带你一文了解芯片开封技术

芯片开封的定义

芯片开封，即Decap，是一种对完整封装的集成电路（IC）芯片进行局部处理的工艺。

其目的是去除芯片的封装外壳，暴露出芯片内部结构，同时确保芯片功能不受损。芯片开封是芯片故障分析实验的重要准备环节，能够保护芯片的Die、bond pads、bond wires及lead等关键部分，为后续的失效分析测试提供便利，便于进行热点定位、聚焦离子束（FIB）等测试操作。

芯片开封的方法

1.激光开封

激光开封是利用激光束的能量作用于芯片塑封表面，通过气化作用去除器件填充料。这种方法具有显著优势，操作速度快，过程简便，且相对安全，无危险性。激光开封能够精准地去除封装材料，而不会对芯片内部结构造成不必要的损伤，因此在芯片开封领域得到了广泛应用。

2.化学腐蚀

化学腐蚀则依赖于特定的化学试剂，如浓硫酸、盐酸、发烟硝酸、氢氟酸等。其中，98%的浓硫酸常用于腐蚀易溶于丙酮的低分子化合物。在超声波的辅助作用下，这些低分子化合物被清洗掉，从而暴露出芯片晶圆表层，实现对芯片内部结构的观察和分析。化学腐蚀方法虽然有效，但操作过程中需要注意化学试剂的安全性，避免对人员和设备造成伤害。

化学开封主要适用于 COB（板上芯片封装）、QFP（四边扁平封装）、QFN（无引脚四方扁平封装）、DIP（双列直插式封装）等塑料材料的封装类型。通过化学开封，可以较为彻底地去除封装材料，为后续的检测工作创造良好的条件。

芯片封装的材料构成

1.导线架

导线架由金属制成，主要功能是连接硅晶片与电路板，起到电连接和支撑的作用。

2.外壳

外壳可以由塑胶或陶瓷材料制成，通常呈黑色或白色。其主要作用是保护硅晶片，防止外部环境对芯片造成物理或化学损伤。

3.连接线

连接线位于晶片与导线架之间，通常由金线或铝线构成。它们负责将硅晶片与导线架进行电气连接，确保芯片的正常工作。

4.硅晶片

硅晶片是集成电路的核心组件，由高纯硅、掺杂物和金属构成。它是芯片实现各种功能的基础，承载着复杂的电路结构和功能单元。

5.散热底座

散热底座由金属制成，硅晶片通过胶水粘附在散热底座上。其主要作用是帮助硅晶片散热，确保芯片在工作过程中保持合适的温度，从而提高芯片的稳定性和可靠性。

芯片开封的作用

1.失效模式分析

开封后的芯片可以进行详细的电性测试和物理测量，包括测量电压、电流、功率消耗等参数，从而全面评估芯片的电性能。通过深入分析失效模式，能够揭示芯片设计和制造过程中可能存在的潜在问题，并为改进提供有价值的建议。

2.故障定位

开封过程能够暴露出芯片的内部结构，技术人员可以借助高倍率显微镜等工具直接观察和分析芯片的各种元件和连接。激光开封和化学腐蚀等方法可以精准地移除封装材料和封装层，从而确定故障的位置和性质，这对于准确判断故障点至关重要。

3.化学分析

芯片开封为化学分析提供了可能，能够确定芯片材料的组成和元素分布。这种分析对于检测潜在的材料缺陷、污染物以及由不良封装或封装材料引发的问题具有重要意义。通过化学分析，可以精确识别与材料相关的故障原因，进而采取针对性的措施来优化芯片制造过程。

4.封装验证

芯片开封是对封装质量进行评估的重要手段。通过仔细观察封装焊点、打线连接以及封装缺陷等细节，可以全面检查封装工艺是否符合预设的标准和要求。这一评估过程有助于确保封装的完整性和可靠性，从而防止因封装质量不良导致的芯片失效。