Ｖの試料Ｎｏ．１２，１３，１９は完全に断線に至り（図３（ｂ）参照）、さらに１０Ｖ以上の試料Ｎｏ．１３，１９は完全に溶解した。 As shown in Table 1, no voltage was applied (0 V). In Nos. 1 to 7, the Au wire did not dissolve at all regardless of the blending of the mixed acid. In addition, sample No. with high blending of fuming nitric acid. In 6 and 7, the mold that had not been removed by the laser as a shadow of the Au wire was completely removed (see FIG. 3A). In addition, the sample No. In 8-11, dissolution of the Au wire could not be confirmed at room temperature (30 ° C.). Nos. 12, 13, and 19 are completely disconnected (see FIG. 3B). 13 and 19 were completely dissolved.
表１に示すように、発煙硝酸のみの試料Ｎｏ．１４は、１０Ｖの電圧を印加してもＡｕワイヤがまったく溶解せず、モールドのみが除去された。混酸の配合を変化させた試料Ｎｏ．１５〜２５においては、濃硫酸１に対して発煙硝酸１／４〜３の試料Ｎｏ．１８〜２３が良好に溶解した。さらに、処理時間を２００秒間から１５０秒間に短縮しても、Ａｕワイヤは溶解した（試料Ｎｏ．３０）。ただし、電圧を２０Ｖに上げても処理時間を１００秒間に短縮すると、Ａｕワイヤの残存が多かった（試料Ｎｏ．３１、図３（ｄ）参照）。また、濃硫酸の配合比が低くＡｕワイヤの残存が多い試料Ｎｏ．１６に対して、電圧を２０Ｖに上げてもほとんど変化しなかった（試料Ｎｏ．２９）。なお、発煙硝酸の配合比の低い試料Ｎｏ．２１〜２５は、Ａｕワイヤの影のモールドが除去されずに残存した（図３（ｃ）参照）。一方、濃硫酸のみの試料Ｎｏ．２６は、処理時間を２００秒間から３５０秒間に延長することで、Ａｕワイヤが断線に至らなかったものの溶解することを確認することができた。また、１５０℃の高温で処理することで溶解量が増大し（試料Ｎｏ．２７）、さらに電圧を２０Ｖに上げることでいっそう多く溶解した（試料Ｎｏ．２８）。 As shown in Table 1, sample no. In No. 14, even when a voltage of 10 V was applied, the Au wire did not dissolve at all, and only the mold was removed. Sample No. with different mixed acid composition In Nos. 15 to 25, sample Nos. 1 to 4 of fuming nitric acid with respect to concentrated sulfuric acid 1 were used. 18-23 dissolved well. Furthermore, even when the processing time was shortened from 200 seconds to 150 seconds, the Au wire was dissolved (Sample No. 30). However, even if the voltage was increased to 20 V, when the processing time was shortened to 100 seconds, many Au wires remained (see sample No. 31, FIG. 3D). Sample No. 2 with a low concentration ratio of concentrated sulfuric acid and a large amount of Au wire remains. In contrast to 16, the voltage hardly increased even when the voltage was increased to 20 V (Sample No. 29). In addition, sample No. with a low blending ratio of fuming nitric acid. In Nos. 21 to 25, the shadow mold of the Au wire remained without being removed (see FIG. 3C). On the other hand, sample no. In No. 26, the treatment time was extended from 200 seconds to 350 seconds, and it was confirmed that the Au wire did not break but was dissolved. Moreover, the amount of dissolution increased by processing at a high temperature of 150 ° C. (sample No. 27), and further increased by increasing the voltage to 20 V (sample No. 28).
温度の影響をさらに詳細に観察するため、表２に示すように処理時間１５０秒間で評価した。電圧が２Ｖ以下の試料Ｎｏ．３２〜３５は、温度を３０℃から５０℃に上げてもＡｕワイヤがまったく溶解しなかった。これに対して、電圧が３Ｖでは、３０℃の試料Ｎｏ．３６はＡｕワイヤがまったく溶解しなかったが、温度を４０〜６０℃に上げた試料Ｎｏ．３７〜４０では、僅かながら溶解することが確認された。さらに、温度を６０℃に上げたことで、電圧５Ｖ以上の試料Ｎｏ．４１〜４３において、処理時間１５０秒間で十分にＡｕワイヤが溶解することが確認された。 In order to observe the effect of temperature in more detail, as shown in Table 2, the evaluation was performed at a processing time of 150 seconds. Sample No. with a voltage of 2 V or less. In Nos. 32-35, the Au wire did not dissolve at all even when the temperature was raised from 30 ° C to 50 ° C. On the other hand, when the voltage is 3 V, the sample No. 30 ° C. In No. 36, the Au wire did not dissolve at all, but the sample No. 36 whose temperature was raised to 40-60 ° C was used. In 37-40, it was confirmed that it melt | dissolves slightly. Furthermore, by raising the temperature to 60 ° C., the sample No. 41 to 43, it was confirmed that the Au wire was sufficiently dissolved in the processing time of 150 seconds.
電圧等によるＡｕの溶解の程度をより詳細に観察するために、Ａｕ薄膜に対して、実施例１と同様の方法でＡｕを除去した。 In order to observe in more detail the degree of Au dissolution due to voltage or the like, Au was removed from the Au thin film by the same method as in Example 1.
銅板に、Ａｕ（純度９９．９９％以上）を約２μｍ厚さにめっきしたものを試料とした。この試料を表３に示す配合の混酸、電圧、温度で４００秒間処理した後、純水で洗浄し、乾燥させて、目視で表面を観察した。混酸の接触領域は６ｍｍ×６ｍｍとした。前記領域内のすべてのＡｕ薄膜が完全に消失したものを「◎」、Ａｕ薄膜が僅かに残存したものを「○」、Ａｕ薄膜がまとまった面積で残存したものを「△」、領域の輪郭が視認可能な跡が観察されたものを「×」、前記の跡が観察されないものは「××」とした。また、試料Ｎｏ．５４，５８，５９の外観写真を図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。 A sample obtained by plating a copper plate with Au (purity 99.99% or more) to a thickness of about 2 μm was used as a sample. This sample was treated for 400 seconds with the mixed acid, voltage, and temperature shown in Table 3, then washed with pure water, dried, and visually observed on the surface. The contact area of the mixed acid was 6 mm × 6 mm. “◎” indicates that all the Au thin film in the region has completely disappeared, “◯” indicates that the Au thin film remains slightly, and “Δ” indicates that the Au thin film remains in a collective area. “×” indicates that a visible mark is observed, and “XX” indicates that no such mark is observed. Sample No. FIGS. 4A, 4B, and 4C show appearance photographs of 54, 58, and 59, respectively.
表３および図４（ａ）に示すように、電圧１．５Ｖ以上であればＡｕが溶解可能であることが確認されたが、溶解が顕著に確認されたのは、図４（ｂ）に示すように１．９Ｖ以上である。そして、Ａｕワイヤと同様、図４（ｃ）に示すように１０Ｖで安定して溶解することが確認された。 As shown in Table 3 and FIG. 4 (a), it was confirmed that Au could be dissolved if the voltage was 1.5V or higher, but the dissolution was confirmed remarkably in FIG. 4 (b). As shown, it is 1.9V or higher. And as with Au wire, as shown in FIG.4 (c), it was confirmed that it melt | dissolves stably at 10V.
実施例１と同様にパッケージのＡｕワイヤを除去する際に、リードの１本を電源に接続しなかった。処理条件は、試料Ｎｏ．１９と同じとした。その結果、電源に接続しなかったリードに接続したＡｕワイヤのみが残存した。このことから、ボンディング不良箇所を判定可能なことが確認された。 As in Example 1, when removing the Au wire of the package, one of the leads was not connected to the power source. The processing conditions were as follows: Sample No. Same as 19. As a result, only the Au wire connected to the lead that was not connected to the power source remained. From this, it was confirmed that a bonding defect location can be determined.
以上、本発明のパッケージ解体方法およびボンディング不良検出方法を実施するための実施形態について述べてきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。 As mentioned above, although the embodiment for implementing the package disassembly method and the bonding failure detection method of the present invention has been described, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. It can be changed.
１０ パッケージ
１ チップ（半導体素子）
２ リード
３ Ａｕワイヤ
５０ パッケージ解体装置
５ ノズル
６ 筐体
７ 固定板
８ 電源
９ シール材
10 packages 1 chip (semiconductor element)
2 Lead 3 Au wire 50 Package dismantling device 5 Nozzle 6 Housing 7 Fixing plate 8 Power supply 9 Sealing material
Claims (6)
前記Ａｕに硫酸を含有する溶液を接触させながら、前記溶液に対して正の電圧を前記Ａｕに印加することにより、前記Ａｕを溶解させるＡｕ除去工程を行い、
前記電圧が印加されていないと、前記Ａｕが前記溶液に溶解しないことを特徴とするパッケージ解体方法。 A package disassembling method for disassembling a package in which terminals of semiconductor elements are connected to leads by Au,
An Au removing step for dissolving the Au is performed by applying a positive voltage to the Au while contacting a solution containing sulfuric acid with the Au,
The package disassembling method, wherein the Au is not dissolved in the solution unless the voltage is applied.
前記Ａｕに硫酸を含有する溶液を接触させながら、前記溶液に対して正の電圧を前記リードに印加するＡｕ除去工程と、
前記リードに接続していたＡｕが溶解した接続箇所を正常と判定し、前記リードに接続していたＡｕが溶解しなかった接続箇所を不良と判定する判定工程と、を行うことを特徴とするボンディング不良検出方法。 A bonding failure detection method for detecting a connection failure location of a package in which a terminal of a semiconductor element is connected to a lead by Au,
An Au removing step of applying a positive voltage to the lead while bringing a solution containing sulfuric acid into contact with the Au;
A determination step of determining that a connection portion where the Au connected to the lead is dissolved is normal, and determining a connection portion where the Au connected to the lead is not dissolved is defective. Bonding failure detection method.
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