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[PCB] 金鉴镭射定位激光开封系统设备介绍及案例分析

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发表于 2019-6-4 17:14:44 | 显示全部楼层 |阅读模式

金鉴镭射定位激光开封系统(GMATG Laser Decap)

金鉴GMATG Laser Decap是金鉴实验室联合英国GMATG公司联合推出的激光开封系统,针对半导体失效分析实验室应用场景设计,根据不同材料对激光吸收特性的不同,选择性刻蚀。金鉴采用定制的激光器、控制器,可适用高达99%的封装材料,光斑质量好,寿命长,保证最佳匹配无损晶圆及线材的激光开封。开封参数可精确控制,确保线材无损、开封的后IC可以保留焊盘,将芯片及压焊打线的情况清晰展现。同时取代机械开封、化学开封、传统制模、机械切割研磨等芯片剖面分析工艺,大大降低开封成本,节省开封时间,提高开封良率。
金鉴激光开封系统主要构成:激光器、光路系统、工作台、控制系统、定位系统、抽尘系统、CCD视觉系统、风冷和水冷系统等。采用自研发的控制软件、直接导入CAD数据进行激光刻蚀,操作简单。设备集数控技术、激光技术、软件技术等光机电高技术于一体,具有高灵活性、高精度、高速度等先进制样技术的特征。适用于各种塑料封装形式的IC开封,LED透明硅胶和环氧树脂,为各种类型的半导体失效分析应用(如半导体器件开盖和剖面)提供清晰,精确的测试样品。
化学开封 VS 金鉴激光系统开封:
传统的化学开封前期准备工具繁琐、耗时不省心,大多开封化学试剂具有毒性、腐蚀性和挥发性,会刺激呼吸道,长期接触容易诱发呼吸道疾病和皮炎,如果沾染皮肤会造成烧伤,严重者内脏器官受到伤害甚至休克,也有可能会影响到生育。
由于化学开封对人体危害较大,对于现代的很多员工来说,考虑到自身健康,不愿从事化学开放的工作,而金鉴激光开封安全无毒,环境友好,采用激光开封利于增加团队的稳定性。而激光开封相比化学开封可以做到更加精密,线宽更窄,线间距更小,操作简便,随时都可以导入图形或直接绘制图形加工,不受限制,特别适合于实验室阶段。从稳定性、良品率、耗材、环保、综合成本等多种因素考虑,激光开封的优势也更加明显。为此,金鉴镭射定位激光开封系统,帮助客户解决塑封器件开封的烦恼。


功能介绍:
1. 金鉴GMATG自开发的软件,镭射定位系统,微米级精准逐层开封!
(1)金鉴镭射定位系统,精准定位开封位置。
(2)可精确控制每一层激光扫描能量,每层移除厚度可控制在10~100μm,精准定位开封区域,暴露引线框架,邦定线,基板,甚至直接无损开封至芯片的晶圆层。
(3)显著节省后续工艺时间。
(4)电脑控制开封形状、位置、大小、时间等,操作便利。

金鉴工程师对MOS芯片样品逐层开封

2. 配备风冷和水冷降温系统,功率可调,最大程度上减少激光对金属材料的热影响
(1)可开封高达99%的封装材料,环氧树脂,硅胶等。
(2)可适合各种硅胶、塑料封装形式的IC开封,包括DIP、SOP、PDIP,PLCC,PQFP,SOIC,BGA以及COB去黑胶等。
(3)适用多芯片、多细线材塑封器件样开封!  
传统化学开封方式对多芯片样品束手无策,原因在于长时间的化学开封溶解胶体的同时,也会溶解芯片固晶层和焊线金属,降低焊点结合力,导致在超声波清洗后,焊线断裂,芯片脱离,失去样品原始原貌,无法分析。
同样道理,对于细线塑封器件,化学开封极易损伤焊线金属,而传统的激光开封由于热影响,较细的焊线很容易受到热损伤,在超声波清洗之后,发生焊线断裂的现象。

激光开封后的COB LED光源,焊线和芯片无损

(4)铜线产品的有效解决方案。由于铜线低廉的价格及性能方面的优势,如今内引线为铜材质的塑封器件已经得到广泛的应用,而铜却容易与酸发生反应而被腐蚀,传统的酸开封已经没有办法完成铜制成器件的开封,良率一般低于30%,金鉴的激光开封机,给分析产业带来了新的技术。
(5)其大功率模式可清洁封装材料中的大颗粒填充料

3. CCD视觉系统
(1)可视化观察样品,实时追踪、显示加工过程。
(2)数字化变焦设计,精确定位至单根键合线或单个键合点缺陷,精确定位剖面位置。
(3)通过视觉CCD控制系统,针对超微小尺寸,可实现精准定位,框选,分离,隔带扫描,完全/部分开封暴露邦定线,完美清除线下树脂残留。

4. 可导入X-Ray、SEM、C-SAM等图片
(1)由其他失效分析设备生成的图像文件,可直接导入至金鉴实验室GM-LASER激光开封专用分析软件。如: X-Ray、SEM、C-SAM。
(2)导入的文件可在软件中进行缩放融合,调整至实时图像大小,并可设置透明度,以便精准定位开封位置。
(3)将开封几何矢量形状画至图像上,选择区域全部开封,或仅开封缺陷位置或其他感兴趣位置,避开无需开封位置,更易控制无损开封。

5.配备抽尘系统
(1)采用独特除尘系统设计,能保证工作平面的清洁,保证激光刻蚀过程中无残留。
(2)烟雾净化器:低噪音高转速,运行稳定,寿命长,耗电低,效率高。

6. 无需后续滴酸开封
(1)由于配备风冷和水冷系统,对于部分样品,无需后续滴酸开封。
(2)掏洞井壁厚度可精切控制至0.25mm。残留在晶圆层上的树脂层可控制薄至50微米。
(3)通过化学刻蚀可以打开芯片表面几百微米的EMC(通过手动或MIS Wet Etch:使用少的酸) 容易、简单、快速和安全的操作。
(4)采用数字化电子控制开封工艺,可逐层开封多晶圆层堆叠芯片。

7. 开封速度快,开封只需数十秒!
(1)增强型激光控制器结合软件功能,大大优化陶瓷金属封装材料的开封。
(2)激光器:寿命10万小时,扫描振镜,高速精准,先进控制单元使扫描速度快,扫描角度和扫描频率稳定快速可调。
(3)开封的效果与激光器的参数、功率、光路器件、加工速度和材料厚度等条件息息相关的。一般来说,激光器的开封功率越高,开封速度越快。根据金鉴实验室经验,激光开封通常在切割断面有轻微的碳化,而想要完全无碳化则需要降低切割速度来实现。

8.可剖面切割,代替传统的金相制样

应用激光剖面切割工艺,可代替传统的金相磨样工艺

LED灯板激光切割,切割线条平整,截面各层结构界限清晰

(1)GM-LASER 轻松进行PCB板材、金属或陶瓷板材切割。
(2)在这里指出,金鉴实验室GMATG激光切割,并不是像机械切割一样直接穿透切割,是扫描剥离的方式加工的。
(3)传统方式加工PCB,主要包括走刀、铣刀、锣刀等,存在着粉尘、毛刺、应力的缺点,对小型或载有元器件的PCB线路板影响较大,无法满足新的应用需求。而激光技术应用在PCB切割上,为PCB金相制样提供了新的技术方向。

激光切割PCB,先进激光加工技术可一次直接成型,非接触加工具有无毛边、精度高、速度快、间隙小、热影响区域小等优点,与传统的切割工艺相比,激光切割完全无粉尘、无应力、无毛刺,切割边缘光滑整齐,特别是加工焊有元器件的PCB板不会对元器件造成损伤。

金鉴激光切割PCB板,切口平整

9. 可开盖金属/陶瓷封装

局部加热,精确控制加热量,切割并打开LD激光器金属封装盖

应用领域:
1. 半导体失效分析
传统的芯片化学开封被定义为有损性工艺,只可复核无损观测到的失效点。应用激光工艺的物理开封也可以是无损工艺。 激光工艺可以无损开封至部分芯片的晶圆层。 选用高光子能量的短波长激光器,激光工艺可完全取代传统的制模倒模、机械切割研磨,部分激光剖面甚至无需后续研磨。 激光切割不仅可以用于芯片剖面,更可用于打开金属或陶瓷封装盖,开盖工艺是传统机械切割难以或无法达成的。

微区线路修改:激光焊接,通过激光的微区加热功能实现线路的修改,实现实验后失效样品的电特性恢复以节省漫长的重新抽样实验,比如实现LED灯珠二焊点的重新焊接。

失效点定位及隔离:通过使不同位置的连接线部分暴露,实现点与点之间的通断性 测试以精确确定失效点。如电性异常电子元器件,选择部分开封,漏出部分键合线后进行测试,定位失效点。

2. 电镜激光制样
可用于扫描电镜SEM、透射电镜TEM前期制样材料切割打磨,代替传统机械切割,离子抛光的方式制作样品,高效快速,质量高。

硅片切割

蓝宝石外延片切割

金属切割

陶瓷切割

3. 存储芯片数据恢复
激光无损开封移除芯片塑封层,裸露邦定线和晶圆层,可配合使用探针板读取损毁存储芯片内部分或全部数据。
案例:警察抓捕非法黑客或恐怖分子驻点,电脑在抓捕前被损毁,通过激光开封配合探针板,可读取存储芯片部分或全部数据内容,取得证据将将嫌疑人定罪。

4. 高可靠性芯片防伪验证
汽车、航空、潜艇等应用领域对芯片有高可靠性要求,然而伪造芯片或拆机片渗入分销渠道影响整机安全性。激光开封后,可用显微镜观察验证芯片引线框架上的原厂微型激光防伪码。
案例:某智能汽车发生安全事故,汽车制造商签约的保险公司委托第三方进行失效分析,通过激光开封发现伪造芯片,确定次级分销商事故责任,证实制造商芯片设计无过失。

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