淺談封裝開(kāi)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(kāi)封方法有化學(xué)方法、機(jī)械方法和等離子體刻蝕法，化學(xué)方法是最廣泛使用的方法，又分手動(dòng)開(kāi)封和機(jī)械開(kāi)封兩種。

(1)手動(dòng)開(kāi)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(shí)，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(jī)械法磨去頂蓋一部分或在芯片上方開(kāi)個(gè)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(dòng)開(kāi)封的優(yōu)點(diǎn)是方便、便宜;缺點(diǎn)是小尺寸封裝、新型封裝類型開(kāi)封效果不理想，對(duì)操作員的經(jīng)驗(yàn)、技巧依賴性較高。

(2)自動(dòng)開(kāi)封：

環(huán)氧封裝噴射腐蝕(Jet Etch)，即對(duì)器件進(jìn)行部分開(kāi)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(diǎn)的完整性及電學(xué)性能完整，為后續(xù)失效定位和檢測(cè)做準(zhǔn)備。Jet Etch工作原理為在器件的芯片位置處的環(huán)氧樹(shù)脂塑封料表面，用機(jī)械法磨去一部分，或在芯片上方開(kāi)一個(gè)與芯片面積相當(dāng)?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(duì)Jet Etch機(jī)臺(tái)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(fù)壓，通過(guò)小孔噴射到芯片上方的塑封料進(jìn)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(duì)塑料有較強(qiáng)的腐蝕作用，但對(duì)硅片，鋁金屬化層和內(nèi)引線的腐蝕作用緩慢，操作時(shí)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(shí)能保證器件電性性能的完整性。

相對(duì)于手動(dòng)開(kāi)封，Jet Etch具有安全、酸的選擇性多、對(duì)鋁金屬層腐蝕性小、精度/可靠性高等優(yōu)勢(shì);但設(shè)備的成本較高，對(duì)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(duì)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(huì)發(fā)生反應(yīng)，使得對(duì)銅內(nèi)引線封裝器件開(kāi)封變得極具挑戰(zhàn)性。

(3)等離子體刻蝕開(kāi)封法(Plasma decapsulation)：

利用氧等離子體去除有機(jī)環(huán)氧樹(shù)脂密封料。離子體刻蝕，又稱干法刻蝕，是分析實(shí)驗(yàn)室必備樣品制備組裝置之一。等離子體刻蝕開(kāi)封法適用于所有塑封器件，反應(yīng)表面較化學(xué)濕法開(kāi)封干凈，選擇比高、對(duì)芯片腐蝕小;但反應(yīng)速度慢，相對(duì)于化學(xué)開(kāi)封的以分鐘為單位，氧等離子體刻蝕則以小時(shí)為單位。實(shí)際運(yùn)用時(shí)常加CF4以增加反應(yīng)速率(e.g.70% CF4+30% O2 )。當(dāng)刻蝕接近芯片表面時(shí)，改用氧等離子體，以防CF4腐蝕金線和芯片的鈍化層。

(4)熱機(jī)械開(kāi)封(thermomechanical decapsulation)：

通過(guò)磨、撬、加熱等方法，主要針對(duì)金屬封裝的器件或失效機(jī)理是污染物或腐蝕相關(guān)。熱機(jī)械開(kāi)封不經(jīng)歷化學(xué)反應(yīng)，有效保護(hù)鋁墊bond pad原始現(xiàn)場(chǎng)，保證了后續(xù)化學(xué)元素分析和表面分析結(jié)果的可信度，適用于失效機(jī)理是污染物或腐蝕相關(guān)的分析案例。但此法會(huì)導(dǎo)致塑封器件金線斷裂或金球(gold ball)脫落，破壞器件的電學(xué)性能完整性，易造成芯片斷裂，對(duì)操作員經(jīng)驗(yàn)、技巧依賴性極高。

(5)激光輔助開(kāi)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(kāi)封技術(shù)精確度很難達(dá)到要求。激光輔助開(kāi)封的精準(zhǔn)性在一定程度上滿足了上述要求。UV激光輔助開(kāi)封對(duì)有機(jī)物的去除能力強(qiáng)、平整性好，但環(huán)氧樹(shù)脂塑封料中常含一定量的填充物，對(duì)開(kāi)封的平整性產(chǎn)生負(fù)面影響，同時(shí)，價(jià)格較為昂貴。 來(lái)源：半導(dǎo)體封裝工程師之家

審核編輯：湯梓紅