芯片開蓋(Decap)又稱芯片開封或者芯片開帽,是芯片常用的一種失效分析時檢測方法。通常,數(shù)據(jù)手冊可以提供芯片的很多信息。若想要設計可靠、低功耗、高性能的芯片產(chǎn)品,就不能停留在數(shù)據(jù)手冊上,需要深入研究集成電路內(nèi)部的工作原理,其制造工藝與其性能的關系,并且具有一定的分析集成電路的能力。
芯片封裝的材料
一個芯片通常由以下結構構成:
1.導線架。由金屬制成,用于連接硅晶片與電路板。
2.塑膠或陶瓷外殼。由塑料或陶瓷制成,通常是黑色或白色,用于保護硅晶片。
3.晶片與導線架之間的連接線。由金線或鋁線構成,用于連接硅晶片與導線架。
4.硅晶片。由高純硅、摻雜物和金屬構成,是集成電路的核心組件。
5.散熱底座。由金屬制成,硅晶片通過膠水粘在散熱底座上。
通過物理或化學的方法逐層剝高各類芯片的封裝材料,以實現(xiàn)芯片內(nèi)部結構的目檢和電氣測試。芯片開封是進行芯片失效分析的重要手段。現(xiàn)行的芯片開封方法有機械開封法酸刻蝕開封法和等離子體開封法等。
原理分析:
機械開封法利用鉆頭或刀具去除芯片的封裝材料,這種開封方法速度慢,可控性差,對結構尺寸微小的芯片不適用。
酸刻蝕開封法的原理是以適量強酸腐蝕芯片的塑封層,酸刻蝕開封法形成的廢液容易造成環(huán)境污染,且開封過程也不可控。
芯片開蓋的含義
Decap即開封,也稱開蓋,開帽,指給完整封裝的IC做局部腐蝕,使得IC可以暴露出來,同時保持芯片功能的完整無損, 保持 die, bond pads, bond wires乃至lead不受損傷, 為下一步芯片失效分析實驗做準備,方便觀察或做其他測試(如FIB,EMMI),Decap后功能正常。
芯片開蓋范圍
普通封裝 COB、BGA、QFP、 QFN、SOT、TO、 DIP、BGA、COB 陶瓷、金屬等其它特殊封裝。
芯片開蓋方法
一般的有化學(Chemical)開封、機械(Mechanical)開封、激光(Laser)開封、Plasma Decap 。現(xiàn)在大部分Decap實驗室可以處理幾乎所有的IC封裝形式(COB.QFP.DIP SOT 等)、打線類型(Au Cu Ag)。
高分子的樹脂體在熱的濃硝酸(98%)或濃硫酸作用下,被腐蝕變成易溶于丙酮的低分子化合物,在超聲作用下,低分子化合物被清洗掉,從而露出芯片表層。
芯片開蓋方法一:在加熱板上加熱,溫度要達100-150度,將芯片正面方向向上,用吸管吸取少量的發(fā)煙硝酸(濃度>98%)。滴在產(chǎn)品表面,這時樹脂表面起化學反應,且冒出氣泡,待反應稍止再滴,這樣連滴5-10滴后,用鑷子夾住,放入盛有丙酮的燒杯中,在超聲波清洗機中清洗2-5分鐘后,取出再滴,如此反復,直到露出芯片為止,最后必須以干凈的丙酮反復清洗確保芯片表面無殘留物。
芯片開蓋方法二:將所有產(chǎn)品一次性放入98%的濃硫酸中煮沸。這種方法對于量多且只要看芯片是否破裂的情況較合適。缺點是操作較危險。要掌握要領。
開蓋注意點:所有一切操作均應在通風柜中進行,且要戴好防酸手套。產(chǎn)品開帽越到最后越要少滴酸,勤清洗,以避免過腐蝕。清洗過程中注意鑷子勿碰到金絲和芯片表面,以免擦傷芯片和金絲。根據(jù)產(chǎn)品或分析要求有的開帽后要露出芯片下面的導電膠,或者第二點。另外,有的情況下要將已開帽產(chǎn)品按排重測。此時應首先放在80倍顯微鏡下觀察芯片上金絲是否斷,塌絲,如無則用刀片刮去管腳上黑膜后送測。注意控制開帽溫度不要太高。
分析中常用酸:濃硫酸:這里指98%的濃硫酸,它有強烈的脫水性,吸水性和氧化性。開帽時用來一次性煮大量的產(chǎn)品,這里利用了它的脫水性和強氧化性。濃鹽酸:指37%(V/V)的鹽酸,有強烈的揮發(fā)性,氧化性。分析中用來去除芯片上的鋁層。發(fā)煙硝酸:指濃度為98%(V/V)的硝酸。用來開帽。有強烈的揮發(fā)性,氧化性,因溶有NO2而呈紅褐色。王水:指一體積濃硝酸和三體積濃鹽酸的混合物。分析中用來腐蝕金球,因它腐蝕性很強,可腐蝕金。
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