Introduzione
I circuiti integrati sono il cuore dei prodotti elettronici, ma, sullo sfondo delle fluttuazioni globali nella catena di fornitura dei semiconduttori, chip contraffatti di alta qualità e dispositivi ricondizionati stanno gradualmente entrando nel mercato. Ciò comporta rischi significativi per la qualità della produzione di prodotti elettronici ad alta-precisione. Nella produzione PCBA, l'uso di circuiti integrati contraffatti ricondizionati o di alta-qualità può provocare qualsiasi cosa, dal mancato debug del prodotto al guasto prematuro durante il-funzionamento dell'utente finale-danneggiando gravemente la reputazione del marchio.
Per tenere lontani questi componenti contraffattilinea di produzione, le misure di controllo della qualità nel settore devono essere costantemente aggiornate. Il decapsulamento dei chip, in quanto metodo cruciale di analisi fisica distruttiva, costituisce una difesa fisica altamente efficace contro i chip contraffatti e ricondizionati di alta-qualità. Di seguito analizzeremo in che modo questa tecnologia di ispezione salvaguarda la qualità del PCBA a livello microscopico.
Principi fondamentali e processi fisici di decapsulazione dei chip
La decapsulazione è anche nota come decapsulazione chimica. Il suo obiettivo principale è rimuovere il composto epossidico per stampaggio che copre la superficie del chip-senza danneggiare il wafer interno o i collegamenti dei fili-esponendo così completamente la microstruttura interna.
In pratica, i tecnici di ispezione utilizzano macchine di decapsulazione automatizzate o acidi forti ad elevata-purezza. Gli agenti più comunemente utilizzati sono l'acido nitrico fumante e l'acido solforico concentrato, con temperature che vanno dai 60 ai 90 gradi Celsius e concentrazioni superiori al 90%. Gli acidi forti ossidano e dissolvono rapidamente l'incapsulante epossidico, mentre il wafer di silicio interno, lo strato dielettrico di biossido di silicio e lo strato di passivazione mostrano una resistenza estremamente elevata a questi acidi. Dopo una reazione chimica controllata con precisione, il campione viene pulito utilizzando unpulitore ad ultrasuonicon etanolo anidro. I tecnici quindi ottengono un campione di chip con il wafer esposto e tutti i cavi intatti, preparandolo fisicamente per la successiva ispezione al microscopio.
Ispezione microscopica del legame del filo d'oro e della morfologia del telaio
Una volta completata la decapsulazione chimica, i tecnici esaminano il campione con un microscopio metallografico ad alto-ingrandimento, generalmente impostato su un ingrandimento compreso tra 100x e 1.000x. La prima fase dell'ispezione microscopica si concentra sul collegamento dei fili e sulla struttura del telaio. I chip ricondizionati sono spesso sottoposti a lavorazioni secondarie. Al microscopio, se si osservano spellature, graffi o tracce di legatura del filo secondario sulla placcatura interna del telaio, ciò suggerisce fortemente che il dispositivo sia probabilmente una parte riciclata. In particolare, nei punti di collegamento dei fili d'oro o di rame, le sfere di collegamento di un normale chip sono piene, lisce e circolari, con uno stretto contatto con i pad del wafer. Al contrario, i dispositivi ricondizionati spesso presentano sfere di collegamento deformate, cuscinetti danneggiati o addirittura detriti residui di composti intermetallici derivanti da saldature precedenti. Queste sottili deformazioni fisiche e residui sono chiaramente visibili sotto una lente di ingrandimento 1.000x.
Analisi comparativa delle caratteristiche della serigrafia e del layout del wafer
L'aspetto più difficile da cui difendersi dei chip contraffatti è la falsificazione delle serigrafie esterne; le macchine per marcatura laser possono facilmente replicare i numeri di modello e di lotto sulla confezione. Tuttavia, l'ispezione dei de-caps consente l'osservazione diretta del "DNA" del chip: il layout del wafer. Posizionando il wafer decapsulato-sotto un microscopio elettronico a scansione o un microscopio ad-ingrandimento elevato, i tecnici possono vedere chiaramente le linee microscopiche del circuito e i segni serigrafati (ovvero il segno della fustella) sulla superficie del wafer. Durante la produzione, i produttori di wafer legittimi incidono il logo della società di progettazione, il codice del wafer, il numero di versione del layout e l'anno del copyright sul bordo del wafer o su aree specifiche. Le larghezze delle linee di questi segni microscopici serigrafati sono in genere di dimensioni inferiori al{10}}micrometro. Poiché i chip contraffatti di alta-qualità utilizzano spesso wafer-di fascia bassa per la sostituzione funzionale, la serigrafia dei wafer, i modelli fotolitografici e il layout del circuito saranno inevitabilmente diversi da quelli dei chip originali e autentici. Eseguendo un confronto a livello di pixel-del Die Mark del campione di prova con il database ufficiale del produttore originale o con i campioni di riferimento standard, è possibile determinare immediatamente l'autenticità del chip.
-Indagine approfondita sui guasti causati da microcrack e danni da scariche elettrostatiche
Il test dei de-caps non viene utilizzato solo per la verifica dell'autenticità, ma è anche un metodo indispensabile nell'analisi dei guasti PCBA. Durante la fase di debug della produzione PCBA, se si riscontrano difetti funzionali e si sospetta un danno al circuito integrato, è possibile eseguire il test dei de-tappi per verificare eventuali danni fisici al microscopio. I chip ricondizionati che sono in servizio da molto tempo spesso accumulano crepe microscopiche all'interno. Queste crepe sono per lo più distribuite lungo i bordi del wafer o agli angoli della confezione; sotto le fluttuazioni di temperatura e le vibrazioni fisiche, possono propagarsi verso l'interno verso il nucleo del wafer, provocando la rottura delle interconnessioni metalliche. Inoltre, i punti di rottura causati dalle scariche elettrostatiche (ESD) appaiono al microscopio come fusione localizzata del silicio o esaurimento dello strato di passivazione. Questa analisi microscopica della patologia fisica aiuta gli ingegneri di processo a determinare con precisione se un guasto è dovuto all'invecchiamento delle materie prime o a un difetto nella protezione ESD durante il processo di produzione.
La mitigazione dei rischi legati ai dispositivi richiede dati scientifici e processi rigorosi. Per garantire l'affidabilità di ogni giunto di saldatura e l'autenticità di ogni componente, aggiorniamo continuamente le nostre tecnologie di test e abbiamo creato un solido sistema di difesa della qualità che va dall'ispezione in entrata IQC all'-analisi distruttiva approfondita.
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