JPS63315930A - 電子部品の外被に対する穿孔方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、電子部品に包埋した素子を直接調べるため
、部品表面に検査用の小孔を開ける穿孔方法とその装置
に関するもので、対象とする電子部品は主に樹脂押込形
半導体電子部品である。

従来の技術 半導体電子部品の特性の変化、あるいは場合によって生
じる不調、故障等を調べるため、通常、この部品のまま
で電気特性が所定の動作範囲にあるかどうか測定する間
接的な検査方法が適用されている。しかしながら、開発
中途あるいは製造当初のような場合、上記の間接検査方
法では充分にその原因の追求ができない。それ故、素子
自体の形態を直接観察したり、各種の表面分析を行うこ
とが不可欠になる。

半還体素子を使用している電子部品の外被は、セラミッ
クス又は絶縁物を充填した金属缶による封止から、製造
が容易で低価格の樹脂埋込（モールド）形封止に移行し
ている。この樹脂埋込型電子部品の内部にある素子を露
出させるには、外被の適当な個所を溶出して除去してい
る。この溶出方法は、現在下記の２種である。

第１の方法は、加熱強酸から成る腐食液で外被を溶出さ
せる湿式法である。この場合、電子部品を先ず水平に設
置し、その上面又は下面を化学反応で溶出させる。上面
を溶出させる場合には、部品の表面に予め機械加工によ
り凹部を形成し、この凹部にスポイト等を用いて上記の
腐食液を滴下し、反応の終了した廃液を除去した後、再
度新しい腐食液を滴下する。そして素子の表面が現れる
まで、同じ操作を手動により断続的に繰り返す。

これに反して、下面を溶出させる場合には、腐食液を上
方に向けて噴出する導管中の小孔の上部に電子部品を近
接して設置する。この方法では、原理的には連続作業が
可能であるが、作業が終了したかどうかを＆１１　ｉＵ
するには、上記の噴出小孔をその都度部品から離して直
接目で確認する必要がある。従って、作業の終了までに
は、この確認操作を何度か繰り返す必要がある。もらろ
ん、この装置に反応終了を確認するための光学的又は光
電的付加装置を導入すれば、連続作業が行え、作業も容
易になる。しかし、加熱した強酸を使用している作業雰
囲気のため、この付加装置に要する経費は著しく上昇す
る。また、この場合には、噴出させるる腐食液は全てが
反応に関与するものではないので、予め余分に腐食液を
準備しておかなくてはならない。上記した２つの場合は
、いずれも人手に頼るもので、結局のところ、操作員が
かなりな経験と熟練を積む必要がある。

第２の方法は、プラズマエツチングによる乾式法である
。この方法では、穿孔部分を（Ｎ先約にエツチングする
ため、エツチングさせたくない個所にエツチング速度の
遅い材料を被覆する必要がある。また、上記の腐食法と
比較すると、この方法の削り出し速度は格段に遅い欠点
がある。更に、このプラズマエツチング法の欠点は、真
空排気設備、減圧ガス４人装置、高周波高圧電源等かな
り大がかりな設備が必要である。また、それに応じて、
保守、管理にも多くの注意と経費が要求される。プラズ
マエツチング法は、微細な半導体素子を大量に、しかも
薄い均一な表面層にして削り出す場合に極めて優れた利
点があるが、電子部品の外被のような厚い物質を除去す
るには、上記の理由により適切な方法とは言えない。

発明が解決しようとする問題点 この発明の課題は、上記腐食法による穿孔方法とその装
置の欠点を解消し、設備、保守、管理に要する経費を低
減する′重子部品中の半導体素子を露出させる穿孔方法
とその装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 上記の課題は、装置及び方法に関しそれぞれ特許請求の
範囲第１項及び第５項の構成により解決されている。こ
の発明の他の有利な構成は、装置に関して上記請求の範
囲第２〜４項に、また方法に関して第６〜８項に提示し
てある。

作用 この発明の構成では、腐食液を部品表面上に滴下し、同
時に廃液を排出できる構造のノズルを使用している。滴
下流！Ｘｔと排出？Ａ星を電気制御することができるの
で、穿孔作業に再現性があり、確実に行なえる。電子部
品の温度は発熱抵抗体の熱伝ｍによる方法もあるが、他
の有利な構成として光エネルギによる局所加熱にするこ
とも容易に形成できる。

また、この発明による方法では、腐食液として硝酸を使
用するため比較的低温で穿孔できる。更に、反応終了時
点で部品の温度を下げ、腐食液をそのまま滴下して穿孔
部分を洗浄できる。

実施例 第１図は、この発明による穿孔装置の構成を示す模式図
である。この構成は大別して３つに区分できる。

第１の区分は、装置の固定台２　（一部分のみ暗示的に
示してある）、電子部品１を保持する支持台３、及び腐
食液の廃液を排出する吸引ポンプ１０が固設されている
。これ等に付属する補助部材は後で更に詳しく説明する
。

第２の区分には、電子部品ｌの上面に対して真上に位置
する滴下ノズル４と、このノズル４の上方に向けて順次
、流量制御弁６、腐食液貯槽７が連結管５．５′を介し
て配設してあり、全体は支持アーム８に固定してある。

この支持アーム８は図示されてない移動機構によって上
下方向に可動でき、上下の位置を調整後、固定できる。

滴下ノズル４から流出して腐食反応を終えた廃液は、可
撓性の可変連結管９により第１区分に属する吸引ポンプ
１０に導入される。上記の流量制御弁６は、電磁ソレノ
イド駆動によるダイヤフラムバルブであって、流量の制
御は制御装置２０に設定した流量目標値信号に応じて流
量を可変できる。

第３の区分には、第１区分に属する加熱部１３、吸引ポ
ンプ１０、及び第２区分に属する流量制御弁６に対する
使用条件を設定し、電気的に制御し、その時点の目標値
と状態値を表示する制御装置２０、及びそれ等に付属す
る電気信号伝送導体２１、等で、廃液の流出に対する開
閉操作は、図示してないが、例えば吸引ポンプ１０の前
部の減圧配管中に大気を尋人するソレノイドバルブで行
うのが応答が早くて有効である。

第２図にこの発明による滴下ノズル４の一実施例を示す
。連結管５′より流下する腐食液は、このノズル４中の
供給管３１によって電子部品１上に流出し、部品１の表
面上とノズル先端３０の間に液滴３３を形成し、この液
滴から反応終了後の廃液、及び未反応の液の一部を含む
液をノズル外管３４と供給管３１の間に形成されている
排出管３２によって排出口１４に排出する。第２図では
、供給管３１は１本であるが、穿孔する部品上の面積が
広い場合には、ノズル先端３０の断面積も広く、それに
応じて供給管を複数本にすると有利である。

次に、制御装置２０の内部構成を第３図に示す。

加熱部１３に組み込んである温度センサにより検出信号
を４線２１−１を介して制御ｉｌｌ装置２０内の温度制
御部５１に供給し、−力制御設定表示部５４に設定した
目標とする温度の基準信号を温度制御部５１に導入し、
この温度制御部５１中の帰還回路によって出力電力が導
線２１−２を介して加熱部１３に供給される。また、制
御設定表示部５４に設定した目標値に応じて滴下流量制
御部５３及び吸引流量制御部５２は、それぞれ流量制御
弁６及び吸引ポンプ１０を制御する。更に、制御設定表
示部５４は、流量と温度の目標値を設定する設定ダイヤ
ル又は開閉器を有し、設定値及び実際の流量値をアナロ
グ又はデジタルで表示する表示面を制御装置２０の表パ
ネルに保有している。

第１〜３図に示したこの発明の第１実施例である有利な
構成による機能と作用について、更に説明を加える。

電子部品ｌの加熱は、支持台３中に組み込んだ加熱部１
３の抵抗加熱素子−例えば、ニクロム線−によるもので
、温度センサー例えば、熱電対−もこの支持台３に組み
込むと有利である。温度の初期上昇及び穿孔後に行う温
度降下を早めるため、支持台３は熱容量の少ないアルミ
ニューム又はその合金を使用すべきである。電子部品の
加熱には熱伝導を利用しているため、支持台３と電子部
品ｌの接触を密にするクランプ機構（第１図には、その
一部の押さえ枠１２のみ模式的に図示してある）を導入
すると効果的である。

吸引ポンプ１０は真空ポンプによるもので、排出流量は
主に可撓性の連結管９及び滴下ノズル４の排出管３２の
コンダクタンスで定まっていて、特に流量の可変は行っ
ていない。吸引ポンプ１０の終Ｏ：；；である廃棄口１
１より出た廃液は、この装置を設置してある設備の中に
ある廃液貯槽か、又はこの穿孔装置自体に設けた廃液タ
ンク（図示せず）に廃棄される。また、廃棄貯槽を連結
管９と吸引ポンプ１０の間に補集ビン方式にして設置す
ることもできる。

供給する腐食液の流量は制御装置２０の設定表示部５４
に設定した流量の目標値に応じて流量制御部５３が定め
るデユーティ比で流量制御弁６の開閉比率を決めている
。即ち、この制御弁が開の期間と閉の期間の比率を可変
するもので、この発明の実施例では、間及び閉の期間を
それぞれ０．０１〜０．１０　ｓｅｃ及び０．０１〜０
．５０　ｓｅｃの間で変えている。この場合、ノズル先
端３０での流量は４〜１０ｃｃ／ｎ＋ｉｎであった。

この発明による穿孔装置の構成は、腐食液の供給と廃液
の排出を次の二つの方法で平衡を保つようにしている。

第１の方法は、流量制御弁６を開にしたままで、一方吸
引ポンプ１０は停止しておき、第２図に模式的に示した
部品１の上面の液滴３３が、図示した形状になるまで−
即ち、穿孔したい表面から溢れてそれ以上は流出しない
程度の液滴を形成させるまで一腐食液を供給し、前記の
適切な液滴形状になって流量制御弁６を停止する。その
時点から反応がほぼ終了する時間近く経過した後、今ま
で停止していた吸引ポンプ１０を働かせ、部品１の表面
の全ての液を排除する。この排出が完了したら、初めに
述べた薬液の供給を始める繰り返し操作を行う。

第２の方法は、流量制御弁６と吸引ポンプ１０を双方と
も使用し、供給と排出を同時に進行させるものである。

この場合、部品１の表面上の液滴３３の形状が一定に維
持されるように、流量制御弁６によって供給流量を調整
する（第４図のフローチャートを参照）。

第１及び第２の方法とも、初めの段階で予め諸条件を選
定する必要があるが、一度その条件が定まれば、以後そ
のままその条件を適用できるし、次回から同じ部品に対
しても同じ条件が使用できる。

第３図の制御７１１装置２０の設定表示部５４は、腐食
液の自動供給し、連続した穿孔作業を行う上記二つの方
法、及び予備テスト用の供給と吸引を独立して行う方法
の三つのモードを選定する切換器を有し、第１の供給方
法では、流量制御弁６と吸引ポンプ１０を時間シーケン
スにもとすき切換える設定信号を発生するように、また
第２の供給方法では、吸引ポンプを開にしたまま流量制
御井６の開閉デユーティ比のみ可変する時間シーケンス
切換信号を発生するように、それぞれ対応して流量制御
部５３、吸引制御部５２に制御信号を送る。

上記したモード選定切換器、シーケンス切換信号選別器
は、通常の開閉器あるいは照光付連動開閉器によって構
成できる。また加熱温度の実際の値、目標値及び流量制
御の目標値等は、その数値自体又は対応する符号数値等
を図示してない表示面上にデジタル又はアナログ表示を
行うと特に有利である。

第１図の実施例では、加熱部１３は支持台３に組み込ん
であるが、他の構成として部品１の斜め上方に設置した
赤外ランプ、ハロゲンランプ、又はレーザ光源のような
発光光源と付属する集光用光学系、例えば集束レンズ又
は反射凹面鏡により部品の上面を局部加熱することもで
きる。この場合、発光輻射によって直接温度が上昇しな
いよう上面に遮蔽物を設け、下面の電子部品の温度を検
出できるよう密着して加熱部分に取り付けておくことが
大切である。

この発明による装置を使用して電子部品の外被に穿孔す
る場合、濃硝酸を使用し、電子部品の温度は７５〜１０
０℃に保持すると溶出反応が効率よく進行する。この温
度より低くなると反応は進行しない。部品内の素子が現
れたら、加熱部の加熱を停止し、上記反応温度以下にす
ると、穿孔部分を未だ流している腐食液によってそのま
まの状態で洗浄できる。この場合、半導体素子の表面の
保護被膜によって加熱状態でも、冷却状態でも腐食液が
素子の表面を侵ずことはない。このことは、この発明に
よる構成で得られる重要な利点の一つである。

更に、腐食液として硫酸を使用する方法もあるが、この
発明の構成では、原理的に腐食液に何ら制限を課すもの
ではない。何れにしても、硫酸を使用する場合には、反
応温度が高くて２７０℃程度にもなり素子自体に悪影響
かは生じる可能性があるので、使用すべきではない。

発明の効果 この発明による滴下流量と排出流量を制御装置で電気的
に穿孔完了まで維持できることは、作業を容易にするだ
けでなく、操作員の熟練も不用にしている。

使用する強酸が硝酸のため低温で反応が進行し部品中の
素子に対して悪影響を低減し、環境保全にも有利である
。更に、穿孔完了後にも１．腐食液を滴下して穿孔部分
を洗浄できることは作業の確実性も高める。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による穿孔装置の構成を示す模式図
、第２図は、この発明によって穿孔するときの滴下ノズ
ルと電子部品の上面に形成される液滴の模式図、第３図
は、制御装置の内部構成を示す系統図、第４図は、腐食
液を供給し、廃液を排出する場合の制御弁（上）と吸引
ポンプ（下）に加える制御信号のフローチャート図であ
る。 図中引用記号 １・・・電子部品、　　３・・・支持台、４・・・滴下
ノズル、　６・・・流量制御弁、７・・・腐食液貯槽、
１０・・・吸引ポンプ、２０・・・制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）樹脂埋込型電子部品の表面上に強酸から成る腐食液
   を滴下し、外被を穿孔する穿孔装置において、 電子部品（１）を固定する支持台（３）と、この電子部
   品（１）を加熱する加熱部（１３）と、腐食液を吸引し
   て排出する吸引ポンプ（１０）とを有する固設部と、 前記電子部品（１）の直上に順次上方に向けて配設した
   滴下ノズル（４）と、流量制御弁（６）と相互を連絡す
   る連結管（５、５′）とを一体に組み込み、上下に可動
   して固定できる機構から成る腐食液供給部と、 前記流量制御弁（６）、吸引ポンプ（１０）及び加熱部
   （１３）の目標値を設定し、その目標値を保持するよう
   制御し、設定した目標値及び各時点での状態値を表示す
   る制御装置（２０）とを有し、前記滴下ノズル（４）が
   腐食液を供給する少なくとも１本の供給管（３１）とこ
   の供給管（３１）と上記滴下ノズル（４）の外筒（３４
   ）で形成される排出管（３２）とを有し、この排出管（
   ３２）は可変連結管（９）を介して吸引ポンプ（１０）
   に接続してあることを特徴とする電子部品用の穿孔装置
   。 ２）加熱部（１３）は支持台（３）に組み込んだ発熱抵
   抗体と熱電対温度センサから形成してある特許請求の範
   囲第１項記載の穿孔装置。 ３）加熱部（１３）は赤外線ヒータ、ハロゲンランプ、
   レーザ光源のいずれか一つの発光光源と、これに付属す
   る集光用光学系と電子部品（１）の上面に密着配設した
   温度センサから構成してある特許請求の範囲第１項記載
   の穿孔装置。 ４）腐食廃液を溜める廃液貯槽が、廃棄口（１１）の直
   前又は直後にこの穿孔装置の一部として設置してある特
   許請求の範囲第１〜３項のいずれか１項に記載の穿孔装
   置。 ５）腐食液貯槽より流量制御弁を介して滴下ノズルに供
   給した腐食液を加熱した電子部品の上面に滴下し、液滴
   を形成し、外被を腐食溶出し、反応のほぼ終了した液を
   前記ノズル中の排出管を経由して吸引ポンプで排出し、
   電子部品の外被の穿孔が完了した後、部品を常温に戻す
   期間腐食液を引き続き穿孔個所に滴下して洗浄する穿孔
   方法。 ６）腐食液は濃硝酸を使用し、電子部品の温度を７５〜
   １００℃に保持して穿孔する特許請求の範囲第５項記載
   の穿孔方法。 ７）補給する腐食液の量と排出する廃液の吸引量とは、
   流量制御弁と吸引ポンプを同時に動作させ、電子部品の
   上面に常時一定形状の液滴を保持して穿孔する特許請求
   の範囲第５項又は第６項記載の穿孔方法。 ８）補給する腐食液の量と排出する廃液の吸引量とは、
   閉にしてある吸引ポンプに対し流量制御弁を開にし、部
   品表面上に腐食液の液滴を形成した後閉にし、腐食反応
   が終了近くで、吸引ポンプを開にして廃液を排出し、排
   出完了後、この吸引ポンプを停止して、再び腐食液を滴
   下する周期的な供給と排出を繰り返して穿孔する特許請
   求の範囲第５項又は第６項記載の穿孔方法。