CN116564826A - 一种bga封装器件的外部包封解剖方法 - Google Patents

一种bga封装器件的外部包封解剖方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，包括：步骤1、对待解剖器件进行X射线检查，获得待解剖器件的内部结构信息；以所述待解剖器件的内部结构信息为参照，执行以下步骤2‑5的操作；步骤2、去除待解剖器件的散热盖板；步骤3、对去除盖板后的器件上的导热胶进行清除；步骤4、利用加热解焊的方法，从清除导热胶后的器件中，将基板剥离；步骤5、利用滴酸腐蚀的方法，对芯片上的填充底胶进行去除，以暴露芯片上的凸点，得到裸芯片，至此所述待解剖器件解剖完成；本发明实现解剖过程的精确控制，有效保证了芯片的开封质量，避免引入外来损伤，进而确保对器件的封装及工艺质量的准确评价，操作过程简单，适用范围广。

Description

一种BGA封装器件的外部包封解剖方法
技术领域
本发明属于BGA封装器件的外部包封解剖技术领域，特别涉及一种BGA封装器件的外部包封解剖方法。
背景技术
倒装焊BGA封装器件，具有结构复杂、管脚及I/O数量多的特点；如附图1所示，所述倒装焊BGA封装器件包括散热盖板1、芯片2及多层基板3，散热盖板1与基板3之间设置有粘接胶4，散热盖板1与芯片2之间设置导热胶5，芯片2与基板3之间设置有填充底胶6；为提升对BGA封装器件的分析及可靠性试验能力，例如在BGA封装器件的失效分析及破坏性物理分析(DPA)中，通常需要对BGA封装器件的外部包封进行解剖。
目前，传统的解剖方法包括机械研磨开封方法和化学腐蚀开封方法；现有的解剖方法无法精确控制且开封效果依赖于人工经验，开封后可能对芯片引入外来损伤或使器件过度开封，导致对器件的封装及工艺质量无法进行准确评价。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，以解决现有的解剖方法无法精确控制且开封效果依赖于人工经验，开封后可能对芯片引入外来损伤或使器件过度开封，导致对器件的封装及工艺质量无法进行准确评价的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，包括：
步骤1、对待解剖器件进行X射线检查，获得待解剖器件的内部结构信息；以所述待解剖器件的内部结构信息为参照，执行以下步骤2-5的操作；
步骤2、去除所述待解剖器件的散热盖板，得到去除盖板后的器件；
步骤3、对所述去除盖板后的器件上的导热胶进行清除，得到清除导热胶后的器件；
步骤4、利用加热解焊的方法，从所述清除导热胶后的器件中，将基板剥离，得到芯片；
步骤5、利用滴酸腐蚀的方法，对所述芯片上的填充底胶进行去除，以暴露芯片上的凸点，得到裸芯片，至此所述待解剖器件解剖完成。
进一步的，步骤1中，对待解剖器件进行X射线检查，获得待解剖器件的内部结构信息的过程，具体如下：
对待解剖器件分别进行顶视方向和侧视方向对X射线检查，得到待解剖器件在顶视方向上的X光照片及侧视方向上的X光照片；对待解剖器件在顶视方向上的X光照片及侧视方向上的X光照片进行信息读取，得到待解剖器件的内部结构信息。
进一步的，步骤2中，去除所述待解剖器件的散热盖板，得到去除盖板后的器件的过程，具体如下：
利用单面保安刀片切入散热盖板与基板之间的缝隙中，对粘接胶进行切割，直至散热盖板四周的粘接胶与散热盖板分离；
从散热盖板的某一角与基板的缝隙处，利用尖嘴钳钳住散热盖板，对散热盖板进行分离；
对散热盖板的四个角轮流进行上述的分离操作，直至散热盖板与基板完全分离，得到得到去除盖板后的器件。
进一步的，步骤3中，对所述去除盖板后的器件上的导热胶进行清除，得到清除导热胶后的器件的过程，具体如下：
利用单面保安刀片的刀刃紧贴芯片的背面，对去除盖板后的器件上的导热胶进行铲除，直至将导热胶完全清除，得到清除导热胶后的器件。
进一步的，步骤4中，利用加热解焊的方法，从所述清除导热胶后的器件中，将基板剥离，得到芯片的过程，具体如下：
将清除导热胶后的器件朝下置于解焊台上进行加热，加热预设时间后，采用手术刀对芯片四周外溢的填充底胶进行清除，直至将芯片四周外溢的填充底胶完全清除；
采用镊子夹住芯片，同时利用手术刀切入芯片的下方将芯片撬起，以使芯片与基板分离，得到芯片。
进一步的，所述解焊台的加热温度为260℃，加热预设时间为30s。
进一步的，步骤5中，利用滴酸腐蚀的方法，对所述芯片上的填充底胶进行去除，以暴露芯片上的凸点，得到裸芯片的过程，具体如下：
底胶去除：将芯片加热至预设温度，之后在芯片的表面滴加浓硫酸；等待第一预设时间后，将芯片置于丙酮溶液中；再等待第二预设时间后，将芯片移出进行清洗；
表面检查：检查芯片表面是否有填充底胶残留；
若芯片表面有填充底胶残留，则重复上述底胶去除操作，直至芯片表面的填充底胶去除干净，得到裸芯片。
进一步的，所述第一预设时间为1-2s，所述第二预设时间为5-10s。
进一步的，将芯片移出进行清洗的过程，具体如下：
将芯片移至无水乙醇中进行清洗5-10s。
进一步的，采用显微镜检查芯片表面是否有填充底胶残留。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，通过X射线检查获得待解剖器件的内部结构信息，以待解剖器件的内部结构信息为参照，首先将待解剖器件的散热盖板及导热胶去除，接着利用加热解焊的方法，去除基板和导热胶，之后通过化学滴酸腐蚀的方法去除芯片表面的填充底胶，使芯片完全暴露，避免对芯片焊点点过度打磨，实现解剖过程的精确控制，有效保证了芯片的开封质量，避免引入外来损伤，进而确保对器件的封装及工艺质量的准确评价，满足对密封、陶瓷封装和塑料封装的器件进行解剖开封，操作过程简单，适用范围广。
进一步的，通过滴酸去胶、表面检查再滴酸去胶的填充底胶进行重复去除过程，实现精确控制腐蚀过程，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为本发明中的倒装焊BGA封装器件的结构示意图；
图2为实施例所述的BGA封装器件的外部包封解剖方法的流程图；
图3为实施例中待解剖器件在顶视方向上的X光照片。
其中，1散热盖板，2芯片，3基板，4粘接胶，5导热胶，6填充底胶。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，包括以下步骤：
步骤1、对待解剖器件进行X射线检查，获得待解剖器件的内部结构信息；以所述待解剖器件的内部结构信息为参照，执行以下步骤2-5的操作。
步骤2、去除所述待解剖器件的散热盖板1，得到去除盖板后的器件。
步骤3、对所述去除盖板后的器件上的导热胶5进行清除，得到清除导热胶后的器件。
步骤4、利用加热解焊的方法，从所述清除导热胶后的器件中，将基板3剥离，得到芯片2。
步骤5、利用滴酸腐蚀的方法，对所述芯片2上的填充底胶6进行去除，以暴露芯片上的凸点，得到裸芯片，至此所述待解剖器件解剖完成。
解剖原理：
本发明中，通过X射线检查获得待解剖器件的内部结构信息，以待解剖器件的内部结构信息为参照；解剖时，首先将待解剖器件的散热盖板及导热胶去除，接着利用加热解焊的方法，去除基板和导热胶，之后通过化学滴酸腐蚀的方法去除芯片表面的填充底胶，使芯片完全暴露，避免对芯片焊点点过度打磨，实现解剖过程的控制，有效保证了芯片的开封质量，避免引入外来损伤。
本发明所述的BGA封装器件的外部包封解剖方法，能够实现根据倒封装BGA器件的结构特点，针对各封装组件材料的化学和物理特性，通过X射线检查确定器件内部结构，采用物理方法将散热盖板和导热胶去除，加热解焊去除填充底胶和基板，通过化学滴酸腐蚀去除芯片填充底胶的手段，使芯片完全暴露，从而过程可以实现精准控制，避免引入外来损伤。
实施例
以下以某典型的倒装焊BGA封装器件的外部包封解剖过程为例。
如附图2所示，本实施例提供了一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，具体包括以下步骤：
步骤1、对待解剖器件进行X射线检查，获得待解剖器件的内部结构信息；以所述待解剖器件的内部结构信息为参照，执行以下步骤2-5的操作；具体的，对待解剖器件分别进行顶视方向和侧视方向对X射线检查，得到待解剖器件在顶视方向上的X光照片及侧视方向上的X光照片，如附图3所示；对待解剖器件在顶视方向上的X光照片及侧视方向上的X光照片进行信息读取，得到待解剖器件的内部结构信息。
本实施例中，通过对待解剖器件进行顶视方法和侧视方向对X射线检查，得到器件两个方向清晰的X光照片；其中，通过顶视方向对X射线检查，能够获取到器件的芯片焊点版图；通过侧视方向对X射线检查，能够确定器件在垂直方向上结构和基板材料的厚度。
步骤2、去除所述待解剖器件的散热盖板1，得到去除盖板后的器件；其中，去除散热盖板1的过程，具体如下：
利用单面保安刀片切入散热盖板1与基板3之间的缝隙中，对粘接胶4进行切割，直至散热盖板1四周的粘接胶4与散热盖板1分离；
从散热盖板1的某一角与基板3的缝隙处，利用尖嘴钳钳住散热盖板1，对散热盖板1进行分离；
对散热盖板1的四个角轮流进行上述的分离操作，直至散热盖板1与基板3完全分离，得到得到去除盖板后的器件。
步骤3、对所述去除盖板后的器件上的导热胶5进行清除，得到清除导热胶后的器件；其中，导热胶5的清除过程，具体如下：
利用单面保安刀片对去除盖板后的器件上的导热胶5进行铲除，直至将导热胶5完全清除，得到清除导热胶后的器件；其中，对导热胶5进行铲除的过程中，将所述单面保安刀片的刀刃紧贴芯片2的背面进行铲除。
步骤4、利用加热解焊的方法，从所述清除导热胶后的器件中，将基板3剥离，得到芯片2。
具体的，将清除导热胶后的器件朝下置于解焊台上进行加热，加热预设时间后，采用手术刀对芯片2四周外溢的填充底胶6进行清除，直至将芯片2四周外溢的填充底胶6完全清除；其中，所述解焊台的加热温度为260℃，加热预设时间为30s；之后，采用镊子夹住芯片2，同时利用手术刀切入芯片2的下方将芯片2撬起，以使芯片2与基板3分离，得到芯片2。
步骤5、利用滴酸腐蚀的方法，对所述芯片2上的填充底胶6进行去除，以暴露芯片上的凸点，得到裸芯片，至此所述待解剖器件解剖完成。
其中，滴酸腐蚀的方法，具体如下：
底胶去除：将芯片2加热至95℃，之后在芯片2的表面滴加1-2滴浓硫酸；等待第一预设时间后，将芯片2置于丙酮溶液中；再等待第二预设时间后，将芯片2从丙酮溶液中移出，并置于无水乙醇中进行清洗5-10s，将镶嵌块取出芯片朝上放置于通风处干燥；其中，第一预设时间为1-2s，所述第二预设时间为5-10s。
表面检查：采用显微镜检查芯片2表面是否有填充底胶6残留；具体的，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填充底胶残留。
重复除胶：若芯片2表面有填充底胶6残留，则重复上述底胶去除操作，直至芯片表面的填充底胶去除干净，得到裸芯片；若芯片2表面无填充底胶6残留，芯片表面干净，形貌清晰，开封结束。
本实施例中，通过X射线检查确定器件内部结构，采用物理方法将散热盖板和导热胶去除，利用加热解焊去除填充底胶和基板，通过化学滴酸腐蚀去除芯片填充底胶，使芯片完全暴露，从而实现解剖过程的精准控制，避免引入外来损伤。
本发明所述的BGA封装器件的外部包封解剖方法，能够满足对不同类型的倒装焊芯片封装器件的解剖，例如：密封封装、陶瓷封装或塑料封装；区别于传统的开封方法仅针对塑料型的倒装焊芯片封装器件；由于芯片的焊点为微米级，相比于传统的打磨样品处理方法，通过化学滴酸腐蚀去除芯片填充底胶，使芯片完全暴露，从而实现开封过程的精准控制；通过滴酸和显微镜检查再重复滴酸的过程，可以精确控制腐蚀过程，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，进而确保对器件的封装及工艺质量的准确评价。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (10)

1.一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，其特征在于，包括：
步骤1、对待解剖器件进行X射线检查，获得待解剖器件的内部结构信息；以所述待解剖器件的内部结构信息为参照，执行以下步骤2-5的操作；
步骤2、去除所述待解剖器件的散热盖板，得到去除盖板后的器件；
步骤3、对所述去除盖板后的器件上的导热胶进行清除，得到清除导热胶后的器件；
步骤4、利用加热解焊的方法，从所述清除导热胶后的器件中，将基板剥离，得到芯片；
步骤5、利用滴酸腐蚀的方法，对所述芯片上的填充底胶进行去除，以暴露芯片上的凸点，得到裸芯片，至此所述待解剖器件解剖完成。
2.根据权利要求1所述的一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，其特征在于，步骤1中，对待解剖器件进行X射线检查，获得待解剖器件的内部结构信息的过程，具体如下：
对待解剖器件分别进行顶视方向和侧视方向对X射线检查，得到待解剖器件在顶视方向上的X光照片及侧视方向上的X光照片；对待解剖器件在顶视方向上的X光照片及侧视方向上的X光照片进行信息读取，得到待解剖器件的内部结构信息。
3.根据权利要求1所述的一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，其特征在于，步骤2中，去除所述待解剖器件的散热盖板，得到去除盖板后的器件的过程，具体如下：
利用单面保安刀片切入散热盖板与基板之间的缝隙中，对粘接胶进行切割，直至散热盖板四周的粘接胶与散热盖板分离；
从散热盖板的某一角与基板的缝隙处，利用尖嘴钳钳住散热盖板，对散热盖板进行分离；
对散热盖板的四个角轮流进行上述的分离操作，直至散热盖板与基板完全分离，得到得到去除盖板后的器件。
4.根据权利要求1所述的一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，其特征在于，步骤3中，对所述去除盖板后的器件上的导热胶进行清除，得到清除导热胶后的器件的过程，具体如下：
利用单面保安刀片的刀刃紧贴芯片的背面，对去除盖板后的器件上的导热胶进行铲除，直至将导热胶完全清除，得到清除导热胶后的器件。
5.根据权利要求1所述的一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，其特征在于，步骤4中，利用加热解焊的方法，从所述清除导热胶后的器件中，将基板剥离，得到芯片的过程，具体如下：
将清除导热胶后的器件朝下置于解焊台上进行加热，加热预设时间后，采用手术刀对芯片四周外溢的填充底胶进行清除，直至将芯片四周外溢的填充底胶完全清除；
采用镊子夹住芯片，同时利用手术刀切入芯片的下方将芯片撬起，以使芯片与基板分离，得到芯片。
6.根据权利要求5所述的一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，其特征在于，所述解焊台的加热温度为260℃，加热预设时间为30s。
7.根据权利要求1所述的一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，其特征在于，步骤5中，利用滴酸腐蚀的方法，对所述芯片上的填充底胶进行去除，以暴露芯片上的凸点，得到裸芯片的过程，具体如下：
底胶去除：将芯片加热至预设温度，之后在芯片的表面滴加浓硫酸；等待第一预设时间后，将芯片置于丙酮溶液中；再等待第二预设时间后，将芯片移出进行清洗；
表面检查：检查芯片表面是否有填充底胶残留；
若芯片表面有填充底胶残留，则重复上述底胶去除操作，直至芯片表面的填充底胶去除干净，得到裸芯片。
8.根据权利要求7所述的一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，其特征在于，所述第一预设时间为1-2s，所述第二预设时间为5-10s。
9.根据权利要求7所述的一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，其特征在于，将芯片移出进行清洗的过程，具体如下：
将芯片移至无水乙醇中进行清洗5-10s。
10.根据权利要求7所述的一种BGA封装器件的外部包封解剖方法，其特征在于，采用显微镜检查芯片表面是否有填充底胶残留。
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