CN107797049A - 一种ic芯片背面观察样品及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种IC芯片背面观察样品及其制作方法，所述制作方法为：采用中空PCB板与垫板粘接；将管芯背面粘贴在PCB板中空处；将管芯PAD与PCB焊盘用金丝球焊方式相连；管芯表面及部分焊盘涂绝缘胶并固化；去掉垫板露出管芯背面。本发明完全消除了背面近红外光观察时管芯结构的遮挡因素，有效降低以至消除了管芯机械损伤的诱因，原材料易于获取，无污染，操作简单，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成电路(IC)芯片背面观察样品及其制作方法,特别适合于管芯面积较大的IC在分析时从管芯背面观察定位异常位置，属于集成电路检测技术领域。
背景技术
IC芯片的管芯金属布线层数很多，相互掩蔽情况下，管芯内部产生的光或外部施加给管芯的光被完全阻挡。因此，通常的观察技术，如LSM(激光扫描)、NIR(近红外光)、EMMI(光发射)等观察方法就不能从管芯正面进行观察了。但因近红外光可以穿透硅单晶，这些技术可以用于从多层金属布线管芯的背面进行观察。
这些观察技术和背面样品制备技术在如“Microelectronics Failure Analysis,Reference Sixth Edition”及多届ISTFA会议文集如“Conference Proceedings from the38th International Symposium for Testing and Failure Analysis”等文献中均有报道。
管芯背面是粘接在基座粘片区的，与外界有封装衬底材料相隔。观察时管芯要偏置，所以需要的管脚及电连接关系要保持。要从管芯背面进行观察，通常都是将管芯背面的封装材料进行局部腐蚀或研磨而露出管芯背面。此方法对塑封器件最有效。但无论是陶瓷封装还是塑封IC，在管芯面积较大、管脚较多时，所采用的PGA(针栅阵列)、BGA(球栅阵列)或CGA(柱栅阵列)等封装，难免在管芯背面粘片区下的封装基体上安排金属布线及管脚或焊盘。如直接从背面局部钻孔研磨就会将金属布线破坏掉，打断了电连接关系。此外，器件背面局部钻孔研磨法容易给IC芯片造成机械损伤及键合丝的过度腐蚀。所以在这种情况下，直接从器件背面局部钻孔研磨法就不适用了。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，提供一种IC芯片背面观察样品及其制作方法，使用管芯键合及绝缘胶粘接包封方法，使管芯背面完全露出，从而克服管芯结构被多余物遮挡，以及机械损伤及键合丝过度腐蚀的缺点。
本发明的技术解决方案是：一种IC芯片背面观察样品，该样品包括被测IC芯片管芯、中空PCB板，IC芯片管芯位于PCB板中空区域，中空PCB板包括引脚、焊盘，引脚通过覆铜线与焊盘连接，焊盘通过键合丝与IC芯片管芯的PAD相连接，引脚用于连接IC芯片管芯中PAD相对应的外部偏置电路。
所述中空PCB板为单面单层覆铜板。
所述管芯与PCB板中空区域边界之间间隔大于等于1mm。
本发明的另一个技术解决方案是：一种IC芯片背面观察样品的制作方法，该方法包括如下步骤：
(1)、将中空PCB板与垫板粘接，所述PCB板包括偏置电路和多个焊盘，用于为管芯中的PAD提供偏置电路；
(2)、将IC芯片管芯背面通过胶粘贴在PCB板中空区域处的垫板上；
(3)、将IC芯片管芯的PAD与相应的PCB焊盘用金丝球焊方式焊接；
(4)、在IC芯片管芯的正面及其周边涂敷绝缘胶，覆盖PCB板内包含管芯、键合丝及PCB上的外键合点在内的区域，固化绝缘胶；
(5)、去除垫板及胶露出管芯背面。
所述步骤(1)中空PCB板为单面单层覆铜板；
所述胶为：所述步骤(2)中胶为双面胶带。
所述步骤(2)具体实现为：用真空吸笔吸取管芯，使管芯对准中空部位后，将管芯放在胶面上并轻按粘贴。
所述步骤(3)中所述金丝球焊接温度不高于100℃。
所述步骤(4)中的绝缘胶为常温固化的环氧树脂胶。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)、本发明完全消除了背面观察时管芯结构的遮挡因素，便于失效位置定位，有效降低以至消除了管芯机械损伤的诱因，原材料易于获取，无污染，操作过程为IC行业常规操作，简单可靠，降低了成本；
(2)、本发明管芯背面硅衬底完全露出，偏置所需的电连接关系可自由选择，探测器发出的近红外光(NIR)可直接穿过硅衬底层抵达管芯有源区(表层)，或管芯有源区产生的NIR穿过硅衬底被探测器接收，彻底消除了管芯背面机械钻孔研磨或化学开封破坏连线关系的可能性，所以极大地减少了管芯机械应力损伤及腐蚀的可能性；
(3)、本发明采用双面胶固定管芯和PCB板实施管芯键合焊接，焊接的过程中，两者相对位置固定，管芯位于底面并被双面胶粘住，不易挪动和掺入多余物，焊接效率高；
(4)、本发明所用PCB板、胶带、环氧树脂包封胶为常见商品，容易获取，无污染，操作过程为IC行业常规操作，易于操作，结果可靠，成本低。
附图说明
图1是本发明实施例位于垫板的样品剖面结构示意图；
图2是本发明实施例制作过程示意图；
图3是本发明实施例样品剖面结构示意图；
图4是本发明实施例样品正面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种IC芯片背面观察样品该样品包括被测IC芯片管芯8、中空PCB板3，IC芯片管芯位于PCB板中空区域，中空PCB板包括偏置电路，用于为IC芯片管芯中的PAD提供偏置，中空PCB板3的焊盘6通过键合丝7与IC芯片管芯的PAD相连接。所述中空PCB板为单面单层覆铜板包括引脚4、覆铜线5、焊盘6，覆铜线5连接引脚4和焊盘6，引脚4用于连接外部偏置电路。所述管芯与PCB板中空区域边界之间间隔大于等于1mm。
如图2所示，本发明还提供了一种IC芯片背面观察样品的制作方法，该制作方法主要包括：工艺准备、PCB粘贴、管芯粘贴、金丝键合、包封固化、清理背面步骤。工艺准备包括：垫板、PCB板、管芯、胶带，金丝键合机、包封胶及相关材料的齐备和完好。
具体步骤如下：
(1)、将中空PCB板与垫板1粘接，所述PCB板包括偏置电路和多个焊盘，用于为管芯中的PAD提供偏置电路；所述中空PCB板为单面单层覆铜板；所述垫板为面积大于等于PCB板面积的不易变形的平整的金属板、PCB板。
(2)、将IC芯片管芯背面通过胶2粘贴在PCB板中空区域处的垫板上，胶为撕下时无残渣的双面胶带。最好是耐高温的双面胶带。放置IC芯片管芯时，用真空吸笔吸取管芯，使管芯对准中空部位后，将管芯放在胶面上并轻按粘贴。
(3)、将IC芯片管芯的PAD与相应的PCB焊盘用金丝球焊方式焊接，如图4所示；所述金丝球焊接温度不高于100℃。
(4)、在IC芯片管芯的正面及其周边涂敷绝缘胶，覆盖PCB板内包含管芯、键合丝及PCB上的外键合点在内的区域，固化绝缘胶；所述绝缘胶为常温固化的环氧树脂胶。
(5)、去除垫板及胶露出管芯背面。
本发明的重点在于全部露出管芯背面且无机械钻孔研磨及化学腐蚀过程。
实施例：
一种IC芯片背面观察样品的制作方法，包括下列步骤：
(1)、将中空PCB板与垫板粘接，顺序为：
①、在边长约40mm、厚度约3mm的铝合金垫板上粘一层宽度约40mm、胶膜厚为1mm～2mm的耐高温双面胶带；
②、将中空尺寸范围在长×宽＝15mm×15mm、均匀分布16个间距约2mm的镀金焊盘和引脚、外形长宽50mm×50mm的单面单层覆铜PCB板的背面与铝合金垫板压紧粘接。
(2)、将12mm×15mm的管芯背面粘贴在PCB板中空处，顺序为：
①、用真空吸笔从管芯正面吸取管芯；
②、将管芯均匀对准PCB板中空处；
③、将管芯背面平放在胶面上按压粘贴。
(3)、将管芯PAD与PCB焊盘在95℃±5℃下用金丝球焊方式相连；
(4)、在包括PCB焊盘上键合点及其内的管芯表面及PCB上涂厚约1mm的环氧树脂胶并常温固化；
(5)、用20mm以上刃宽的刻刀将胶带及垫板与PCB板及管芯背面分离，露出管芯背面。
用此方法制作了30余种各种尺寸管芯的集成电路芯片背面观察样品，经对管芯PAD进行偏置后，经LSM(激光扫描)、EMMI(光发射)观察，效果良好，达到了从管芯背面找到缺陷的目的。
本说明书未进行详细描述部分属于本领域技术人员公知常识。
Claims (9)
1.一种IC芯片背面观察样品，其特征在于：包括被测IC芯片管芯(8)、中空PCB板(3)，IC芯片管芯(8)位于PCB板(3)中空区域，中空PCB板(3)包括引脚(4)、焊盘(6)，引脚(4)通过覆铜线(5)与焊盘(6)连接，焊盘(6)通过键合丝(7)与IC芯片管芯(8)的PAD(9)相连接，引脚(4)用于连接IC芯片管芯中PAD相对应的外部偏置电路。
2.根据权利要求1所述的一种IC芯片背面观察样品，其特征在于：所述中空PCB板为单面单层覆铜板。
3.根据权利要求1所述的一种IC芯片背面观察样品，其特征在于：所述管芯与PCB板中空区域边界之间间隔大于等于1mm。
4.一种IC芯片背面观察样品的制作方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)、将中空PCB板与垫板粘接，所述PCB板包括偏置电路和多个焊盘，用于为管芯中的PAD提供偏置电路；
(2)、将IC芯片管芯背面通过胶粘贴在PCB板中空区域处的垫板上；
(3)、将IC芯片管芯的PAD与相应的PCB焊盘用金丝球焊方式焊接；
(4)、在IC芯片管芯的正面及其周边涂敷绝缘胶，覆盖PCB板内包含管芯、键合丝及PCB上的外键合点在内的区域，固化绝缘胶；
(5)、去除垫板及胶露出管芯背面。
5.根据权利要求4所述的一种IC芯片背面观察样品的制作方法，其特征在于：所述步骤(1)中空PCB板为单面单层覆铜板。
6.根据权利要求4所述的一种IC芯片背面观察样品的制作方法，其特征在于：所述胶为：所述步骤(2)中胶为双面胶带。
7.根据权利要求4所述的一种IC芯片背面观察样品的制作方法，其特征在于：所述步骤(2)具体实现为：用真空吸笔吸取管芯，使管芯对准中空部位后，将管芯放在胶面上并轻按粘贴。
8.根据权利要求4所述的一种IC芯片背面观察样品的制作方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述金丝球焊接温度不高于100℃。
9.根据权利要求4所述的一种IC芯片背面观察样品的制作方法，其特征在于：所述步骤(4)中的绝缘胶为常温固化的环氧树脂胶。
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