環氧塑封是IC主要封裝形式,環氧塑封器件開封方法有化學方法、機械方法和等離子體刻蝕法,化學方法是最廣泛使用的方法,又分手動開封和機械開封兩種。
(1)手動開封:
發煙硝酸或發煙硝酸和發煙硫酸的混酸。125~150℃烘焙約一小時,驅除水汽(建議);X射線透射技術確定芯片在器件中的位置和大小等離子刻蝕法(建議);用機械法磨去頂蓋一部分或在芯片上方開個圓孔,直到離芯片非常薄為止(建議)加熱發煙硝酸至60~70℃,用吸液管滴到黑膠表面,待反應后用丙酮沖洗、烘干,重復上述步驟直至芯片完全暴露;去離子水超聲波振蕩清洗,最后甲醇超聲波振蕩清洗,直至表面干凈。手動開封的優點是方便、便宜;缺點是小尺寸封裝、新型封裝類型開封效果不理想,對操作員的經驗、技巧依賴性較高。
(2)自動開封:
環氧封裝噴射腐蝕(Jet Etch),即對器件進行部分開封,暴露芯片表面或背面,但保留芯片、管腳和內引線和壓焊點的完整性及電學性能完整,為后續失效定位和檢測做準備。Jet Etch工作原理為在器件的芯片位置處的環氧樹脂塑封料表面,用機械法磨去一部分,或在芯片上方開一個與芯片面積相當的孔,直到離芯片非常薄為止。將器件倒置并使芯片位置中心正對Jet Etch機臺的出液孔,加熱的發煙硝酸或脫水/發煙硫酸,亦可為混酸,經由內置真空泵產生的負壓,通過小孔噴射到芯片上方的塑封料進行局部腐蝕,直到芯片完全露出。加熱的發煙硝酸或脫水硫酸對塑料有較強的腐蝕作用,但對硅片,鋁金屬化層和內引線的腐蝕作用緩慢,操作時合理設定液體流量、流速以及所用酸的選擇,綜合考慮封裝類型,芯片的大小、厚薄等因素,在成功暴露芯片時能保證器件電性性能的完整性。
相對于手動開封,Jet Etch具有安全、酸的選擇性多、對鋁金屬層腐蝕性小、精度/可靠性高等優勢;但設備的成本較高,對某些新型塑封材料反應速度慢,易造成鋁金屬和內引線腐蝕,對于CSP和腔在下形式的封裝是一大挑戰。此外,由于硝酸和銅會發生反應,使得對銅內引線封裝器件開封變得極具挑戰性。
(3)等離子體刻蝕開封法(Plasma decapsulation):
利用氧等離子體去除有機環氧樹脂密封料。離子體刻蝕,又稱干法刻蝕,是分析實驗室必備樣品制備組裝置之一。等離子體刻蝕開封法適用于所有塑封器件,反應表面較化學濕法開封干凈,選擇比高、對芯片腐蝕小;但反應速度慢,相對于化學開封的以分鐘為單位,氧等離子體刻蝕則以小時為單位。實際運用時常加CF4以增加反應速率(e.g.70% CF4+30% O2 )。當刻蝕接近芯片表面時,改用氧等離子體,以防CF4腐蝕金線和芯片的鈍化層。
(4)熱機械開封(thermomechanical decapsulation):
通過磨、撬、加熱等方法,主要針對金屬封裝的器件或失效機理是污染物或腐蝕相關。熱機械開封不經歷化學反應,有效保護鋁墊bond pad原始現場,保證了后續化學元素分析和表面分析結果的可信度,適用于失效機理是污染物或腐蝕相關的分析案例。但此法會導致塑封器件金線斷裂或金球(gold ball)脫落,破壞器件的電學性能完整性,易造成芯片斷裂,對操作員經驗、技巧依賴性極高。
(5)激光輔助開封(laser assisted decapsulation):
隨著封裝技術的發展和尺寸小型化要求,尤其CSP封裝的出現和廣泛應用,現有開封技術精確度很難達到要求。激光輔助開封的精準性在一定程度上滿足了上述要求。UV激光輔助開封對有機物的去除能力強、平整性好,但環氧樹脂塑封料中常含一定量的填充物,對開封的平整性產生負面影響,同時,價格較為昂貴。 來源:半導體封裝工程師之家
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:【光電集成】封裝開封技術
文章出處:【微信號:今日光電,微信公眾號:今日光電】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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