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环氧塑封器件开封方法与芯片封装前清洗剂介绍

发布日期:2023-06-19 发布者:合明科技 浏览次数:4167

一、环氧塑封是IC主要封装形式:

环氧塑封器件开封方法有化学方法、机械方法和等离子体刻蚀法,化学方法是最广泛使用的方法,又分手动开封和机械开封两种。

(1)手动开封:

发烟硝酸或发烟硝酸和发烟硫酸的混酸。125~150℃烘焙约一小时,驱除水汽(建议);X射线透射技术确定芯片在器件中的位置和大小等离子刻蚀法(建议);用机械法磨去顶盖一部分或在芯片上方开个圆孔,直到离芯片非常薄为止(建议)加热发烟硝酸至60~70℃,用吸液管滴到黑胶表面,待反应后用丙酮冲洗、烘干,重复上述步骤直至芯片完全暴露;去离子水超声波振荡清洗,最后甲醇超声波振荡清洗,直至表面干净。手动开封的优点是方便、便宜;缺点是小尺寸封装、新型封装类型开封效果不理想,对操作员的经验、技巧依赖性较高。

(2)自动开封:

环氧封装喷射腐蚀(Jet Etch),即对器件进行部分开封,暴露芯片表面或背面,但保留芯片、管脚和内引线和压焊点的完整性及电学性能完整,为后续失效定位和检测做准备。Jet Etch工作原理为在器件的芯片位置处的环氧树脂塑封料表面,用机械法磨去一部分,或在芯片上方开一个与芯片面积相当的孔,直到离芯片非常薄为止。将器件倒置并使芯片位置中心正对Jet Etch机台的出液孔,加热的发烟硝酸或脱水/发烟硫酸,亦可为混酸,经由内置真空泵产生的负压,通过小孔喷射到芯片上方的塑封料进行局部腐蚀,直到芯片完全露出。加热的发烟硝酸或脱水硫酸对塑料有较强的腐蚀作用,但对硅片,铝金属化层和内引线的腐蚀作用缓慢,操作时合理设定液体流量、流速以及所用酸的选择,综合考虑封装类型,芯片的大小、厚薄等因素,在成功暴露芯片时能保证器件电性性能的完整性,如图1和图2所示。

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图1、美国 Nisene Technology Group 生产的 JetEtch 自动开封机

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图2、Jet Etch芯片开封技术

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图3、Jet Etch开封芯片表面SEM影像

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 相对于手动开封,Jet Etch具有安全、酸的选择性多、对铝金属层腐蚀性小、精度/可靠性高等优势;但设备的成本较高,对某些新型塑封材料反应速度慢,易造成铝金属和内引线腐蚀,对于CSP和腔在下形式的封装是一大挑战。此外,由于硝酸和铜会发生反应,使得对铜内引线封装器件开封变得极具挑战性。
(3)等离子体刻蚀开封法(Plasma decapsulation):

利用氧等离子体去除有机环氧树脂密封料。离子体刻蚀,又称干法刻蚀,是分析实验室必备样品制备组装置之一。等离子体刻蚀开封法适用于所有塑封器件,反应表面较化学湿法开封干净,选择比高、对芯片腐蚀小;但反应速度慢,相对于化学开封的以分钟为单位,氧等离子体刻蚀则以小时为单位。实际运用时常加CF4以增加反应速率(e.g.70% CF4+30% O2 )。当刻蚀接近芯片表面时,改用氧等离子体,以防CF4腐蚀金线和芯片的钝化层。     
(4)热机械开封(thermomechanical decapsulation):
通过磨、撬、加热等方法,主要针对金属封装的器件或失效机理是污染物或腐蚀相关。热机械开封不经历化学反应,有效保护铝垫bond pad原始现场,保证了后续化学元素分析和表面分析结果的可信度,适用于失效机理是污染物或腐蚀相关的分析案例。但此法会导致塑封器件金线断裂或金球(gold ball)脱落,破坏器件的电学性能完整性,易造成芯片断裂,对操作员经验、技巧依赖性极高。        
(5)激光辅助开封(laser assisted decapsulation):
随着封装技术的发展和尺寸小型化要求,尤其CSP封装的出现和广泛应用,现有开封技术精确度很难达到要求。激光辅助开封的精准性在一定程度上满足了上述要求。UV激光辅助开封对有机物的去除能力强、平整性好,但环氧树脂塑封料中常含一定量的填充物,对开封的平整性产生负面影响,同时,价格较为昂贵。       

二、芯片封装清洗:合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。

推荐使用合明科技水基清洗剂产品。


Tips:

【阅读提示】

以上为本公司一些经验的累积,因工艺问题内容广泛,没有面面俱到,只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断的追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,能为各种客户提供全方位的工艺、设备、材料的清洗解决方案支持。

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