激光開封系統（粗開封） 發布時間：2016-08-30 08:45:12
金鑒激光開封系統（粗開封）（GMATG-T1）
金鑒GMATG-T1是金鑒實驗室推出的激光開封系統，針對半導體失效分析實驗室應用場景設計，根據不同材料對激光吸收特性的不同，選擇性刻蝕。金鑒采用定制的激光器、控制器，可適用高達99%的封裝材料，光斑質量好，壽命長，保證最佳匹配無損晶圓及線材的激光開封。開封參數可精確控制，確保線材無損、開封的后IC可以保留焊盤，將芯片及壓焊打線的情況清晰展現。同時取代機械開封、化學開封、傳統制模、機械切割研磨等z制樣工藝，大大降低開封成本，節省開封時間，提高開封良率。
金鑒激光開封系統主要構成：激光器、光路系統、工作臺、控制系統等。采用自研發的控制軟件、直接導入CAD數據進行激光刻蝕，操作簡單。設備集數控技術、激光技術、軟件技術等光機電高技術于一體，具有高靈活性、高精度、高速度等先進制樣技術的特征。適用于各種塑料封裝形式的IC開封，LED透明硅膠和環氧樹脂，為各種類型的半導體失效分析應用（如半導體器件開蓋和剖面）提供清晰，精確的測試樣品。
GMATG金鑒激光開封機 | FALIT激光開封機 | |
生產廠家 | 金鑒實驗室 | 控制激光公司(CLC) |
產地 | 中國 | 美國 |
設備售價 | 大大降低 | 100萬 |
設備構成 | 設備集數控技術、激光技術、軟件技術等光機電高技術于一體，具有高靈活性、高精度、高速度等先進制樣技術的特征。 | 定位系統、抽塵系統、風冷系統需選配、無水冷系統。 |
工作原理 | 根據不同顏色的材料對激光的吸收特性的不同，選擇性的刻蝕。例如：玻璃為透紅外光材料，透射率幾乎為1，對紅外光不吸收，導致紅外光無法刻蝕琉璃材料。金屬為不透光材料，但是對光的反射率高，透射率為零，反射率高，紅外能量吸收率低，刻蝕需要的激光功率高。黑膠為不透光材料，透射率為零，反射率低，對能量的吸收率高，刻蝕開封速率快，需要激光功率低。封裝膠和環氧樹脂膠等具有一定的透射率，相比黑膠對紅外光的吸收率低，導致該類膠需要的激光能量高。 | 通過高功率密度激光束照射封裝材料，使材料被加熱至汽化溫度而蒸發，完成開封過程。 |
開封范圍 | 金鑒實驗室專門為半導體功率器件開封定制的激光器，可開封高達99%的封裝材料，包括黑膠、環氧樹脂膠、硅膠等，以及含有大顆粒填充物的封裝層，還可用于切割樣品。 | 標配30瓦紅外波長開封定制激光器，只能去除不含有大顆粒填充物的環氧樹脂封裝層，如需去除大顆粒填充物要選配價格更高的50瓦增強型激光器。 |
功率 | 30W | 標配30W |
波長 | 1064 nm | 1μm |
開封時間 | 很快，數10秒。 | 很快，數10秒。 |
最大開封尺寸 | 150mm*150mm | 38mm*38mm |
軟件 | GM-LASER，金鑒實驗室激光開封專用軟件。 | FALIT Pro-專業版 |
外型尺寸 | 0.26*0.7*0.55m | 1.22x0.76x0.91m |
機身重量 | 30KG | 428.6KG |
使用便利性 | 便攜性強，一體化系統。 | 體積重量大，不容易搬動。 |
化學開封 VS 金鑒激光系統開封：
傳統的化學開封前期準備工具繁瑣、耗時不省心，大多開封化學試劑具有毒性、腐蝕性和揮發性，會刺激呼吸道，長期接觸容易誘發呼吸道疾病和皮炎，如果沾染皮膚會造成燒傷,嚴重者內臟器官受到傷害甚至休克，也有可能會影響到生育。
由于化學開封對人體危害較大，對于現代的很多員工來說，考慮到自身健康，不愿從事化學開放的工作，而金鑒激光開封安全無毒，環境友好，采用激光開封利于增加團隊的穩定性。而激光開封相比化學開封可以做到更加精密，線寬更窄，線間距更小，操作簡便，隨時都可以導入圖形或直接繪制圖形加工，不受限制，特別適合于實驗室階段。從穩定性、良品率、耗材、環保、綜合成本等多種因素考慮，激光開封的優勢也更加明顯。為此，金鑒鐳射定位激光開封系統，幫助客戶解決塑封器件開封的煩惱。
塑封器件開封方法比較 | ||||||
傳統開封方法 | 開封方法 | 工藝概述 | 開封效果 | 開封時間 | 開封效果 | 對人體的危害 |
化學開封 | 用發煙硝酸和濃硫酸負壓噴射腐蝕，用丙酮或乙醇清洗。 | 定位較好，可保持框架，但是對于小型、異形及有多塊芯片的器件、難以準確定位開封。無法開封內部有銅、鋁等不耐腐蝕材料的塑封器件。 | 慢，幾小時 | 較理想 | 刺激呼吸道，長期接觸容易誘發呼吸道疾病和皮炎，如果沾染皮膚會造成燒傷，嚴重者內臟器官受到傷害甚至休克，也有可能會影響到生育。 | |
金鑒開封技術 | 激光開封 | 通過可變功率高密度激光束照射封裝材料，使光束聚焦處極小區域內的材料被高溫分解或氣化后隨循環氣流帶走。以激光束在指定區域內高速移動的方式。逐步完成開封過程。 | 定位精準、方向性好，非接觸、無污染，可保留芯片和線材完好無損。可開封內部有不耐腐蝕材料的塑封器件。 | 很快，幾十秒開封一個器件。 | 理想 | 激光開封，安全無毒。 |
一、功能介紹：
1. 金鑒GMATG自開發的軟件，微米級精準逐層開封！
（1）金鑒激光定位系統，精準定位開封位置。
（2）可精確控制每一層激光掃描能量，每層移除厚度可控制在10~100 μm，精準定位開封區域，暴露引線框架，邦定線，基板，甚至直接無損開封至芯片的晶圓層。
（3）顯著節省后續工藝時間。
（4）電腦控制開封形狀、位置、大小、時間等，操作便利。
金鑒工程師對MOS芯片樣品逐層開封
2. 功率可調，最大程度上減少激光對金屬材料的熱影響
（1）可開封高達99%的封裝材料，環氧樹脂，硅膠等。
（2）可適合各種硅膠、塑料封裝形式的IC開封，包括DIP、SOP、PDIP，PLCC，PQFP，SOIC，BGA以及COB去黑膠等。
（3）適用多芯片、多細線材塑封器件樣開封！
傳統化學開封方式對多芯片樣品束手無策，原因在于長時間的化學開封溶解膠體的同時，也會溶解芯片固晶層和焊線金屬，降低焊點結合力，導致在超聲波清洗后，焊線斷裂，芯片脫離，失去樣品原始原貌，無法分析。
同樣道理，對于細線塑封器件，化學開封極易損傷焊線金屬，而傳統的激光開封由于熱影響，較細的焊線很容易受到熱損傷，在超聲波清洗之后，發生焊線斷裂的現象。
激光開封后的COB LED光源，焊線和芯片無損
（4）銅線產品的有效解決方案。由于銅線低廉的價格及性能方面的優勢，如今內引線為銅材質的塑封器件已經得到廣泛的應用，而銅卻容易與酸發生反應而被腐蝕，傳統的酸開封已經沒有辦法完成銅制成器件的開封，良率一般低于30%，金鑒的激光開封機，給分析產業帶來了新的技術。
（5）其大功率模式可清潔封裝材料中的大顆粒填充料
3. 可導入X-Ray、SEM、C-SAM等圖片
（1）由其他失效分析設備生成的圖像文件，可直接導入至金鑒實驗室GM-LASER激光開封專用分析軟件。如: X-Ray、SEM、C-SAM。
（2）導入的文件可在軟件中進行縮放融合，調整至實時圖像大小，并可設置透明度，以便精準定位開封位置。
（3）將開封幾何矢量形狀畫至圖像上，選擇區域全部開封，或僅開封缺陷位置或其他感興趣位置，避開無需開封位置，更易控制無損開封。
4. 開封速度快，開封只需數十秒!
（1）增強型激光控制器結合軟件功能，大大優化陶瓷金屬封裝材料的開封。
（2）激光器：壽命10萬小時，掃描振鏡，高速精準，先進控制單元使掃描速度快，掃描角度和掃描頻率穩定快速可調。
（3）開封的效果與激光器的參數、功率、光路器件、加工速度和材料厚度等條件息息相關的。一般來說，激光器的開封功率越高，開封速度越快。根據金鑒實驗室經驗，激光開封通常在切割斷面有輕微的碳化，而想要完全無碳化則需要降低切割速度來實現。
5.可剖面切割，代替傳統的金相制樣
應用激光剖面切割工藝，可代替傳統的金相磨樣工藝
LED燈板激光切割，切割線條平整，截面各層結構界限清晰
（1）GM-LASER 輕松進行PCB板材、金屬或陶瓷板材切割。
（2）在這里指出，金鑒實驗室GMATG激光切割，并不是像機械切割一樣直接穿透切割，是掃描剝離的方式加工的。
（3）傳統方式加工PCB，主要包括走刀、銑刀、鑼刀等，存在著粉塵、毛刺、應力的缺點，對小型或載有元器件的PCB線路板影響較大，無法滿足新的應用需求。而激光技術應用在PCB切割上，為PCB金相制樣提供了新的技術方向。激光切割PCB，先進激光加工技術可一次直接成型，非接觸加工具有無毛邊、精度高、速度快、間隙小、熱影響區域小等優點，與傳統的切割工藝相比，激光切割完全無粉塵、無應力、無毛刺，切割邊緣光滑整齊，特別是加工焊有元器件的PCB板不會對元器件造成損傷。
金鑒激光切割PCB板，切口平整
6.可開蓋金屬/陶瓷封裝
局部加熱，精確控制加熱量，切割并打開LD激光器金屬封裝蓋
二、應用領域：
1. 半導體失效分析
傳統的芯片化學開封被定義為有損性工藝，只可復核無損觀測到的失效點。應用激光工藝的物理開封也可以是無損工藝。 激光工藝可以無損開封至部分芯片的晶圓層。 選用高光子能量的短波長激光器，激光工藝可完全取代傳統的制模倒模、機械切割研磨，部分激光剖面甚至無需后續研磨。 激光切割不僅可以用于芯片剖面，更可用于打開金屬或陶瓷封裝蓋，開蓋工藝是傳統機械切割難以或無法達成的。
微區線路修改：激光焊接，通過激光的微區加熱功能實現線路的修改，實現實驗后失效樣品的電特性恢復以節省漫長的重新抽樣實驗，比如實現LED燈珠二焊點的重新焊接。
失效點定位及隔離：通過使不同位置的連接線部分暴露，實現點與點之間的通斷性 測試以精確確定失效點。如電性異常電子元器件，選擇部分開封，漏出部分鍵合線后進行測試，定位失效點。
2. 電鏡激光制樣
可用于掃描電鏡SEM、透射電鏡TEM前期制樣材料切割打磨，代替傳統機械切割，離子拋光的方式制作樣品，高效快速，質量高。
硅片切割
藍寶石外延片切割
金屬切割
陶瓷切割
3. 存儲芯片數據恢復
激光無損開封移除芯片塑封層，裸露邦定線和晶圓層，可配合使用探針板讀取損毀存儲芯片內部分或全部數據。
案例：警察抓捕非法黑客或恐怖分子駐點，電腦在抓捕前被損毀，通過激光開封配合探針板，可讀取存儲芯片部分或全部數據內容，取得證據將將嫌疑人定罪。
4. 高可靠性芯片防偽驗證
汽車、航空、潛艇等應用領域對芯片有高可靠性要求，然而偽造芯片或拆機片滲入分銷渠道影響整機安全性。激光開封后，可用顯微鏡觀察驗證芯片引線框架上的原廠微型激光防偽碼。
案例：某智能汽車發生安全事故，汽車制造商簽約的保險公司委托第三方進行失效分析，通過激光開封發現偽造芯片，確定次級分銷商事故責任，證實制造商芯片設計無過失。
三、案例實例：
案例一：
委托單位送測MOSFET樣品，要求進行激光開帽實驗+芯片形貌觀察：
客戶送測樣品及開封效果圖
金鑒工程師對芯片進行激光無損開封實驗后在光學顯微鏡下觀察芯片形貌。
案例二：
客戶的LED直插燈珠出現了死燈問題，反饋LED環氧樹脂很難開封，開封了許久也沒有達到理想的開封效果，不是膠未融好，就是開封過頭，芯片都掉了。
LED直插燈珠
客戶要求金鑒工程師對樣品開封后進行死燈失效分析。金鑒工程師對客戶送測環氧樹脂LED直插燈珠進行精準定位切割開封，開封后金包銀鍵合線材、弧度完好，芯片完整無損，器件內部無損！
良品燈珠激光開封后：
環氧樹脂LED直插燈珠開封效果圖
失效燈珠激光開封后SEM觀察：
SEM下觀察燈珠鍵合線，發現燈珠二焊點E點剝離：
開封后LED直插燈珠SEM觀察
案例三：
客戶送測不良漏電MOS 芯片，金鑒工程師隨機抽取其中一個漏電失效MOSFET器件芯片樣品進行激光開蓋后，利用顯微紅外熱點定位系統作初步漏電失效分析。
金鑒工程師用激光開封打開漏電失效MOSFET器件芯片環氧樹脂封裝蓋：
利用GMATG-A4可見光-熱分布雙視分析功能精確定位漏電失效熱點：
案例四：
客戶某批次的COB光源出現大量的發黑死燈異常，送測樣品要求觀察COB光源內部并分析光源黑化死燈原因。
COB光源外觀圖
金鑒工程師利用激光開封COB光源，在光學顯微鏡下觀察COB光源內部芯片和鍵合線情況。COB光源激光開封后，內部完好無損，芯片和線材完整無損，利于做進一步的失效分析。
COB光源激光開封后，芯片和線材完整無損
案例五：激光開封LED燈珠硅膠封裝樣品。
客戶送測燈珠樣品來做芯片廠家鑒定，金鑒工程師利用激光開封樣品后做SEM觀察+尺寸測量等芯片廠家來源鑒定測試分析
客戶送測樣品
金鑒工程師利用激光開封客戶送測LED硅膠樣品：
LED燈珠激光開封后芯片和鍵合線完好
金鑒工程師利用SEM觀察開封后燈珠芯片并進行尺寸測量分析：
LED燈珠開封后芯片尺寸測量
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