常见芯片开封技术及仪器简介

开封decap耗材方法注意事项

Decap即开封，也称开盖，开帽，指给完整封装的IC做局部腐蚀，使得IC可以暴露出来，同时保持芯片功能的完整无损, 保持 die, bond pads, bond wires乃至lead-不受损伤, 为下一步芯片失效分析实验做准备，方便观察或做其他测试（如FIB,EMMI），Decap后功能正常。

去封范围：普通封装 COB、BGA、QFP、 QFN、SOT、TO、 DIP、BGA、COB 陶瓷、金属等其它特殊封装。

     一般的有化学(Chemical)开封、机械(Mechanical)开封、激光(Laser)开封、Plasma Decap  

Decap实验室可以处理几乎所有的IC封装形式（COB.QFP.DIP SOT 等）、打线类型（Au Cu Ag）。

高分子的树脂体在热的浓硝酸（98%）或浓硫酸作用下，被腐去变成易溶于丙酮的低分子化合物，在超声作用下，低分子化合物被清洗掉，从而露出芯片表层。

开封方法一：取一块不锈钢板，上铺一层薄薄的黄沙（也可不加沙产品直接在钢板上加热），放在电炉上加热，砂温要达100-1５0度，将产品放在砂子上，芯片正面方向向上，用吸管吸取少量的发烟硝酸（浓度>98%）。滴在产品表面，这时树脂表面起化学反应，且冒出气泡，待反应稍止再滴，这样连滴5-10滴后，用镊子夹住，放入盛有丙酮的烧杯中，在超声机中清洗2-5分钟后，取出再滴，如此反复，直到露出芯片为止，Z后必须以干净的丙酮反复清洗确保芯片表面无残留物。

开封方法二：

将所有产品一次性放入98%的浓硫酸中煮沸。这种方法对于量多且只要看芯片是否破裂的情况较合适。缺点是操作较危险。要掌握要领。

开封注意点：

所有一切操作均应在通风柜中进行，且要戴好防酸手套。

产品开帽越到Z后越要少滴酸，勤清洗，以避免过腐蚀。

清洗过程中注意镊子勿碰到金丝和芯片表面，以免擦伤芯片和金丝。

根据产品或分析要求有的开帽后要露出芯片下面的导电胶.,或者第二点.

另外，有的情况下要将已开帽产品按排重测。此时应首先放在80倍显微镜下观察芯片上金丝是否断，塌丝，如无则用刀片刮去管脚上黑膜后送测。

注意控制开帽温度不要太高。

分析中常用酸：

浓硫酸。这里指98%的浓硫酸,它有强烈的脱水性,吸水性和氧化性。开帽时用来一次性煮大量的产品，这里利用了它的脱水性和强氧化性。

浓盐酸。指37%（V/V）的盐酸，有强烈的挥发性，氧化性。分析中用来去除芯片上的铝层。

发烟硝酸，指浓度为98%（V/V）的硝酸。用来开帽。有强烈的挥发性，氧化性，因溶有NO2而呈红褐色。

王水，指一体积浓硝酸和三体积浓盐酸的混合物。分析中用来腐金球，因它腐蚀性很强可腐蚀金。

随着超快激光器的发展，有关超快激光与物质相互作用的研究越来越受到人们的关注。由于超快光脉冲具有短脉冲和高光强两个主要特性，超快光与物质的相互作用就形成了超快光谱学和强场物理两个分支。其中，超快光谱学研究物理的超快光学特性以及超快光与物质的相互作用，主要利用超快光的窄脉冲特性来研究物质随时间演化的特性，时间分辨和实现相干态等是其主要特色。

超快光谱学可以应用于物理、化学、生物、材料、YL、能源及环境等众多领域。在物理领域，超快光谱还可以应用于半导体磁性材料、超导体、绝缘体、复杂材料、量子结构、纳米和表面体系等等。

超快光谱与物质相互作用的本质是电磁波与物质的相互作用。超快光能够与物质中的电荷、晶格、自旋、轨道角动量等多个自由度相互作用，由于超快光可与这些自由度单独相互作用，因此，某些时候可以通过这些相互作用来感知、探测和解释凝聚态物质内部的自身的量子激发态之间的相互作用，例如改变外部物理条件（如温度、磁场、电压、压力等）时，通过感受某一种或两种元激发的动力学特性的改变来感知内部的相互作用的改变，从而探测物质内部相变的发生。相互作用大多伴随着能量的转移，也即非弹性光散射过程。

在凝聚态物质中，由电磁相互作用的强度和原子间距的尺度所决定的凝聚态物质内部的物理过程，大多数发生在fs、ps甚至是ns的时间尺度上即所谓的超快物理过程，例如吸收光子后处于激发态的载流子的弛豫过程，自旋相干性的消失，晶格的周期振动和衰减等。在凝聚态物质中，每个原子与大量其他原子相连接着，这提供了大量的衰减渠道，使得处于激发态的单个和集体元激发会很快地衰减到基态，从而表现为超快物理过程。

研究超快物理过程，目前大多采用超快激光器所发射的超短激光脉冲串来实现。激光器分为两类：一是连续波激光器；二是超快激光器。

目前，超快光谱学的一个重要特色是时间分辨。时间分辨是指物理事件随时间的演化过程在时间维度上展示出来，其是相对于时间积分而言的；由于物质总是不能脱离开时间而存在，一个可探测物理量如果不是时间分辨信号，那么它通常是时间积分或时间平均的信号。通常时间分辨信号涉及的时间尺度比较大，可以从ns到as尺度。

对应于不同时间尺度上发生的物理过程，时间分辨的探测技术也会有所不同。
（1）在>0.01 s的时间尺度上发生的物理事件

       用摄像机记录下来

（2）在ms - ns量级的尺度上发生的物理过程

      用示波器等进行记录，也可以用计算机控制的电子学或光电子学器件来进行记录，不过，这些方法往往Z终受限于微观上电路的RC响应时间常数。
（3）在几十ps - ns之间的时间分辨过程
       用专门开发的电子学方法进行探测比如时间相关单光子计数（TCSPC技术）
（4）在fs - ps之间发生的物理事件
       用超快光谱学的方法来探测时间分辨信号

从时间分辨信号可以直接获得物理体系随时间演化的超快过程信息，对于揭示物理机制起着重要的作用，故时间分辨对于超快动力学研究几乎是不可或缺的。

目前，常见的超快光谱技术主要有如下几种：
1、泵浦/抽运-探测超快光谱（pump-probe detection）
2、相干态的产生和探测
3、时间分辨发光光谱
4、瞬态吸收光谱
5、时间分辨四波混频技术
6、时间分辨红外光谱
7、THz时域超快光谱
8、X射线超快光谱

近几年来，随着固体超快激光器和高速探测器的发展，超快光谱技术得到了飞速的发展，同时也加快了与其他技术的结合，促进了学科交叉融合。目前，较为常见的结合技术有与电子衍射、原子力显微镜（AFM）、近场光学扫描显微镜（SNOM）、微波技术、角分辨光电子能谱、扫描隧道显微镜（STM）、电子光束成像等技术的结合。这些融合技术带来了Z新的研究结果，拓展了超快光谱技术的应用领域。同时，这些融合技术往往也是其他单一实验技术所无法替代的。

补充：
1、原子分子中发生的大多数光物理过程都具有一定的时间尺度，比如原子核的运动，化学键的扭转等发生在fs - ps时间范围内；电荷分离和转移、能量传递等发生在fs - ns时间尺度；发光材料的荧光寿命一般发生在ns量级等。
2、超短脉冲激光激发物质后可以产生丰富的瞬态产物比如激发态分子、中性自由基、正或负离子型自由基等，稳态测试方法只能反映整个过程的一个积分效应，而不能体现过程是如何随时间变化的。时间分辨的研究则可以深入认识分子本身的性质。
3、光脉冲的脉宽在约10 fs以上，其可用于研究涉及外层电子的特性，可以很好地研究涉及固态物质的物理内容，这主要是由于固态物质的丰富的物性多由外层电子与体系的相互作用决定；脉宽低于1 fs的光脉冲，称作阿秒技术，此时的每个光脉冲只含有约单个左右的光波周期。阿秒技术有助于揭示内层电子的量子跃迁动力学过程，适合于研究原子分子体系。短于10 fs脉冲的光脉冲可用于研究电子的运动，适用于原子体系的研究，比如观测原子的外层电子的电离过程。
4、激光脉冲宽度决定了时间分辨探测的时间分辨率，随着超短激光脉冲技术的发展，激光脉冲的脉宽已经缩短到了ps、fs甚至是as量级。对于ns和更长时间的分辨光谱探测，一般的电子设备产生的延时精度及分辨率就可以满足需要，不过在ps - fs时间尺度上，除了条纹相机能分辨到ps量级外，其他电子设备只能分辨到ns量级，要达到fs量级的分辨率，只能通过其他方法来完成，比如光学延时方法，将时间尺度的问题转化为空间尺度的问题，使一束光经过电动延时线来实现时间分辨，1 μm的空间精度对应3.3 fs的时间精度（t=s/c，s是位移台的空间精度比如1 μm，c是光速）。

       国外塑封器件的广泛应用，使得国内人们越来越关注并开始进行可靠评估，例如筛选试验、质量一致性检验、破坏性物理分析（DPA）和失效分析等方面的研究。其中DPA分析（Destructive Physical Analysis）是指是指验证电子元器件的设计、结构、材料、制造的质量和工艺情况是否满足预订用途或有关规范的要求，以及是否满足器件规定的可靠性和保障性，而对元器件样品进行一系列的寻找失效机理分析与试验的过程，并确定失效是偶然的还是批次性的，然后依据结论采取改正措施。

       失效分析是对所有检验、筛选、以及在电子系统上失效的元器件进行的以检测元器件(或半产品)不能正常工作(失去某种功能)原因为目的的一系列试验。失效分析是在发现元器件失效后进行的查找原因的过程，是以判别责任或改进工艺为目的的。

        其中DPA和失效分析，都需要对塑封器件进行开封，不同于密封器件，塑封器件的芯片不是裸露在空腔中，而是被塑封材料整个包裹住。因此，开封的这一步很关键。如何选择合理有效的开封方法至关重要。

        芯片开封方式通常有机械开封、化学开封和激光开封。芯片开封机是用于开封的机器，有化学芯片开封机、激光芯片开封机和等离子芯片开封机。

       RKD公司的Elite Etch化学芯片开封机是一个自动混酸解封装置，通过各种先进功能的整合来提高生产率，使用现代化材料和Z新工业设计。通过提供精确，微等分硝酸，硫酸或混合酸，RKD公司的Elite Etch蚀解封装设备能够迅速和便捷地打开Z精致的封装并保证不会损坏样品。

化学芯片开封机 Elite Etch Cu ESD 7200

化学芯片开封机 Elite Etch Cu ESD 7200优势

具有ESD缓解功能的全功能解封装

       RKD Elite Etch蚀刻酸解封装置集成了许多工程创新。采用优质级碳化硅加工的整体式蚀刻头组件具有出色的耐酸性，再加上活性氮体监测和净化系统这一整体的设计，降低选择单片碳化硅也可以改变时间。

蚀刻头使用低热质量的设计。其他制造商使用高热质量设计和复杂可互换的组件如可移动的蚀刻头插入，具有不可靠的性能特点。我们简单但有效的设计大大减少了蚀刻头的清洗和周围替换的情况。设备限制鼻压头是手动下压，是专为大量的使用所设计。鼻压头通常缩回，只在安全盖完全关闭后延伸。RAM 的鼻子垂直运动的固定装置的蚀刻头从而消除或包或夹具的运动。

       Elite Etch Cu ESD 7200型号集成了关键的ESD保护电路，从而消除了在拆封过程中对易碎包装增加ESD损坏的可能性。在传统的非导电PTFE中，电荷可能会在酸管线的内表面积聚，并且任何残留电荷都无法被中和。如果电荷超过PTFE的介电强度，则会发生介电击穿。在该系统中，通过使用电耗散的PTFE消除了与PTFE相关的ESD危害。

       Elite Etch Cu ESD 7200配备了与高阻抗电阻器网络相连的导电闸板，有助于在拆封过程中减轻ESD。塑料封装的IC本身尤其值得关注，以证明在无静电环境下工作是合理的。解决方案是将电绝缘但耗散的闸板鼻组件与电功能PTFE结合在一起。这些组件可确保解封装过程消除了打开部件内部的所有ESD风险。该系统配有两个安装在ESD面板上的插座以及用于固定ESD镊子和腕带的电路。在处理拆封的包装时，可以佩戴腕带以减轻ESD问题，包括从拆封器中取出零件，冲洗或干燥。

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参考文献：张素娟,李海岸.新型塑封器件开封方法以及封装缺陷[J].半导体技术,2006,31(7):509-511.