CN105092326A - 倒装芯片封装器件开封方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种倒装芯片封装器件开封方法，包括以下步骤：S100)、对器件进行X射线检查，获得器件的X光照片；S200)、进行器件镶嵌；S300)、以器件的X光照片为参照对镶嵌后的器件进行研磨；S400)、对研磨后的器件进行滴酸及清洗；S500)、进行显微镜检查，若检查到芯片表面有残留，则返回步骤S400)，直至芯片表面刻蚀干净。本发明的有益效果为：该方法适用于目前所有倒装芯片封装器件，包括密封、陶瓷和塑料封装；通过X射线检查，确定芯片焊点版图，能精确的确定研磨结束点，避免研磨不足和研磨过量的情况发生；通过手动滴酸、显微镜检查再滴酸的过程，严格控制刻蚀量，保证了开封质量，避免自动过量腐蚀芯片焊点和键合点。

Description

倒装芯片封装器件开封方法

技术领域

本发明属于半导体集成电路检测技术领域，具体涉及一种倒装芯片封装器件开封方法。

背景技术

倒装芯片封装是一种先进的半导体集成电路封装形式，其具体操作方法为在芯片上制造出焊点，然后将芯片倒扣并焊接到基板上。由于这种封装形式能大大的提高器件的输入输出(I/O)端口密度并减小器件尺寸和重量，而且简化了工艺从而降低成本，以及减小封装的寄生效应，使得其在集成电路的封装上应用得越来越广泛。

但是芯片倒扣的结构给电子元器件破坏性物理分析(DPA)检测和失效分析(FA)带来了困难。因为这两类检测为了分析器件的性能指标和失效原因，都需要对器件做开封，即在尽量不破坏芯片、键合、器件结构和电学性能的情况下打开外工装，并暴露芯片正面形貌的操作处理。

现有的开封技术包括机械开盖和化学刻蚀两种方法，它们都无法在不损伤芯片和键合的情况下进行开封。虽然传统的镶嵌开封方法能解决塑封类倒装芯片封装器件。这种方法先将芯片镶嵌在环氧树脂类材料中，用研磨的的方式去除器件基板材料，然后用发烟硝酸腐蚀掉芯片表面的环氧树脂，最后用丙酮清洗去除酸和反应残留。但是这种方法不能解决密封类倒装芯片封装器件开封问题。并且，单纯的镶嵌法十分依赖操作人员经验，而且就算是有经验的操作人员在不了解器件内部结构的情况下进行研磨也很容易出现研磨不足和研磨过量的情况，最终导致开封失败。

可见，现有技术存在以下缺陷：

1、现有方法仅针对塑封类器件，不能解决密封类器件开封问题。

2、对于多芯片类器件(同一工装中装配两块以上芯片)，芯片焊点很容易被当做基板通孔处理，造成研磨过量，开封失败。

3、现有方法严重依赖操作人员经验，在研磨样品时容易出现研磨不够或者研磨过量的问题，导致开封失败。

针对以上问题，亟需一种倒装芯片封装器件开封方法，以解决倒装芯片封装器件，包括密封、陶瓷封装和塑料封装等封装类型的开封问题，能有效提高开封成功率和开封质量，使得该类型器件破坏性物理分析和失效分析得以顺利开展。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种倒装芯片封装器件开封方法，通过X射线检查确定芯片焊点版图，将器件镶嵌并研磨去除基板材料，研磨中将器件不断与芯片焊点版图X射线照片对比确保基板材料完全去除，通过化学方法去除芯片表面灌封料，从而在保证开封的成功率的情况下，最大限度地保留器件内部各组件、物理结构和电学特性，使得此类器件破坏性物理分析和失效分析得以顺利开展。

本发明提供一种倒装芯片封装器件开封方法，包括以下步骤：

S100)、对器件进行X射线检查，获得器件的X光照片；

S200)、进行器件镶嵌；

S300)、以器件的X光照片为参照对镶嵌后的器件进行研磨；

S400)、对研磨后的器件进行滴酸及清洗；

S500)、进行显微镜检查，若检查到芯片表面有残留，则返回步骤S400)，直至芯片表面刻蚀干净。

进一步，所述步骤S100)包括：对器件分别进行X轴、Y轴向的X射线检查，获得器件两个方向的X光照片。

进一步，所述步骤S200)包括：将器件基板朝下水平放置于镶嵌设备中。

进一步，所述步骤S200)中，为防止镶嵌过程中器件移动、翻转，在镶嵌设备的样品台黏贴少量双面胶固定器件。

进一步，若器件为密封型，在所述步骤S200)之前，先将器件的密封盖打开。

进一步，若器件为密封型，所述步骤S200)中采用冷镶嵌处理。

进一步，所述步骤S300)为将镶嵌块置于研磨机磨盘上打磨，通过打磨去除器件基板材料，以完全暴露出芯片焊点为研磨结束标志。

进一步，所述步骤S300)中采用自动研磨，磨盘转速为250～300转/min，砂纸型号为P240。

进一步，所述步骤S400)包括：将研磨后的器件加热至90度；采用丙酮和无水乙醇进行超声清洗，在芯片焊点部位滴1～2滴发烟硝酸，待2～3秒立即将镶嵌块倒扣于丙酮溶液中，再待5～10秒后将镶嵌块转移至无水乙醇中清洗5～10秒。

进一步，所述步骤S500)中，若检查到芯片表面有残留，则进行如下处理：将研磨后的器件加热至95度；采用丙酮和无水乙醇进行超声清洗，在芯片焊点部位滴1～2滴浓硫酸，待1～2秒立即将镶嵌块倒扣于丙酮溶液中，再待5～10秒后将镶嵌块转移至无水乙醇中清洗5～10秒；进行显微镜检查，若检查到芯片表面有残留，则重复以上处理，直至芯片表面刻蚀干净。

与现有的镶嵌开封方法相比，本发明具有如下有益的技术效果：

1、镶嵌开封方法仅针对塑封型倒装芯片封装器件，而本发明涵盖了目前所有倒装芯片封装器件，包括密封、陶瓷和塑料封装。

2、镶嵌开封方法打磨样品时，依靠人员经验判出现芯片焊点即停止打磨，倒装芯片封装尺寸小，芯片焊点可能为几十微米，且可能有多块芯片，加上基板通孔和布线的干扰，单纯人员判断容易出错，而本发明通过X射线检查，确定芯片焊点版图，将其运用于研磨，精确的确定研磨结束点，避免研磨不足和研磨过量的情况。

3、倒装芯片封装以尺寸小、厚度薄著称，开封机适应性差，且刻蚀精度不易控制，而本发明通过手动滴酸、显微镜检查再滴酸的过程，严格控制刻蚀量，保证了开封质量，避免自动过量腐蚀芯片焊点甚至腐蚀键合点。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的倒装芯片封装器件开封方法流程图；

图2是本发明实施例2提供的倒装芯片封装器件开封方法流程图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本发明提供了一种倒装芯片封装器件开封方法，包括如下步骤：

S1)、对器件进行Y轴向和X轴向检查，得到器件两个方向清晰的X光照片。Y轴向检查要得到器件的芯片焊点版图照片为研磨做准备；X轴向检查主要是确定器件在垂直方向上结构和基板材料的厚度，保证研磨过程质量可控。

S2)、密封型器件开盖(此步只针对密封类器件)

若器件为密封型，先要将器件的密封盖打开。密封盖多半是由金属和陶瓷粘接在基板上。金属密封盖可用锋利的小刀撬开；陶瓷密封盖则可通过钳式开盖机打开。开盖的目的是使芯片暴露，以便能将芯片镶嵌于镶嵌材料中，固定并保护芯片。

S3)、器件镶嵌

将器件基板朝下(即器件正面朝上)水平放置于镶嵌设备中，为防止镶嵌过程中器件移动、翻转，在镶嵌设备的样品台黏贴少量双面胶固定器件。在灌封粉末或镶嵌液时应缓慢加入，防止冲跑器件。由于热镶嵌过程将产生高温高压，为防止芯片损坏，密封型器件采用冷镶嵌的方式完成镶嵌。灌封完成后，将镶嵌块置于通风处冷却或固化。

S4)、样品研磨

将镶嵌块置于研磨机磨盘上打磨，通过打磨去除器件基板材料，以完全暴露出芯片焊点为研磨结束标志。将研磨出现的图形与器件X射线Y轴向照片对比确认是否出现完整的芯片焊点。研磨机一般都能实现自动研磨和手动研磨两种模式。优选地，采用手动方式研磨，研磨过程中应不断的水平向旋转镶嵌块保证研磨均匀。优选地，磨盘转速选择250～300转/min，砂纸型号P240，若器件基板为陶瓷材料，则需要选择金刚砂砂纸。

S5)、滴酸及样品清洗

将研磨完成的样品置于加热平台，加热至90度。将盛有丙酮和无水乙醇的烧杯置于超声清洗设备中，开启超声清洗设备。用胶头滴管对准芯片焊点部位滴1～2滴发烟硝酸，待2～3秒立即将镶嵌块倒扣于丙酮溶液中，5～10秒后将镶嵌块转移至无水乙醇中清洗5～10秒。将镶嵌块取出芯片朝上放置于通风处干燥。

S6)、显微镜检查

将干燥后的镶嵌块放置于显微镜载物台上检查，观察芯片表面是否有黑色有机物残留。若芯片表面干净，形貌清晰，开封结束。若有有机物粘附且遮挡芯片表面版图，返回步骤S5)，直至芯片表面刻蚀干净。

至此完成了倒装芯片封装器件的研磨开封。

本方法采用X射线检查确定芯片焊点版图，机械开盖暴露芯片，物理研磨去除器件基板材料，化学腐蚀去除芯片表面灌封材料，显微镜检查确认开封质量的方式完成倒装芯片封装器件开封。开封后器件焊点、键合区和芯片表面版图形貌得以最大限度的保留，并且芯片电学特性完全不受影响，为形貌检查、电学测试、表面成份分析和内部结构分析的顺利开展奠定了基础。

实施例2：

如图2所示，本发明提供一种倒装芯片封装器件开封方法，包括以下步骤：

S1)、对器件进行X射线检查，获得器件的X光照片；优选地，对器件分别进行X轴、Y轴向的X射线检查，获得器件两个方向的X光照片。

S3)、进行器件镶嵌；优选地，在该步骤中，将器件基板朝下水平放置于镶嵌设备中。为防止镶嵌过程中器件移动、翻转，在镶嵌设备的样品台黏贴少量双面胶固定器件。在灌封粉末或镶嵌液时应缓慢加入，防止冲跑器件。由于热镶嵌过程将产生高温高压，为防止芯片损坏，密封型器件采用冷镶嵌的方式完成镶嵌。灌封完成后，将镶嵌块置于通风处冷却或固化。

S4)、以器件的X光照片为参照对镶嵌后的器件进行研磨；优选地，该步骤中，为将镶嵌块置于研磨机磨盘上打磨，通过打磨去除器件基板材料，以完全暴露出芯片焊点为研磨结束标志。更优选地，所述步骤S4)中采用自动研磨，磨盘转速为250～300转/min，砂纸型号为P240。

S5)、对研磨后的器件进行滴酸及清洗；优选地，步骤S5)包括：将研磨后的器件加热至90度；采用丙酮和无水乙醇进行超声清洗，在芯片焊点部位滴1～2滴发烟硝酸，待2～3秒立即将镶嵌块倒扣于丙酮溶液中，再待5～10秒后将镶嵌块转移至无水乙醇中清洗5～10秒。

S6)、进行显微镜检查，若芯片表面干净，形貌清晰，开封结束。若检查到芯片表面有残留，则执行步骤S7)。

S7)、对研磨后的器件进行滴酸及清洗，此时用浓硫酸替换步骤S5)中的发烟硝酸，滴酸量和保留时间要适量减少，即滴酸后立即将样品置于丙酮溶液中清洗。优选地，将研磨后的器件加热至95度；采用丙酮和无水乙醇进行超声清洗，在芯片焊点部位滴1～2滴浓硫酸，待1～2秒立即将镶嵌块倒扣于丙酮溶液中，再待5～10秒后将镶嵌块转移至无水乙醇中清洗5～10秒。对研磨后的器件进行滴酸及清洗后，再进行显微镜检查，若芯片表面干净，形貌清晰，开封结束。若有有机物粘附且遮挡芯片表面版图，重复步骤S7)，直至芯片表面刻蚀干净。

需要说明的是，若器件为密封型，在所述步骤S3)之前，还包括步骤S2)先将器件的密封盖打开。所述步骤S3)中为防止芯片损坏，密封型器件采用冷镶嵌处理。

可见，本发明具有如下优点：

1.针对密封器件利用机械方式先开盖再镶嵌。

2.器件X射线检查，研磨更精准，质量更可靠，成功率更高。

3.手动滴酸，更易控制刻蚀效果，且器件适应性强。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法的细节进行各种省略、替换和改变；例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的技术方案，均应包含在本发明权利要求书所要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种倒装芯片封装器件开封方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100)、对器件进行X射线检查，获得器件的X光照片；

S200)、进行器件镶嵌；

S300)、以器件的X光照片为参照对镶嵌后的器件进行研磨；

S400)、对研磨后的器件进行滴酸及清洗；

S500)、进行显微镜检查，若检查到芯片表面有残留，则返回步骤S400)，直至芯片表面刻蚀干净。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S100)包括：对器件分别进行X轴、Y轴向的X射线检查，获得器件两个方向的X光照片。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S200)包括：将器件基板朝下水平放置于镶嵌设备中。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S200)中，为防止镶嵌过程中器件移动、翻转，在镶嵌设备的样品台黏贴少量双面胶固定器件。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若器件为密封型，在所述步骤S200)之前，先将器件的密封盖打开。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若器件为密封型，所述步骤S200)中采用冷镶嵌处理。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S300)为将镶嵌块置于研磨机磨盘上打磨，通过打磨去除器件基板材料，以完全暴露出芯片焊点为研磨结束标志。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S300)中采用自动研磨，磨盘转速为250～300转/min，砂纸型号为P240。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S400)包括：

将研磨后的器件加热至90度；

采用丙酮和无水乙醇进行超声清洗，在芯片焊点部位滴1～2滴发烟硝酸，待2～3秒立即将镶嵌块倒扣于丙酮溶液中，再待5～10秒后将镶嵌块转移至无水乙醇中清洗5～10秒。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S500)中，若检查到芯片表面有残留，则进行如下处理：

将研磨后的器件加热至95度；

采用丙酮和无水乙醇进行超声清洗，在芯片焊点部位滴1～2滴浓硫酸，待1～2秒立即将镶嵌块倒扣于丙酮溶液中，再待5～10秒后将镶嵌块转移至无水乙醇中清洗5～10秒；

进行显微镜检查，若检查到芯片表面有残留，则重复以上处理，直至芯片表面刻蚀干净。