① 芯片开盖(Decap)方法及全过程细节
芯片开盖(Decap)是指在芯片失效分析时的一种检测方法。其目的是为了深入研究集成电路的内部工作原理、制造工艺与性能之间的关系。数据手册虽然提供了芯片的大量信息,但仅停留在表面,要设计出可靠、低功耗、高性能的芯片产品,必须对内部结构进行深入研究。
芯片封装包含以下结构:导线架、塑胶或陶瓷外壳、连接线、硅晶片以及散热底座。导线架用于连接硅晶片与电路板;外壳则保护硅晶片;连接线是金线或铝线,用于连接硅晶片与导线架;硅晶片是核心组件,由高纯硅、掺杂物和金属构成;散热底座由金属制成,通过胶水粘在硅晶片上。
芯片开封通常采用物理或化学方法,逐步剥除封装材料,实现内部结构的目检和电气测试。开封是进行芯片失效分析的关键手段,包括机械开封、酸刻蚀开封和等离子体开封等方法。
原理分析显示,机械开封法使用钻头或刀具去除封装材料,但速度慢、可控性差,不适合结构尺寸微小的芯片。酸刻蚀开封法利用强酸腐蚀塑封层,但形成废液易造成环境污染,且开封过程不可控。
Decap即开封,开盖或开帽,指的是通过局部腐蚀完整封装的集成电路,使其暴露出来,同时确保芯片功能完整无损,便于后续的失效分析实验。Decap后,芯片功能依然正常。
Decap适用于普通封装、COB、BGA、QFP、QFN、SOT、TO、DIP、BGA、COB陶瓷、金属等特殊封装形式。常见的开封方法包括化学开封、机械开封、激光开封和等离子体开封。
化学开封法利用浓硝酸(98%)或浓硫酸作用于高分子树脂,腐蚀形成低分子化合物,通过超声波清洗,使树脂层剥离,露出芯片表面。机械开封法通过加热和物理工具去除封装材料。激光开封法利用激光能量烧蚀封装层。等离子体开封法则是利用等离子体蚀刻技术。
操作过程中,加热板加热至100-150度,使用吸管吸取发烟硝酸(浓度>98%)滴在产品表面,树脂表面发生化学反应,气泡冒出,经过滴酸、清洗多次直至露出芯片。在操作时需在通风柜内进行,佩戴防酸手套,控制滴酸量和清洗频率,避免过腐蚀,注意镊子勿触碰芯片和金丝,确保芯片表面清洁。
常用酸包括浓硫酸、浓盐酸和发烟硝酸。浓硫酸具有强脱水性、吸水性和氧化性,用于一次性煮沸大量产品;浓盐酸有强烈的挥发性和氧化性,用于去除芯片上的铝层;发烟硝酸有强烈的挥发性和氧化性,用于开帽过程;王水则是一种强腐蚀性混合物,用于腐蚀金球。
本文内容总结了芯片开盖(Decap)检测的相关知识,旨在为读者提供参考与帮助。