JP2013008874A - Opening method of semiconductor package and inspection method of semiconductor package - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は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に関する。 The present invention relates to a method for opening a semiconductor package and a method for inspecting a semiconductor package.
ワイヤボンディング接続やフリップチップ接続によって基板やリードフレーム上に実装される半導体素子は、物理的保護や絶縁を目的としてその一部もしくは全体がエポキシ樹脂硬化物（封止樹脂）によって封止され、半導体パッケージとして使用されている。封止の方式には、半導体素子実装体を金型に入れて封止樹脂を注入、硬化させるトランスファーモールド方式や、フリップチップ接続で実装された半導体素子と実装基板との隙間に封止樹脂を注入し硬化させるアンダーフィル方式などが採用されている。近年では半導体素子の大容量化、高集積化や回路のファインピッチ化が進んだことにより、極めて狭いギャップや複雑な半導体素子積層体に封止樹脂が充填されることが多い。 A semiconductor element mounted on a substrate or a lead frame by wire bonding connection or flip-chip connection is partially or entirely sealed with an epoxy resin cured material (sealing resin) for the purpose of physical protection or insulation. Used as a package. The sealing method includes a transfer mold method in which a semiconductor element mounting body is placed in a mold, and a sealing resin is injected and cured, or a sealing resin is placed in a gap between a semiconductor element mounted by flip chip connection and a mounting substrate. An underfill system that injects and cures is used. In recent years, with the increase in capacity and integration of semiconductor elements and the finer pitch of circuits, sealing resin is often filled into extremely narrow gaps and complicated semiconductor element stacks.
前記半導体パッケージは電子機器に組み込まれるに先立ち、種々の試験による信頼性評価が行われ、半導体素子や接続端子部分の観察、分析が行われる。また電子機器として使用された後も、駆動時間の経過と共に発生した不具合の解析や、故障原因の究明を目的として、電気的な検査、半導体素子や接続端子部分の観察、分析が行われる。このような検査、観察、分析を行う際は、その目的に応じて適切な手段で半導体パッケージを解体し、又は封止樹脂を除去（開封）する必要が生じる。 Prior to being incorporated in an electronic device, the semiconductor package is subjected to reliability evaluation by various tests, and observation and analysis of semiconductor elements and connection terminal portions are performed. In addition, even after being used as an electronic device, electrical inspection, observation of semiconductor elements and connection terminal portions, and analysis are performed for the purpose of analyzing defects that occur with the lapse of driving time and investigating the cause of failure. When performing such inspection, observation, and analysis, it is necessary to disassemble the semiconductor package or remove (open) the sealing resin by an appropriate means according to the purpose.
半導体パッケージを解体、開封する方法として、一般的なトランスファーモールド型の半導体パッケージを参考に例示すると、第１の方法として、「観察、分析部位近傍を切断し、或いは機械的応力を加えて破壊する方法」、第２の方法として、「レーザーによって封止樹脂を除去する方法」、第３の方法として、「溶液中に浸漬し、或いは溶液を滴下して封止樹脂を溶解する方法」などが挙げられる。 As a method of disassembling and opening a semiconductor package, a general transfer mold type semiconductor package is illustrated as a reference. As a first method, “observation, cutting the vicinity of an analysis site, or applying mechanical stress to destroy the semiconductor package” The method ”, the second method,“ the method of removing the sealing resin by laser ”, and the third method,“ the method of immersing in the solution or dropping the solution to dissolve the sealing resin ”, etc. Can be mentioned.
特許文献１〜２に示される第１の方法では、半導体パッケージを注型用エポキシ樹脂中に埋め込んで硬化させ、観察、分析部位近傍をカッターなどで切断したのち切断面を研磨することで、断面を観察することができる（第１の従来技術）。 In the first method shown in Patent Documents 1 and 2, the semiconductor package is embedded in a casting epoxy resin and cured, and the cross section is obtained by polishing the cut surface after observing and cutting the vicinity of the analysis site with a cutter or the like. Can be observed (first prior art).
特許文献３〜４に示される第２の方法では、レーザーの焦点を絞ることで観察、分析を行う部分のみ封止樹脂を開封することができ、また開封後も半導体素子を動作させるための電気的な検査が可能である（第２の従来技術）。 In the second methods shown in Patent Documents 3 to 4, the sealing resin can be opened only at the portion to be observed and analyzed by narrowing the focus of the laser, and the electric power for operating the semiconductor element even after opening is disclosed. Inspection is possible (second prior art).
特許文献５〜７に示される第３の方法では、発煙硝酸や混酸等の溶液を用いて封止樹脂を溶解（エッチング）することで半導体パッケージを開封する。半導体素子と基板との接続を保持したまま観察、分析も可能であり、半導体素子を動作させるための電気的な検査も可能である（第３の従来技術）。 In the third method disclosed in Patent Documents 5 to 7, the semiconductor package is opened by dissolving (etching) the sealing resin using a solution such as fuming nitric acid or mixed acid. Observation and analysis are possible while maintaining the connection between the semiconductor element and the substrate, and electrical inspection for operating the semiconductor element is also possible (third prior art).
さらに特許文献３に示すように、第２の方法と第３の方法とを併用することも可能である。また、特許文献８〜９に示すように、半導体パッケージの開封が目的ではないが、樹脂硬化物を溶解しうる溶液を積極的に応用することでも封止樹脂を溶解することが可能である。 Furthermore, as shown in Patent Document 3, the second method and the third method can be used in combination. Moreover, as shown in Patent Documents 8 to 9, although the purpose is not to open the semiconductor package, the sealing resin can be dissolved by positively applying a solution capable of dissolving the cured resin.
特に第３の方法は、半導体パッケージを切断したり、電気的接続を断線したりすることなく、またレーザーのような特殊な設備を必要とせずに半導体パッケージを開封できる特徴がある。 In particular, the third method is characterized in that the semiconductor package can be opened without cutting the semiconductor package or disconnecting the electrical connection and without requiring special equipment such as a laser.
本発明は、半導体素子の電気的接続を保持した状態でエポキシ樹脂硬化物を除去する半導体パッケージの開封方法を提供すること、及びこの半導体パッケージの開封方法を用いた半導体パッケージの検査方法を提供することを課題とする。 The present invention provides a method for opening a semiconductor package in which the cured epoxy resin is removed while maintaining electrical connection of semiconductor elements, and a method for inspecting a semiconductor package using the method for opening a semiconductor package. This is the issue.
本発明者らは半導体パッケージの開封について検討を行った。上述の第１の従来技術を用いて半導体パッケージを開封した場合には、半導体パッケージを部分的に破壊するため、半導体素子を動作させる電気的な検査ができないという問題がある。
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。
The present inventors have examined the opening of a semiconductor package. When the semiconductor package is opened using the first prior art described above, the semiconductor package is partially destroyed, and there is a problem that electrical inspection for operating the semiconductor element cannot be performed.
Further, the second prior art has a problem that special equipment for using a laser must be prepared in advance.
本発明者らは半導体素子を動作させるための電気的な検査を行うことを想定し、またレーザーのような特殊な設備を必要とせずに半導体パッケージを開封できる第３の方法での検討を行った。そして近年ファインピッチ化が進んでいる半導体パッケージの一例としてフリップチップ接続方式の半導体パッケージの開封を試みた。その結果、以下のことが明らかになった。 The present inventors assume that an electrical inspection for operating a semiconductor element is performed, and conduct a study in a third method capable of opening a semiconductor package without requiring special equipment such as a laser. It was. As an example of a semiconductor package that has been fine pitched in recent years, an attempt was made to open a flip-chip connection type semiconductor package. As a result, the following became clear.
封止樹脂を溶解する溶液としては、一般的に第３の従来技術のような発煙硝酸および混酸が知られている。これらの溶液を使用して開封した半導体パッケージを注意深く観察した結果、フリップチップ接続部の端子間に樹脂が残存し、完全な除去が困難であることが分かった。また、半導体素子の回路面や接続端子、配線の一部が溶液によって腐食される現象や、この腐食によって配線が断線する現象が発生した。これらの現象は溶液の温度や時間を制御しても著しい改善はみられなかった。これはフリップチップ接続方式の半導体パッケージが極めてファインピッチな配線と接続端子を有し、さらに基板と半導体素子の隙間が狭いため溶液が十分に浸透せず、封止樹脂のみを選択的に溶解できなかったためと推測する。このような溶液では封止樹脂を十分に溶解できないだけでなく、半導体素子を動作させるための電気的な検査が困難となる。さらには腐食した接続端子や配線と、不良箇所との判別が困難となり、観察、分析結果を大きく見誤る危険性を伴うことが課題として明らかになった。同様の現象はワイヤボンディング接続方式においても発生しうるものである。 As the solution for dissolving the sealing resin, fuming nitric acid and mixed acid as in the third prior art are generally known. As a result of careful observation of the semiconductor package opened using these solutions, it was found that the resin remained between the terminals of the flip chip connecting portion, and complete removal was difficult. In addition, the circuit surface of the semiconductor element, the connection terminal, and a part of the wiring are corroded by the solution, and the wiring is disconnected due to the corrosion. These phenomena did not significantly improve even when the temperature and time of the solution were controlled. This is because the flip chip connection type semiconductor package has extremely fine pitch wiring and connection terminals, and the gap between the substrate and the semiconductor element is narrow, so that the solution does not penetrate sufficiently and only the sealing resin can be selectively dissolved. I guess it was because there was not. With such a solution, not only the sealing resin cannot be sufficiently dissolved, but also an electrical inspection for operating the semiconductor element becomes difficult. Furthermore, it became difficult to distinguish the corroded connection terminal and wiring from the defective part, and it became clear that there was a risk of mistaken observation and analysis results. The same phenomenon can occur in the wire bonding connection method.
上記現象を踏まえ、上記課題を解決する方法として本発明に至った。すなわち、本発明に係る半導体パッケージの封止樹脂の開封方法は、エポキシ樹脂硬化物を分解する特定の触媒と有機溶剤とを含む処理液で処理することにより、エポキシ樹脂硬化物を除去することを特徴とするものである。この方法によれば、半導体素子の電気的接続を保持した状態でエポキシ樹脂硬化物を分解および溶解させてエポキシ樹脂硬化物を除去することが可能である。具体的に、本発明は以下の通りである。 Based on the above phenomenon, the present invention has been achieved as a method for solving the above problems. That is, the method for opening the sealing resin of the semiconductor package according to the present invention is to remove the cured epoxy resin by treating with a treatment liquid containing a specific catalyst for decomposing the cured epoxy resin and an organic solvent. It is a feature. According to this method, it is possible to remove the cured epoxy resin by decomposing and dissolving the cured epoxy resin while maintaining the electrical connection of the semiconductor elements. Specifically, the present invention is as follows.
＜１＞ 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。 <1> The semiconductor package including a step of applying a treatment liquid containing a catalyst containing an alkali metal compound and an organic solvent to a semiconductor package in which a semiconductor element is mounted on a printed board and sealed with a cured epoxy resin. A method of opening a semiconductor package, wherein the cured epoxy resin is removed to open the semiconductor package.
＜２＞ 前記アルカリ金属化合物が、アルカリ金属塩である前記＜１＞に記載の半導体パッケージの開封方法。 <2> The method for opening a semiconductor package according to <1>, wherein the alkali metal compound is an alkali metal salt.
＜３＞ 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前記＜２＞に記載の半導体パッケージの開封方法。 <3> The method for opening a semiconductor package according to <2>, wherein the alkali metal salt is a salt of an alkali metal phosphate.
＜４＞ 前記有機溶剤が、アルコール系溶剤である前記＜１＞〜＜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。 <4> The method for opening a semiconductor package according to any one of <1> to <3>, wherein the organic solvent is an alcohol solvent.
＜５＞ 前記アルコール系溶剤がモノアルコールである前記＜４＞に記載の半導体パッケージの開封方法。 <5> The method for opening a semiconductor package according to <4>, wherein the alcohol solvent is monoalcohol.
＜６＞ 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、大気圧下で行う前記＜１＞〜＜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。 <6> The method for opening a semiconductor package according to any one of <1> to <5>, wherein the process from application of the treatment liquid to removal of the cured epoxy resin is performed under atmospheric pressure.
＜７＞ 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℃以下とする前記＜１＞〜＜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。 <7> When the treatment liquid is applied in the air until the epoxy resin cured product is removed, the treatment liquid is treated at a temperature of 250 ° C. or lower and in an inert gas. The method for opening a semiconductor package according to any one of <1> to <6>, wherein the temperature is set to 300 ° C. or lower.
＜８＞ 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前記＜１＞〜＜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。 <8> The semiconductor package according to any one of <1> to <7>, wherein the semiconductor package after removing the cured epoxy resin includes a semiconductor element that can be inspected, observed, or analyzed. Opening method.
＜９＞ 前記＜１＞〜＜８＞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。
<9> After removing the cured epoxy resin from the semiconductor package using the method for opening a semiconductor package according to <1> to <8>, at least one of the following first to fifth steps: A method for inspecting a semiconductor package.
First step: An electrical inspection is performed without substantially changing the state of electrical connection before the semiconductor package is opened.
Second step: Appearance observation is performed without substantially changing the state of electrical connection before opening the semiconductor package.
Third step: The semiconductor element is removed from the printed board, and the appearance of at least one of the semiconductor element and the printed board is observed.
Fourth step: A semiconductor element is removed from the printed board, and a component present on at least one surface of the semiconductor element and the printed board is analyzed.
Fifth step: The semiconductor element is separated from the printed circuit board, and further cut, polished, or excavated, and at least one of observation of the internal structure and analysis of the constituent components of at least one of the semiconductor element and the printed circuit board is performed.
本発明により、半導体素子の電気的接続を保持した状態でエポキシ樹脂硬化物を除去する半導体パッケージの開封方法を提供することができ、及びこの半導体パッケージの開封方法を用いた半導体パッケージの検査方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for opening a semiconductor package in which the cured epoxy resin is removed while maintaining electrical connection of the semiconductor element, and a method for inspecting a semiconductor package using the method for opening a semiconductor package. Can be provided.
本発明の半導体パッケージの開封方法は、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ものである。ここで、「半導体パッケージの開封」とは、半導体パッケージから封止樹脂であるエポキシ樹脂硬化物を除去することをいい、エポキシ樹脂硬化物を除去した後においても電気的接続が保持された状態にあることをいう。電気的接続が保持された状態にある点で、解体とは異なる。 The method for opening a semiconductor package of the present invention includes a step of applying a treatment liquid containing a catalyst containing an alkali metal compound and an organic solvent to a semiconductor package in which a semiconductor element is mounted on a printed board and sealed with a cured epoxy resin. I have it. Here, “opening the semiconductor package” means removing the cured epoxy resin that is the sealing resin from the semiconductor package, and the electrical connection is maintained even after the cured epoxy resin is removed. Say something. It differs from dismantling in that the electrical connection is maintained.
本発明者らは上述の課題を解決すべく、半導体パッケージに限定せずに広くエポキシ樹脂の硬化物を選択的に溶解しうる溶液に関して鋭意調査を重ねた。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive studies on a solution that can selectively dissolve a cured product of an epoxy resin widely without being limited to a semiconductor package.
例えばプリント配線板の加工工程においては、エポキシ樹脂硬化物を溶解させて、電気回路の一部を形成する目的で、専用のエッチング液が利用されている。例えば、ハロゲン化高分子量エポキシ重合体を含有するエポキシ樹脂硬化物をエッチングするエッチング液が提案されている（特開平８−３２５４３６号公報、特開平８−３２５４３７号公報、特開平８−３２５４３８号公報、特開平９−３１６４４５号公報、特開平１０−１２６０５２号公報）。 For example, in a process for processing a printed wiring board, a dedicated etching solution is used for the purpose of forming a part of an electric circuit by dissolving a cured epoxy resin. For example, an etching solution for etching a cured epoxy resin containing a halogenated high molecular weight epoxy polymer has been proposed (JP-A-8-325436, JP-A-8-325437, and JP-A-8-325438). JP-A-9-316445, JP-A-10-126052).
これらのエッチング液は、いずれもエポキシ樹脂硬化物の一部分をエッチング除去して電気回路の一部を形成することを目的とするものである。そして、これらのエッチング液を使用して実現されるものは、多数の工程を経て製造されるプリント配線板の中間工程における半製品である。 These etchants are intended to form a part of an electric circuit by etching away a part of the cured epoxy resin. And what is implement | achieved using these etching liquids is the semi-finished product in the intermediate process of the printed wiring board manufactured through many processes.
一方、プリント配線板に限らず、船舶、鉄道、航空機、自動車などのボディ、変圧器、電動機など各種電力機器用の絶縁材をはじめとして、エポキシ樹脂硬化物を利用した様々な製品の多くは、ガラス繊維、カーボン繊維、金属、充填材といった無機物との複合体によって構成されている。そしてこの複合体に含まれるエポキシ樹脂硬化物を溶解する溶解液が提案されている（特許第４０５１８７３号明細書、特許第４５３９１３０号明細書）。 On the other hand, not only printed wiring boards, but many other products using epoxy resin cured products, including insulation materials for various power devices such as bodies of ships, railways, aircraft, automobiles, transformers, electric motors, It is comprised with the composite_body | complex with inorganic substances, such as glass fiber, carbon fiber, a metal, and a filler. And the solution which melt | dissolves the epoxy resin hardened material contained in this composite_body | complex is proposed (patent 4051873 specification, patent 4539130 specification).
これらの溶解液はいずれも複合体からエポキシ樹脂硬化物を分解、溶解し、かつ再利用可能な状態で樹脂成分や無機物を回収することを目的とするものである。そしてこれらの溶解液を使用して実現されるものは、回収、再利用を目的とした樹脂原材料やガラス繊維、カーボン繊維、充填材などの素材である。 All of these dissolution liquids are intended to decompose and dissolve the cured epoxy resin from the composite and to recover the resin components and inorganic substances in a reusable state. And what is implement | achieved using these solution is raw materials, such as a resin raw material for the purpose of collection | recovery and reuse, glass fiber, carbon fiber, a filler.
このように、前記エッチング液は、エポキシ樹脂硬化物を用いた製品を製造する目的で使用するものであり、前記溶解液は、再利用のために分解、回収する目的で利用されていたものである。したがって、これら前記エッチング液および前記溶解液は、半導体パッケージを検査、観察、分析するために、半導体パッケージの他の構成物に影響を与えずに電気的接続が保持された状態のまま封止樹脂であるエポキシ樹脂硬化物を除去することは全く意図されていなかった。 As described above, the etching solution is used for the purpose of manufacturing a product using a cured epoxy resin, and the solution is used for the purpose of decomposing and collecting for reuse. is there. Accordingly, the etching solution and the solution are used for sealing, inspecting, observing, and analyzing the semiconductor package while maintaining the electrical connection without affecting other components of the semiconductor package. It was never intended to remove the cured epoxy resin.
特に、こうしたエポキシ樹脂の硬化物を溶解する液体化合物は、一般的に強い溶解力を持つことから配線などを腐食させる可能性があり、半導体素子の電気的な検査が必要な場合に使用することが困難であると考えられてきた。 In particular, liquid compounds that dissolve these epoxy resin cured products generally have strong dissolving power and may corrode wiring, etc., and should be used when electrical inspection of semiconductor devices is required. Has been considered difficult.
また、電気回路形成のためのエッチング液はエポキシ樹脂の硬化物層に対して前面から付与されるものである。これに対して半導体パッケージは、極めてファインピッチな配線と接続端子を有し、さらに基板と半導体素子の隙間も狭い。このような極めて狭小な領域にエッチング液を充分に侵入させ、かつエポキシ樹脂硬化物のみを効率的に選択除去し、さらに電気的な検査や観察・分析等ができるかは、電気回路形成のエッチングの用途からは明らかでない。また、再利用のための回収では、溶解液を付与する対象物は、船舶、鉄道、航空機、自動車など、半導体パッケージに比べて大きな構造物であり、極めて狭小な領域に溶解液が充分浸入するかは不明である。 Moreover, the etching liquid for electric circuit formation is provided from the front side with respect to the hardened | cured material layer of an epoxy resin. On the other hand, the semiconductor package has extremely fine pitch wiring and connection terminals, and the gap between the substrate and the semiconductor element is narrow. Whether etching can be performed sufficiently in such extremely narrow areas, and only cured epoxy resin can be selected and removed efficiently, and electrical inspection, observation, and analysis can be performed. It is not clear from the usage. Moreover, in the collection for reuse, the object to which the dissolution liquid is applied is a large structure compared to a semiconductor package such as a ship, a railroad, an aircraft, and an automobile, and the dissolution liquid sufficiently enters a very narrow area. It is unknown.
しかし、本発明者らはこのような溶液の用途を更に発展させ、鋭意検証を重ねたことによって、配線の腐食や半導体素子へのダメージを低減し、電気的接続が保持された状態のまま封止樹脂を除去することができる、新たな半導体パッケージの開封方法を見出すに至った。 However, the present inventors have further developed the use of such a solution and conducted extensive verification, thereby reducing the corrosion of the wiring and the damage to the semiconductor element, and sealing while maintaining the electrical connection. A new semiconductor package opening method has been found that can remove the stop resin.
本発明の半導体パッケージの開封方法は、アルカリ金属化合物を含む触媒（以下「特定触媒」と称する場合がある）と有機溶剤とを含む処理液で処理することにより、封止樹脂であるエポキシ樹脂硬化物を分解および溶解させるものである。前記特定触媒は、エポキシ樹脂のエーテル結合を開裂させる触媒として作用するものであり、有機溶剤によって膨潤したエポキシ樹脂硬化物の分解を進行させる。一方、エポキシ樹脂硬化物以外の部分である、半導体素子、基板との接続端子、配線などは処理液による腐食や断線がないため、開封後の半導体素子について、動作させるための電気的な検査が可能である。また、本発明の半導体パッケージの開封方法により、半導体素子や配線に与える損傷が低減されるため、外観の観察や分析が可能な状態で半導体パッケージを開封することが可能となる。このように本発明の半導体パッケージの開封方法によれば、半導体パッケージの検査、不良解析の精度向上を図ることができる。 The method for opening a semiconductor package of the present invention includes curing an epoxy resin as a sealing resin by treating with a treatment liquid containing a catalyst containing an alkali metal compound (hereinafter sometimes referred to as “specific catalyst”) and an organic solvent. It decomposes and dissolves things. The specific catalyst acts as a catalyst for cleaving the ether bond of the epoxy resin, and advances the decomposition of the cured epoxy resin swollen by the organic solvent. On the other hand, since the semiconductor element, the connection terminal to the substrate, the wiring, etc., which are parts other than the epoxy resin cured product, are not corroded or disconnected by the processing liquid, electrical inspection for operating the semiconductor element after opening is performed. Is possible. Further, the semiconductor package opening method of the present invention reduces damage to the semiconductor elements and wirings, so that the semiconductor package can be opened in a state in which the appearance can be observed and analyzed. Thus, according to the method for opening a semiconductor package of the present invention, it is possible to improve the accuracy of inspection and defect analysis of the semiconductor package.
以下では、まず本発明の開封方法の対象物である半導体パッケージについて説明し、次にエポキシ樹脂硬化物を分解および溶解させる処理液について説明し、更にこの処理液を用いた開封方法について説明を行う。そして、この開封方法を利用した半導体パッケージの検査方法を説明する。 In the following, a semiconductor package which is an object of the opening method of the present invention will be described first, then a processing solution for decomposing and dissolving the cured epoxy resin will be described, and further an opening method using this processing solution will be described. . A semiconductor package inspection method using this unsealing method will be described.
＜半導体パッケージ＞
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。
<Semiconductor package>
The type of semiconductor package to be processed is not particularly limited, and includes semiconductor elements, connection terminals or connection wires, mounting substrates (lead frames and interposers), etc., as long as these are sealed with an epoxy resin cured product. Good. For example, the semiconductor element and the mounting substrate are connected by wire bonding and sealed by transfer molding, or the semiconductor element is flip-chip mounted on the mounting substrate, and a sealing resin (underfill material) is formed between the semiconductor element and the mounting substrate. ), A method in which a plurality of semiconductor elements are mounted on a mounting substrate and then sealed, and a method in which a plurality of these semiconductor packages are stacked and connected, and then a connection portion is sealed with a resin. It is not limited to.
処理対象となる半導体パッケージの封止樹脂は、エポキシ樹脂硬化物であり、エポキシ樹脂組成物を硬化して得られる。エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂用硬化剤などを含有し、さらに必要に応じて硬化促進剤、カップリング剤、溶剤、エラストマ、難燃剤、充填剤、着色剤などを含んでいてもよい。 The sealing resin for the semiconductor package to be processed is a cured epoxy resin, and is obtained by curing the epoxy resin composition. The epoxy resin composition contains an epoxy resin, a curing agent for the epoxy resin, and further contains a curing accelerator, a coupling agent, a solvent, an elastomer, a flame retardant, a filler, a colorant and the like as necessary. Good.
エポキシ樹脂は、分子内にエポキシ基を有するものであればどのようなものでもよく、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノールのジグリシジルエーテル化物、ナフタレンジオールのジグリシジルエーテル化物、フェノール類のジグリシジルエーテル化物、アルコール類のジグリシジルエーテル化物、およびこれらのアルキル置換体、ハロゲン化物、水素添加物などがある。これらは、複数種が併用されていてもよい。 The epoxy resin may be anything as long as it has an epoxy group in the molecule, such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, alicyclic epoxy. Resin, aliphatic chain epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, glycidylamine type epoxy resin, bisphenol A novolac type epoxy resin, diglycidyl etherified product of biphenol, diglycidyl etherified product of naphthalenediol, phenol Diglycidyl etherified products of alcohols, diglycidyl etherified products of alcohols, and alkyl-substituted products, halides and hydrogenated products thereof. A plurality of these may be used in combination.
上記のエポキシ樹脂のうち、ハロゲン化ビスフェノール化合物（テトラブロモビスフェノールＡなど）とエピクロルヒドリンとを反応させて得られるエポキシ樹脂（ハロゲン化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂など）のように、エーテル基が結合しているベンゼン環の、エーテル基に対してオルト位が塩素、臭素等のハロゲン原子で置換されているエポキシ樹脂が用いられている場合、電子吸引性のハロゲン原子がベンゼン環に結合することによりエーテル結合の開裂が起こりやすくなり、その結果、処理液によるエポキシ樹脂硬化物の分解・溶解の効率が特に良好になる傾向にある。 Among the above epoxy resins, epoxy resins (halogenated bisphenol A type epoxy resin, halogenated bisphenol F type epoxy resin, halogenated bisphenol S) obtained by reacting a halogenated bisphenol compound (such as tetrabromobisphenol A) with epichlorohydrin. If an epoxy resin in which the ortho position of the benzene ring to which the ether group is bonded is substituted with a halogen atom such as chlorine or bromine is used, When an attractive halogen atom is bonded to the benzene ring, the ether bond is easily cleaved, and as a result, the efficiency of decomposition and dissolution of the cured epoxy resin by the treatment liquid tends to be particularly good.
エポキシ樹脂用硬化剤は、エポキシ樹脂を硬化させるものであれば特に限定されず、例えば、多官能フェノール類、アミン類、イミダゾール化合物、酸無水物、有機リン化合物およびこれらのハロゲン化物などが挙げられる。これらは単独で使用されていてもよいし、２種以上を任意の組み合わせで用いられていてもよい。 The curing agent for epoxy resin is not particularly limited as long as it cures the epoxy resin, and examples thereof include polyfunctional phenols, amines, imidazole compounds, acid anhydrides, organic phosphorus compounds, and halides thereof. . These may be used alone, or two or more of them may be used in any combination.
エポキシ樹脂用硬化剤の配合量は、エポキシ基の硬化反応を進行させることができれば特に限定はされず、好ましくは、エポキシ基１モルに対して、０．０１当量〜５．０当量の範囲で、より好ましくは０．８当量〜１．２当量の範囲で使用される。 The blending amount of the curing agent for epoxy resin is not particularly limited as long as the curing reaction of the epoxy group can be advanced, and preferably in the range of 0.01 equivalent to 5.0 equivalent with respect to 1 mol of the epoxy group. More preferably, it is used in the range of 0.8 equivalents to 1.2 equivalents.
多官能フェノール類としては、ヒドロキノン、レゾルシノール、カテコール等の単環二官能フェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ナフタレンジオール、ビフェノール等の多環二官能フェノール、およびこれらのハロゲン化物、アルキル基置換体などが挙げられる。さらに、これらのフェノール類とアルデヒド類との重縮合物であるノボラック、レゾールを用いることもできる。 Examples of the polyfunctional phenols include monocyclic bifunctional phenols such as hydroquinone, resorcinol, and catechol, polycyclic bifunctional phenols such as bisphenol A, bisphenol F, naphthalene diol, and biphenol, and halides and alkyl group substituted products thereof. Can be mentioned. Furthermore, novolak and resol, which are polycondensates of these phenols and aldehydes, can also be used.
アミン類としては、脂肪族または芳香族の第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、第四級アンモニウム塩および脂肪族環状アミン類、グアニジン類、尿素誘導体などが挙げられる。これらの化合物の一例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、テトラメチルグアニジン、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ［４．４．０］−５−ノネン、ヘキサメチレンテトラミン、ピリジン、ピコリン、ピペリジン、ピロリジン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジフェニルアミン、Ｎ−メチルアニリン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−オクチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリフェニルアミン、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムアイオダイド、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、ジシアンジアミド、トリルビグアニド、グアニル尿素、ジメチル尿素などが挙げられる。 Examples of the amines include aliphatic or aromatic primary amines, secondary amines, tertiary amines, quaternary ammonium salts and aliphatic cyclic amines, guanidines, urea derivatives, and the like. Examples of these compounds include N, N-dimethylbenzylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, tetramethylguanidine, triethanolamine, N, N. '-Dimethylpiperazine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo [4.4.0] -5 -Nonene, hexamethylenetetramine, pyridine, picoline, piperidine, pyrrolidine, dimethylcyclohexylamine, dimethylhexylamine, cyclohexylamine, diisobutylamine, di-n-butylamine, diphenylamine, N-methylaniline, tri-n-propylamine, tri -N-octylamine, tri- - butylamine, triphenylamine, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, tetramethylammonium iodide, triethylenetetramine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl ether, dicyandiamide, tolylbiguanide, guanylurea, and dimethyl urea.
イミダゾール化合物としては、イミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、４，５−ジフェニルイミダゾール、２−メチルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリン、２−ウンデシルイミダゾリン、２−ヘプタデシルイミダゾリン、２−イソプロピルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾリン、２−フェニル−４−メチルイミダゾリン、ベンゾイミダゾール、１−シアノエチルイミダゾールなどが挙げられる。 Examples of imidazole compounds include imidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-undecylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 2-heptadecyl. Imidazole, 4,5-diphenylimidazole, 2-methylimidazoline, 2-phenylimidazoline, 2-undecylimidazoline, 2-heptadecylimidazoline, 2-isopropylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl Examples include imidazole, 2-ethylimidazoline, 2-phenyl-4-methylimidazoline, benzimidazole, and 1-cyanoethylimidazole.
酸無水物としては、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、無水マレイン酸、メチルハイミック酸無水物、ハイミック酸無水物、無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル酸、クロレンド酸無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、３−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸マレイン酸付加物、メチルヘキサヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、水素化メチルナジック酸無水物、無水マレイン酸とジエン化合物からディールス・アルダー反応で得られ、複数のアルキル基を有するトリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸などが挙げられる。 Acid anhydrides include phthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, pyromellitic dianhydride, benzophenone tetracarboxylic dianhydride, maleic anhydride, methyl hymic anhydride, highmic anhydride, succinic anhydride, Tetrahydrophthalic anhydride, chlorendic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, 3-methylhexahydrophthalic anhydride, 4-methylhexahydrophthalic anhydride, trialkyltetrahydrophthalic anhydride maleic acid adduct, methylhexahydrophthalic acid , Trimellitic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, hydrogenated methylnadic anhydride, maleic anhydride and diene compound obtained by Diels-Alder reaction, trialkyltetrahydrophthalic anhydride having multiple alkyl groups, dodecenyl anhydride Succinic acid etc. And the like.
有機リン化合物は、有機基を有するリン化合物であれば特に限定されず、例えば、ヘキサメチルリン酸トリアミド、リン酸トリス（ジクロロプロピル）、リン酸トリス（クロロプロピル）、亜リン酸トリフェニル、リン酸トリメチル、フェニルホスホン酸、トリフェニルホスフィン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、ジフェニルホスフィンなどが挙げられる。 The organic phosphorus compound is not particularly limited as long as it is a phosphorus compound having an organic group. For example, hexamethyl phosphate triamide, phosphate tris (dichloropropyl), phosphate tris (chloropropyl), triphenyl phosphite, phosphorus Examples include trimethyl acid, phenylphosphonic acid, triphenylphosphine, tri-n-butylphosphine, and diphenylphosphine.
以上のような構成成分を含有するエポキシ樹脂組成物を任意の方法で硬化させることにより、本発明の処理対象となる半導体パッケージの封止樹脂を得ることができる。その硬化条件は、反応が進行する条件を任意に選択すればよい。例えば、温度に関しては、反応が進行するのであればどのような温度でもよいが、一般には室温（２５℃程度）〜２５０℃の範囲で硬化させることが好ましい。また、この硬化反応は、加圧下、大気圧下または減圧下のいずれの条件で行ってもよい。 By curing the epoxy resin composition containing the above components by any method, it is possible to obtain a sealing resin for a semiconductor package to be processed in the present invention. The curing conditions may be arbitrarily selected as long as the reaction proceeds. For example, the temperature may be any temperature as long as the reaction proceeds, but it is generally preferable to cure in the range of room temperature (about 25 ° C.) to 250 ° C. Further, this curing reaction may be performed under any conditions under pressure, atmospheric pressure, or reduced pressure.
＜処理液＞
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。
<Processing liquid>
The treatment liquid for decomposing and dissolving the sealing resin of the semiconductor package contains a specific catalyst and an organic solvent. The specific catalyst is a catalyst containing an alkali metal compound. The treatment liquid used in the present invention only needs to contain the specific catalyst that acts as a catalyst for the ether bond cleavage of the cured epoxy resin and the organic solvent as essential components, and the effects of the present invention can be obtained. In addition to these compounds, any compound may be used in combination, or impurities may be contained.
（特定触媒）
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。
(Specific catalyst)
The specific catalyst includes an alkali metal compound. Only one type of alkali metal compound may be used, or a plurality of types of alkali metal compounds may be combined.
アルカリ金属化合物としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属の水素化物、水酸化物、ホウ水素化物、アミド化合物、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、ホウ酸塩、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、有機酸塩、アルコラート、フェノラートなどが挙げられる。なかでも、有機溶剤への溶解性が良好で、触媒効果（イオン活性）が高く、イオンとしての毒性が低いなどの観点から、アルカリ金属塩を用いることが好ましく、さらに半導体パッケージの封止樹脂をより効率的に分解するための化合物としてはリン酸塩等のリン酸類の塩が好ましい。 Alkali metal compounds include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and other alkali metal hydrides, hydroxides, borohydrides, amide compounds, fluorides, chlorides, bromides, iodides, borates, phosphorus Acid salts, carbonates, sulfates, nitrates, organic acid salts, alcoholates, phenolates and the like can be mentioned. Of these, alkali metal salts are preferably used from the viewpoints of good solubility in organic solvents, high catalytic effect (ionic activity), low ion toxicity, and the like. As a compound for more efficiently decomposing, a salt of phosphoric acid such as phosphate is preferable.
アルカリ金属塩としては、上記アルカリ金属のフッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、ホウ酸塩、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、有機酸塩、アルコラート、フェノラートなどが挙げられる。リン酸類としては、リン酸、メタリン酸、次リン酸、亜リン酸（ホスホン酸）、次亜リン酸（ホスフィン酸）、ピロリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸、ピロ亜リン酸などが挙げられ、リン酸類の塩は、これらのリン酸類の陰イオンと、アルカリ金属の陽イオンとの塩である。なかでも、有機溶剤への溶解性の観点から水和物を用いることが好ましい。これらの塩は、１個の金属イオンと２個の水素イオンを有する第一塩、２個の金属と１個の水素を有する第二塩、３個の金属を有する第三塩のいずれでもよく、酸性塩、アルカリ性塩、中性塩のいずれでもよい。 Examples of the alkali metal salts include fluorides, chlorides, bromides, iodides, borates, phosphates, carbonates, sulfates, nitrates, organic acid salts, alcoholates, and phenolates of the above alkali metals. Examples of phosphoric acids include phosphoric acid, metaphosphoric acid, hypophosphoric acid, phosphorous acid (phosphonic acid), hypophosphorous acid (phosphinic acid), pyrophosphoric acid, trimetaphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid, pyrophosphorous acid and the like. The salt of phosphoric acid is a salt of an anion of these phosphoric acids and an alkali metal cation. Among these, it is preferable to use a hydrate from the viewpoint of solubility in an organic solvent. These salts may be either a first salt having one metal ion and two hydrogen ions, a second salt having two metals and one hydrogen, or a third salt having three metals. , Any of acidic salt, alkaline salt and neutral salt may be used.
特定触媒は、アルカリ金属化合物を含んでいれば、その他の任意の化合物が含有されていてもよいし、不純物が含まれていてもよい。充分なエポキシ樹脂硬化物の分解を鑑みれば、特定触媒中のアルカリ金属化合物の含有率は、９０質量％以上であることが好ましく、９５質量％以上であることがより好ましく、９９質量％以上であることが更に好ましく、実質的にアルカリ金属化合物のみで構成されていることが望ましい。 As long as the specific catalyst contains an alkali metal compound, other arbitrary compounds may be contained, or impurities may be contained. In view of sufficient decomposition of the cured epoxy resin, the content of the alkali metal compound in the specific catalyst is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and 99% by mass or more. More preferably, it is desirable that it is substantially composed of only an alkali metal compound.
特定触媒は、総量として、有機溶剤中に０．００１質量％〜８０質量％の濃度で含有することが好ましく、０．１質量％〜３０質量％の濃度で含有することがより好ましい。０．００１質量％以上とすることで充分なエポキシ樹脂硬化物の分解速度が得られやすくなる。また、８０質量％以下とすることで処理液を容易に調製することができる。 The specific catalyst is preferably contained in the organic solvent at a concentration of 0.001% by mass to 80% by mass, and more preferably 0.1% by mass to 30% by mass, as a total amount. When the content is 0.001% by mass or more, a sufficient decomposition rate of the cured epoxy resin can be easily obtained. Moreover, a process liquid can be easily prepared by setting it as 80 mass% or less.
特定触媒は、必ずしもすべてが溶解している必要はない。非溶解分が存在する飽和溶液においては、溶質は平衡状態にあり、溶解した化合物が失活した場合には非溶解分が溶解してそれを補うことになるので、そのような飽和溶液の使用も有用である。 The specific catalyst does not necessarily have to be completely dissolved. In saturated solutions where undissolved components are present, the solute is in equilibrium, and if the dissolved compound is deactivated, the undissolved components will dissolve and make up for it. Is also useful.
特定触媒は、エポキシ樹脂硬化物を効果的に分解させる観点から、乾燥処理してから使用することが好ましい。乾燥した特定触媒は、カールフィッシャー滴定法により測定する水分量として、５％以下であることが好ましく、２％以下であることがより好ましい。 The specific catalyst is preferably used after being dried from the viewpoint of effectively decomposing the cured epoxy resin. The dried specific catalyst preferably has a water content of 5% or less, more preferably 2% or less, as measured by Karl Fischer titration.
（有機溶剤）
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。
(Organic solvent)
The organic solvent is not particularly limited as long as at least a part of the specific catalyst can be dissolved. When the specific catalyst is an ionic catalyst such as a salt of an alkali metal compound, it is selected from amide solvents, alcohol solvents, ketone solvents, ether solvents from the viewpoint of solubility of the ionic catalyst. However, the present invention is not limited to these, and is not limited to these. Hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, phenols, acetals, fatty acids, acid anhydrides, esters, nitrogen compounds, sulfur compounds (dimethyl sulfoxide) Etc.) and solvents having two or more functional groups (ester and ether, alcohol and ether, etc.) can also be used.
これらの有機溶剤は、単独で使用しても、数種類を組み合わせて（例えば、アミド系溶剤どうし、または、アミド系溶剤とアミド系以外の溶剤）使用してもよい。また、これらの有機溶剤以外に、任意の溶剤を併用してもよく、無機溶剤である水、アンモニアなどを混合することも可能である。 These organic solvents may be used alone or in combination of several types (for example, amide solvents or solvents other than amide solvents and amide solvents). In addition to these organic solvents, any solvent may be used in combination, and inorganic solvents such as water and ammonia may be mixed.
アミド系溶剤としては、例えば、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル尿素、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、カプロラクタム、カルバミド酸エステルなどを好ましく使用できる。 Examples of amide solvents include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N, N, N ′, N′-tetramethylurea, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, caprolactam, carbamic acid ester and the like can be preferably used.
アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、１−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、２−メチル−１−ブタノール、ｉｓｏ−ペンチルアルコール、ｔｅｒｔ−ペンチルアルコール、３−メチル−２−ブタノール、ネオペンチルアルコール、１−ヘキサノール、２−メチル−１−ペンタノール、４−メチル−２−ペンタノール、２−エチル−１−ブタノール、１−ヘプタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、シクロヘキサノール、１−メチルシクロヘキサノール、２−メチルシクロヘキサノール、３−メチルシクロヘキサノール、４−メチルシクロヘキサノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール（分子量２００〜４００）、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、グリセリン、ジプロピレングリコール、ベンジルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルベンジルアルコール、メチルベンジルアルコール、クロロベンジルアルコール及びこれらの異性体などが挙げられる。封止樹脂を効率よく開封する観点からは、モノアルコールが好適である。 Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, iso-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, and 3-pentanol. 2-methyl-1-butanol, iso-pentyl alcohol, tert-pentyl alcohol, 3-methyl-2-butanol, neopentyl alcohol, 1-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2- Pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, cyclohexanol, 1-methylcyclohexanol, 2-methylcyclohexanol, 3-methylcyclohexanol, 4-methylcyclohexanol, Echile Glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol, triethylene Glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, tetraethylene glycol, polyethylene glycol (molecular weight 200-400), 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butane Diol, 1,4-butanediol, 2,3- Butanediol, 1,5-pentanediol, glycerin, dipropylene glycol, benzyl alcohol, tert- butyl alcohol, methyl benzyl alcohol, and the like chlorobenzyl alcohol and isomers thereof. Monoalcohol is preferred from the viewpoint of efficiently opening the sealing resin.
ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、３−ペンタノン、２−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、２−ヘプタノン、４−ヘプタノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、ホロン、イソホロンなどが挙げられる。 Examples of the ketone solvent include acetone, methyl ethyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-hexanone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone, 4-heptanone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, phorone, and isophorone. It is done.
エーテル系溶剤としては、例えば、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アニソール、フェネトール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセタール、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなどが挙げられる。 Examples of ether solvents include dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, dihexyl ether, anisole, phenetole, dioxane, tetrahydrofuran, acetal, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether. Etc.
これらの有機溶剤の中でも、エポキシ樹脂硬化物の除去性、人体への有害性、取扱いの安全性等の観点からアルコール系溶剤であることが好ましく、更にその中でもモノアルコールであることが好適である。この理由は明らかではないが次のように推測される。本発明の開封方法では、エポキシ樹脂硬化物に含まれるエステル結合が切断されることによってエポキシ樹脂硬化物が除去される。この際、イオン化した触媒と共に溶媒のアルコール性水酸基が前記切断箇所に作用することによって、エステル交換反応が効果的に進むと考えられる。また、一般に水酸基を２つ以上有する多価アルコールは粘性が高くなる傾向が見られるため、半導体パッケージの微小な隙間に進入し、エポキシ樹脂硬化物を効率良く除去する観点からはモノアルコールを使用することが好ましい。 Among these organic solvents, alcohol-based solvents are preferable from the viewpoints of removability of cured epoxy resin, harmfulness to the human body, safety of handling, and the like, and among them, monoalcohols are more preferable. . The reason for this is not clear, but is presumed as follows. In the opening method of this invention, an epoxy resin hardened | cured material is removed by cut | disconnecting the ester bond contained in an epoxy resin hardened | cured material. At this time, it is considered that the transesterification reaction proceeds effectively by the alcoholic hydroxyl group of the solvent acting on the cleavage site together with the ionized catalyst. In general, polyhydric alcohols having two or more hydroxyl groups tend to be highly viscous, so monoalcohol is used from the viewpoint of efficiently entering a small gap in the semiconductor package and efficiently removing the cured epoxy resin. It is preferable.
前記モノアルコールの中でも、沸点が１００℃〜２５０℃のモノアルコールが好ましく、沸点が１３０℃〜２１０℃のモノアルコールが更に好ましい。有機溶剤としてのモノアルコールの沸点が上記範囲内にあると、エポキシ樹脂硬化物を溶解させるときの加熱温度での分解や蒸発を抑えることができる。 Among the monoalcohols, monoalcohols having a boiling point of 100 ° C to 250 ° C are preferable, and monoalcohols having a boiling point of 130 ° C to 210 ° C are more preferable. When the boiling point of the monoalcohol as the organic solvent is within the above range, decomposition and evaporation at the heating temperature when dissolving the cured epoxy resin can be suppressed.
また、半導体パッケージの微小な隙間に進入し、エポキシ樹脂硬化物を効率良く除去するためには、室温における粘度が１００ｍＰａ・Ｓ以下のモノアルコールが好ましく、１０ｍＰａ・Ｓ以下のモノアルコールがさらに好ましい。粘度は低いほうが微少な隙間への侵入しやすいことから、粘度の下限値は特に制限はないが、粘度が低い有機溶媒は、沸点が低い傾向があり、沸点とのバランスの観点からは、０．１ｍＰａ・ｓ以上が好ましく、０．５ｍＰａ・ｓ以上がより好ましい。 Further, in order to enter the minute gap of the semiconductor package and efficiently remove the cured epoxy resin, monoalcohol having a viscosity at room temperature of 100 mPa · S or less is preferable, and monoalcohol having 10 mPa · S or less is more preferable. Since the lower the viscosity, the easier it is to enter a fine gap, the lower limit of the viscosity is not particularly limited. However, the organic solvent having a low viscosity tends to have a low boiling point, and is 0 from the viewpoint of the balance with the boiling point. .1 mPa · s or more is preferable, and 0.5 mPa · s or more is more preferable.
さらにエポキシ樹脂硬化物との親和性、相溶性の観点から、芳香族基を有するモノアルコールが好ましく、沸点や粘度の観点からフェニル基を有するモノアルコールであることがより好ましい。このようなモノアルコールとしては、具体的には、ベンジルアルコール、メチルベンジルアルコール、ｔ−ブチルベンジルアルコール、２，４―ジメチルベンジルアルコール、および３−フェニル−１−プロパノールなどが挙げられ、エポキシ樹脂硬化物の溶解性、人体への有害性、薬品の安全性を考慮するとベンジルアルコールであることが好適である。 Furthermore, from the viewpoints of affinity and compatibility with the cured epoxy resin, monoalcohols having aromatic groups are preferred, and monoalcohols having phenyl groups are more preferred from the viewpoints of boiling point and viscosity. Specific examples of such monoalcohol include benzyl alcohol, methylbenzyl alcohol, t-butylbenzyl alcohol, 2,4-dimethylbenzyl alcohol, and 3-phenyl-1-propanol. Benzyl alcohol is preferred in consideration of the solubility of the product, the harmfulness to the human body, and the safety of chemicals.
処理液を調製する際の温度は調製することができれば、どのような温度でもよく、使用する有機溶剤の融点以上、沸点以下で行うことが好ましい。また、処理液を調製する際の雰囲気は、大気中でも不活性気体中でもよく、大気圧下（常圧下）、減圧下、加圧下のいずれでもよい。また、このようにして得られた処理液に、界面活性剤などを添加して使用することもできる。 The temperature at which the treatment liquid is prepared may be any temperature as long as it can be adjusted, and it is preferably performed at a temperature not lower than the melting point and not higher than the boiling point of the organic solvent to be used. The atmosphere for preparing the treatment liquid may be air or an inert gas, and may be under atmospheric pressure (under normal pressure), under reduced pressure, or under pressure. Further, a surfactant or the like can be added to the treatment liquid thus obtained.
エポキシ樹脂硬化物に対する処理液の濡れ性は、適用する半導体パッケージの接続端子間のギャップや、半導体素子とＦＰＣの隙間の大きさに合わせて適宜調整することが好ましく、例えばエポキシ樹脂硬化物に対する処理液の接触角を５０°以下、さらに好ましくは４０°以下とすることで、狭小な隙間にも効果的に処理液が浸透し、エポキシ樹脂硬化物の除去が容易となる。
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。
The wettability of the treatment liquid with respect to the cured epoxy resin is preferably adjusted appropriately according to the gap between the connection terminals of the semiconductor package to be applied and the gap between the semiconductor element and the FPC. For example, the treatment with respect to the cured epoxy resin By setting the contact angle of the liquid to 50 ° or less, more preferably 40 ° or less, the treatment liquid effectively penetrates into a narrow gap, and the cured epoxy resin can be easily removed.
The contact angle of the treatment liquid is a value when the contact angle of the cured epoxy resin surface is measured at room temperature (25 ° C.) by a droplet method using a known contact angle measuring device.
＜半導体パッケージの開封方法＞
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。
<How to open a semiconductor package>
The method for applying the treatment liquid to the semiconductor package is not particularly limited, and the treatment may be performed by immersing the semiconductor package in the treatment liquid, or the treatment liquid may be sprayed onto the semiconductor package by spraying or the like. The treatment liquid may be agitated by a stirrer, a pump, gas blowing, or the like, and when the immersion treatment is performed, the treatment may be performed while applying vibration by ultrasonic waves.
エポキシ樹脂硬化物を処理する際の処理液は、処理速度を調整するために、有機溶剤の凝固点以上、沸点以下の任意の温度で使用することができる。しかし、好ましくないエポキシ樹脂硬化物の熱分解を防ぐためには、空気中では２５０℃以下、不活性気体中では３００℃以下の温度の処理液で処理することが好ましい。 The treatment liquid for treating the cured epoxy resin can be used at any temperature between the freezing point and the boiling point of the organic solvent in order to adjust the treatment speed. However, in order to prevent undesired thermal decomposition of the cured epoxy resin, it is preferable to treat with a treatment liquid having a temperature of 250 ° C. or lower in air and 300 ° C. or lower in an inert gas.
処理液の使用時ならびに保存時の雰囲気は、大気中でも不活性気体中でもよく、大気圧下、減圧下、加圧下のいずれでもよい。場合により高圧をかけることも有効であるが、安全性を重視する場合には、大気圧下であることが好ましい。 The atmosphere during use and storage of the treatment liquid may be air or an inert gas, and may be under atmospheric pressure, reduced pressure, or increased pressure. In some cases, applying a high pressure is also effective, but when safety is important, it is preferably under atmospheric pressure.
処理液によりエポキシ樹脂硬化物を分解および溶解する時間は、対象となる半導体パッケージの大きさ、形状、個数に応じて適宜設定することが望ましい。例えば近年最もファインピッチ化が著しいフリップチップ接続方式の半導体パッケージとして、実施例に示すＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）を例示すれば、溶解反応が充分に進みエポキシ樹脂硬化物を除去するために、一つの半導体パッケージについて３０分以上の時間で処理することが好ましく、５０分以上１２０分以下がより好ましく、更に好ましくは６０分以上９０分以下である。 The time for decomposing and dissolving the cured epoxy resin with the treatment liquid is desirably set as appropriate according to the size, shape, and number of the target semiconductor packages. For example, as a flip chip connection type semiconductor package with the most remarkable fine pitch in recent years, the COF (Chip on Film) shown in the example is illustrated. In order to remove the cured epoxy resin, the dissolution reaction proceeds sufficiently. The semiconductor package is preferably processed for 30 minutes or more, more preferably 50 minutes or more and 120 minutes or less, and still more preferably 60 minutes or more and 90 minutes or less.
処理対象物の大きさには特に制限はなく、プリント配線板などに実装されたままの状態でもよいし、リフローなどの処理によってはんだによる接続部を溶融し、半導体パッケージのみを取り出した状態でもよい。対象物に対する処理液の量には特に制限がなく、処理液が封止樹脂に接触する量であればよい。 The size of the object to be processed is not particularly limited, and may be as it is mounted on a printed wiring board or the like, or may be in a state in which only the semiconductor package is taken out by melting the solder connection by reflow processing or the like. . There is no restriction | limiting in particular in the quantity of the processing liquid with respect to a target object, What is necessary is just the quantity which a processing liquid contacts sealing resin.
このようにしてエポキシ樹脂硬化物が除去された半導体パッケージは、洗浄され、乾燥されることが好ましい。この洗浄方法および乾燥方法には特に制限はない。 The semiconductor package from which the cured epoxy resin has been removed in this manner is preferably washed and dried. There are no particular limitations on the washing and drying methods.
例えば、半導体パッケージの洗浄において、半導体パッケージに付着した処理液を除去するのに溶剤を用いることができる。かかる溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、イソプロピルアルコール、アセトン、純水およびこれらの組み合わせを挙げることができる。
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。
For example, in cleaning the semiconductor package, a solvent can be used to remove the processing liquid attached to the semiconductor package. Examples of such solvents include methyl ethyl ketone (MEK), isopropyl alcohol, acetone, pure water, and combinations thereof.
The semiconductor package may be dried for several hours at room temperature, or may be heat-dried with a dryer as long as the metal of the semiconductor element does not deteriorate significantly.
本発明の半導体パッケージの開封方法により、半導体素子や配線に与えるダメージが低減されるため、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、エポキシ樹脂硬化物を除去することが可能となる。それゆえ、本発明の半導体パッケージの開封方法によれば、半導体素子を動作させるための電気的な検査や、観察、分析が可能な状態で半導体パッケージを開封することが可能となる。これによって半導体パッケージの検査、不良解析の精度向上を図ることができるため、その工業的価値は大である。特にリジッドおよびフレキシブル配線板などに実装されたファインピッチな半導体パッケージの開封方法として有用である。 According to the method for opening a semiconductor package of the present invention, damage to a semiconductor element and wiring is reduced, so that the cured epoxy resin is removed without substantially changing the state of electrical connection before opening the semiconductor package. Is possible. Therefore, according to the method for opening a semiconductor package of the present invention, it is possible to open the semiconductor package in a state where electrical inspection, observation, and analysis for operating the semiconductor element are possible. As a result, it is possible to improve the accuracy of the inspection and defect analysis of the semiconductor package, and its industrial value is great. It is particularly useful as a method for opening fine pitch semiconductor packages mounted on rigid and flexible wiring boards.
＜半導体パッケージの検査方法＞
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。
<Inspection method for semiconductor packages>
The opened semiconductor package which has been cleaned and dried can be inspected, observed and analyzed by appropriate means according to the purpose. It is possible to connect a tester and various measuring devices to the connection terminal portion to operate the semiconductor element, and to observe and analyze the circuit surface of the semiconductor element from which the resin is removed and the vicinity of the connection terminal.
発煙硝酸や混酸等の従来技術の溶液で開封した半導体パッケージの場合では、接続端子、配線および半導体素子の一部が溶液によって腐食されることがあるため、腐食した接続端子や配線と、不良箇所との判別が困難となり、観察、分析結果を大きく見誤る場合がある。しかし本発明の開封方法を用いることによってこれらの腐食を低減することができ、より正確な観察、分析が可能である。 In the case of a semiconductor package opened with a conventional solution such as fuming nitric acid or mixed acid, the connection terminals, wiring, and part of the semiconductor element may be corroded by the solution. May be difficult to distinguish, and observation and analysis results may be misunderstood. However, by using the opening method of the present invention, these corrosions can be reduced, and more accurate observation and analysis are possible.
本発明の半導体パッケージの検査方法では、開封済み半導体パッケージについて、下記第１〜第５の工程のうちの少なくとも１工程を行う。
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。
In the method for inspecting a semiconductor package of the present invention, at least one of the following first to fifth steps is performed on the opened semiconductor package.
First step: An electrical inspection is performed without substantially changing the state of electrical connection before the semiconductor package is opened.
Second step: Appearance observation is performed without substantially changing the state of electrical connection before opening the semiconductor package.
Third step: The semiconductor element is detached from the printed board, and the appearance of at least one of the semiconductor element and the printed board is observed.
Fourth step: The semiconductor element is removed from the printed board, and the components present on at least one surface of the semiconductor element and the printed board are analyzed.
Fifth step: removing a semiconductor element from the printed board, further cutting, polishing or excavating, and observing the internal structure of at least one of the semiconductor element and the printed board and analyzing at least one of the components.
本発明の半導体パッケージの開封方法によれば、配線および半導体素子の腐食が抑えられるため、上記第１の工程のように、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、電気的検査を行うことが可能となる。 According to the method for opening a semiconductor package of the present invention, since corrosion of wiring and semiconductor elements can be suppressed, the state of electrical connection before opening the semiconductor package is not substantially changed as in the first step. In addition, an electrical inspection can be performed.
また、本発明の半導体パッケージの開封方法では、開封前の電気的接続の状態を実質的に変えずに、半導体パッケージを開封することができるため、上記第２の工程のように、半導体素子の回路面やプリント基板の回路面に付着した異物などによる電気的接続の異常や汚染状態、配線や接続端子の劣化状態等を外観から確認することができる。 Further, in the method for opening a semiconductor package of the present invention, the semiconductor package can be opened without substantially changing the state of electrical connection before opening. It is possible to confirm from the appearance the abnormality or contamination of the electrical connection due to foreign matters attached to the circuit surface or the circuit surface of the printed circuit board, the deterioration state of the wiring or connection terminals, and the like.
更に、配線および半導体素子の腐食が抑えられるため、上記第３の工程のように、前記プリント基板から前記半導体素子を取り離して、精密に前記半導体素子や前記プリント基板の回路面の外観観察を行うことも可能である。また、第４の工程のように、前記半導体素子や前記プリント基板の表面に存在する成分の分析を精密に行うことも可能である。 Furthermore, since corrosion of the wiring and the semiconductor element is suppressed, the semiconductor element is removed from the printed board as in the third step, and the appearance of the circuit surface of the semiconductor element or the printed board is precisely observed. It is also possible to do this. In addition, as in the fourth step, it is possible to precisely analyze the components present on the surface of the semiconductor element or the printed board.
さらに第５の工程のように、第４の工程で確認した分析対象を詳細に調査することなどを目的に、研磨装置や切断装置によって切断した断面を形成し、或いはＦＩＢ（Focused Ion Beam）法やＣＰ（Cross-section Polishing）法等を用いて前記半導体素子や前記プリント基板の特定箇所の断面を形成して、内部構造の観察や成分の分析を行うことも可能である。 Further, as in the fifth step, a cross section cut by a polishing device or a cutting device is formed for the purpose of investigating the analysis target confirmed in the fourth step in detail, or the FIB (Focused Ion Beam) method. It is also possible to form a cross-section of a specific portion of the semiconductor element or the printed circuit board by using a CP (Cross-section Polishing) method or the like to observe the internal structure or analyze the components.
前記電気的検査としては、前記半導体素子の電源端子に動作用電源、信号入力端子にディジタル信号および／またはアナログ信号を印加し、出力端子から得られる応答をデータロガーや各種の信号解析装置、オシロスコープ等で観測する方法、外部回路と連動させて実際の動作状態を再現する方法、半導体検査装置を使用した動作検証方法などが挙げられる。
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。
As the electrical inspection, an operation power supply is applied to the power supply terminal of the semiconductor element, a digital signal and / or an analog signal is applied to the signal input terminal, and a response obtained from the output terminal is converted into a data logger, various signal analysis devices, an oscilloscope. For example, a method for reproducing an actual operation state in conjunction with an external circuit, and an operation verification method using a semiconductor inspection apparatus.
As the appearance observation, using a metal microscope, an optical microscope such as a fluorescence microscope, a scanning electron microscope (SEM), a scanning ion microscope (SIM), etc., the circuit surface of a semiconductor element and / or a printed circuit board, or these Examples include observing the connection terminal portion, and observing the shape of the foreign matter adhering to the circuit surface, the dielectric breakdown trace, the wiring caused by ion migration, and the insulation degradation trace of the connection terminal.
前記成分の分析としては、エネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＸ）、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）、オージェ電子分光法、質量分析法（ＭＳ、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ等）、赤外分光法（ＩＲ）など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を構成する金属・非金属元素、有機物を分析したり、回路面に付着した異物の成分、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劣化生成物を分析したりすることが挙げられる。なお、異物としては製造工程中で発生しうる人体起因の異物、製造工程の環境中、および搬送トレイやラック等の容器から発生しうる有機物、金属等が考えられる。
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。
Analysis of the components includes energy dispersive X-ray analysis (EDX), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Auger electron spectroscopy, mass spectrometry (MS, TOF-SIMS, etc.), infrared spectroscopy (IR) ) Etc. to analyze the metal / non-metallic elements and organic substances that make up the circuit surface of semiconductor elements and / or printed circuit boards, as well as wiring generated by foreign matter components, dielectric breakdown marks, ion migration, etc. adhering to the circuit surface And analyzing degradation products of connection terminals. In addition, as a foreign material, the foreign material derived from the human body which may generate | occur | produce in a manufacturing process, the organic substance, metal, etc. which may generate | occur | produce from containers, such as a conveyance tray and a rack, in the environment of a manufacturing process.
These electrical inspection, appearance observation, and component analysis may be performed by appropriately combining these methods.
以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。処理液に使用する触媒と有機溶剤の組み合わせは多岐にわたるが、本実施例においては特許文献（特許第４０５１８７３号公報）に記載の処理液をさらに発展させ、特に半導体パッケージの開封と、開封後の検査、観察、分析に適した処理液の一例を元に説明する。なお、以下の実施例において、％は質量％を表す。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not limited thereto. There are a wide variety of combinations of catalysts and organic solvents used in the treatment liquid. In this embodiment, however, the treatment liquid described in the patent document (Japanese Patent No. 4051873) is further developed. A description will be given based on an example of a processing solution suitable for inspection, observation, and analysis. In the following examples,% represents mass%.
＜半導体パッケージの準備＞
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。
<Preparation of semiconductor package>
As an example of a semiconductor package to be processed, a semiconductor package mounted with COF (Chip on Film) shown in FIG. In COF, a semiconductor element 1 is flip-chip mounted on a polyimide flexible substrate (FPC) 2 as a printed circuit board. The Sn-plated Cu wiring 3 on the substrate 2 side and the bump (connection terminal) 4 on the semiconductor element 1 side are connected by an eutectic (not shown) of Au / Sn. In the present embodiment, the bump 4 is made of Au, but may be made of Cu plated with Au or solder.
隣接する接続端子４間のギャップは約１０μｍであり、半導体素子１と基板２の隙間は約２０μｍである。この狭い隙間にエポキシ樹脂硬化物５が充填されており、接続端子４間の絶縁と物理的保護の役割を果たしている。また、ソルダレジスト６はエポキシ樹脂硬化物５が基板２上で流れ拡がらないよう堰としての役割も担っている。 The gap between adjacent connection terminals 4 is about 10 μm, and the gap between the semiconductor element 1 and the substrate 2 is about 20 μm. This narrow gap is filled with the cured epoxy resin 5 and plays a role of insulation and physical protection between the connection terminals 4. The solder resist 6 also functions as a weir so that the cured epoxy resin 5 does not flow and spread on the substrate 2.
フレキシブル基板（ＦＰＣ）２の外形は、短辺２５ｍｍ×長辺４０ｍｍ、基板２上に実装されている半導体素子１のサイズは短辺２ｍｍ×長辺２０ｍｍのものを使用した。 The outer shape of the flexible substrate (FPC) 2 was 25 mm short side × 40 mm long side, and the size of the semiconductor element 1 mounted on the substrate 2 was 2 mm short side × 20 mm long side.
エポキシ樹脂硬化物５は、以下のようにして形成した。
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。
The cured epoxy resin 5 was formed as follows.
80 parts by mass of epoxy equivalent 160 bisphenol F type liquid epoxy resin (trade name YDF-8170C manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.), 20 parts by mass of naphthalene type epoxy resin having 140 epoxy equivalents (trade name HP-4032D manufactured by Dainippon Ink Industries, Ltd.) Parts, cyclic acid anhydride (Japan Epoxy Resin Co., Ltd., trade name Epochure YH306) 135 parts by weight as curing agent, 2-ethyl-4-methylimidazole (trade name 2E4MZ, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) 1 part by weight as curing accelerator , 1 part by mass of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (product name: Silaace S510, manufactured by Chisso Corporation) as a coupling agent, kneaded and dispersed with a roughing machine, vacuum degassed and liquid epoxy resin composition I adjusted things.
The prepared liquid epoxy resin composition was underfilled into the gaps by a dispensing method, and then was prepared by heat treatment at 150 ° C. for 120 minutes and curing.
＜処理液の調製＞
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。
<Preparation of treatment solution>
Using each component shown in Table 1 as an example, a treatment liquid containing 6% of an alkali metal compound in each amide, ketone, ether, or alcohol organic solvent was prepared. The alkali metal compound was used after being dried. The alkali metal compound was dried by heating in a dryer at 300 ° C. for 1 hour. The moisture content after drying was measured by Karl Fischer titration, and found to be 1.0% to 2.0%, respectively.
In some of these treatment liquids, the alkali metal compound could not be completely dissolved, and when the treatment liquid was left in the tank, some of the treatment liquid was precipitated at the bottom of the tank. The viscosity of the prepared treatment liquid was about 1.0 mPa · s to 10 mPa · s.
表１に示した有機溶剤名は以下のとおりである。ＮＭＰ：Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ＣＨＯＮ：シクロヘキサノン、ＤＧＭＭ：ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ＢＺＡ：ベンジルアルコール、ＥＧ：エチレングリコール The names of organic solvents shown in Table 1 are as follows. NMP: N-methyl-2-pyrrolidone, CHON: cyclohexanone, DGMM: diethylene glycol monomethyl ether, BZA: benzyl alcohol, EG: ethylene glycol
一方、比較例１〜６として特定触媒を含まず有機溶剤だけもしくは水だけの処理液を用い、比較例７〜９として各特定触媒の６％水溶液を調整し用いた。また、比較例１０〜１１として、従来から封止樹脂の開封用途として一般に使用されている発煙硝酸および混酸を用いた。 On the other hand, as Comparative Examples 1 to 6, a treatment solution containing only the organic solvent or water alone was used, and as Comparative Examples 7 to 9, a 6% aqueous solution of each specific catalyst was prepared and used. Further, as Comparative Examples 10 to 11, fuming nitric acid and mixed acid, which have been conventionally used for opening sealing resins, were used.
＜半導体パッケージの開封＞
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。
<Opening the semiconductor package>
10 g of these treatment solutions are placed in a test tube and kept at 150 ° C. in an oil bath for organic solvents, 80 ° C. in a water bath for aqueous solutions, and 100 ° C. in an oil bath for fuming nitric acid and mixed acids. The package was loaded. All these steps were performed under atmospheric pressure. After 1 hour, the semiconductor package was taken out, washed and dried.
＜封止樹脂の溶解状態の評価＞
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））
<Evaluation of dissolved state of sealing resin>
After drying, the FPC of the semiconductor package was peeled and removed, and the dissolution state of the sealing resin was judged by observing a narrow gap portion between the connection terminals on the circuit surface of the semiconductor element, in particular, with a fluorescence microscope. The dissolved state was evaluated according to the following criteria shown in FIG.
5: All dissolved (FIG. 2 (e))
4: Almost dissolved (FIG. 2 (d))
3: Half dissolution (FIG. 2 (c))
2: Partial dissolution (FIG. 2 (b))
1: Not dissolved (FIG. 2 (a))
＜開封後の半導体素子の外観の観察＞
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。
<Observation of appearance of semiconductor element after opening>
The processed semiconductor package was observed with a microscope, and the damage state of the semiconductor element was evaluated according to the following criteria for the circuit surface of the semiconductor element, the connection terminals at several hundred to several hundreds of places, and the wiring of the FPC. The following criteria were judged with reference to the state of FIG.
In general, since the FPC has transparency in the visible light region, the circuit surface and the connection terminal portion of the semiconductor element can be observed through the FPC without peeling the FPC from the semiconductor package.
５：腐食なし
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
5: No corrosion 4: Corrosion was observed in more than 30% of connection terminals and wirings 3: Corrosion was observed in approximately half of connection terminals and wirings (more than 30% to less than 70%) 2: Connections Corrosion was observed in 70% to less than 90% of terminals and wiring 1: Corrosion was observed in almost all connection terminals and wiring (over 90%)
さらに上記２項目の評価から、封止樹脂が溶解した部分において半導体素子の検査、分析の可否を総合的に評価した。結果を表１に示す。 Further, from the evaluation of the above two items, whether or not the semiconductor element was inspected and analyzed in the portion where the sealing resin was dissolved was comprehensively evaluated. The results are shown in Table 1.
なお、表１の比較例１〜９において、半導体素子の損傷の項目における「−」は、そもそも封止樹脂が溶解しなかったため、半導体素子の損傷の評価を行わなかったことを意味する。 In Comparative Examples 1 to 9 in Table 1, “−” in the item of damage to the semiconductor element means that the evaluation of damage to the semiconductor element was not performed because the sealing resin did not dissolve in the first place.
表１に示すように、比較例１〜６の有機溶剤もしくは水のみで処理した場合、封止樹脂の溶解はみられなかった。また、比較例７〜９に示す特定触媒の水溶液でも封止樹脂の溶解はみられなかった。さらに従来半導体パッケージの開封に一般的に用いられてきた発煙硝酸や混酸では、封止樹脂はほぼ溶解したものの、半導体素子の回路面や接続端子、ＦＰＣの配線が著しく腐食しており、電気的な検査が困難な状態であった。 As shown in Table 1, when treated only with the organic solvent or water of Comparative Examples 1 to 6, dissolution of the sealing resin was not observed. In addition, the sealing resin was not dissolved even in the aqueous solutions of the specific catalysts shown in Comparative Examples 7 to 9. In addition, fuming nitric acid and mixed acids, which are generally used for opening semiconductor packages, have dissolved the sealing resin, but the circuit surface of semiconductor elements, connection terminals, and FPC wiring are significantly corroded. It was difficult to perform a proper inspection.
これに対し、実施例１〜１５に示すアルカリ金属化合物を含む触媒と有機溶剤とを含有する処理液で処理した場合には、特定触媒や有機溶剤の種類による差はみられるが、いずれも封止樹脂を溶解していた。また、半導体素子のダメージもみられず、検査、分析が可能な状態であった。 On the other hand, when treated with a treatment solution containing an alkali metal compound and an organic solvent shown in Examples 1 to 15, there is a difference depending on the type of the specific catalyst or the organic solvent. The stop resin was dissolved. Further, no damage was observed on the semiconductor element, and inspection and analysis were possible.
１ 半導体素子
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
1 Semiconductor element 2 Substrate (flexible substrate FPC)
3 Wiring (Sn plating Cu wiring)
4 Connection terminal (Au bump)
5 Cured epoxy resin 6 Solder resist
Claims (9)
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。 After removing the cured epoxy resin from the semiconductor package using the method for opening a semiconductor package according to any one of claims 1 to 8, at least one of the following first to fifth steps: A semiconductor package inspection method for performing a process.
First step: An electrical inspection is performed without substantially changing the state of electrical connection before the semiconductor package is opened.
Second step: Appearance observation is performed without substantially changing the state of electrical connection before opening the semiconductor package.
Third step: The semiconductor element is removed from the printed board, and the appearance of at least one of the semiconductor element and the printed board is observed.
Fourth step: A semiconductor element is removed from the printed board, and a component present on at least one surface of the semiconductor element and the printed board is analyzed.
Fifth step: The semiconductor element is separated from the printed circuit board, and further cut, polished, or excavated, and at least one of observation of the internal structure and analysis of the constituent components of at least one of the semiconductor element and the printed circuit board is performed.
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