淺談封裝開封技術(shù)

環(huán)氧塑封是IC主要封裝形式，環(huán)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(fā)煙硝酸或發(fā)煙硝酸和發(fā)煙硫酸的混酸。125～150℃烘焙約一小時，驅(qū)除水汽(建議);X射線透射技術(shù)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(fā)煙硝酸至60～70℃，用吸液管滴到黑膠表面，待反應(yīng)后用丙酮沖洗、烘干，重復(fù)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(yōu)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(jīng)驗、技巧依賴性較高。

(2)自動開封：

環(huán)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(nèi)引線和壓焊點的完整性及電學性能完整，為后續(xù)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(huán)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?shù)目?，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(fā)煙硝酸或脫水/發(fā)煙硫酸，亦可為混酸，經(jīng)由內(nèi)置真空泵產(chǎn)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(fā)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(nèi)引線的腐蝕作用緩慢，操作時合理設(shè)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(yōu)勢;但設(shè)備的成本較高，對某些新型塑封材料反應(yīng)速度慢，易造成鋁金屬和內(nèi)引線腐蝕，對于CSP和腔在下形式的封裝是一大挑戰(zhàn)。此外，由于硝酸和銅會發(fā)生反應(yīng)，使得對銅內(nèi)引線封裝器件開封變得極具挑戰(zhàn)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(huán)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(yīng)表面較化學濕法開封干凈，選擇比高、對芯片腐蝕小;但反應(yīng)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(yīng)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(guān)。熱機械開封不經(jīng)歷化學反應(yīng)，有效保護鋁墊bond pad原始現(xiàn)場，保證了后續(xù)化學元素分析和表面分析結(jié)果的可信度，適用于失效機理是污染物或腐蝕相關(guān)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(jīng)驗、技巧依賴性極高。

(5)激光輔助開封(laser assisted decapsulation)：

隨著封裝技術(shù)的發(fā)展和尺寸小型化要求，尤其CSP封裝的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，現(xiàn)有開封技術(shù)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(huán)氧樹脂塑封料中常含一定量的填充物，對開封的平整性產(chǎn)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