PL229725B1

PL229725B1 - Method for chemical decapsulation of electronic components in SOT, VTLA, QFP and QFN casings

Info

Publication number: PL229725B1
Application number: PL414208A
Authority: PL
Inventors: Kamil Janeczek; Aneta Araźna; Krzysztof Lipiec
Original assignee: () Twórca(Y) Wynalazku Kamil Janeczek; Aneta Arazna; Inst Tele I Radiotech; Instytut Tele I Radiotechniczny; Krzysztof Lipiec
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2018-08-31
Also published as: PL414208A1

Abstract

Sposób chemicznej dekapsulacji podzespołów elektronicznych typu SOT, VTLA, QFP i QFN polega na tym, że proces prowadzi się w dwóch etapach. W pierwszym etapie podzespół elektroniczny trawi się w mieszaninie kwasu siarkowego i wody utlenionej (30%) w proporcji 20 : 1 lub 10 : 1, w czasie od 30 sekund do 1 minuty w temperaturze od 120 do 150°C. W drugim etapie podzespół elektroniczny płucze się w roztworze acetonu, zawierającym dodatek tolytriazolu jako inhibitora korozji o stężeniu 5 mg/dm3 acetonu. Oba procesy prowadzi się naprzemiennie, aż do odsłonięcia badanych elementów wewnętrznych podzespołu.The method of chemical decapsulation of electronic components such as SOT, VTLA, QFP and QFN consists in the fact that the process is carried out in two stages. In the first stage, the electronic component is etched in a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide (30%) in the proportion of 20: 1 or 10: 1, for 30 seconds to 1 minute at a temperature of 120 to 150°C. In the second stage, the electronic component is rinsed in an acetone solution containing the addition of tolytriazole as a corrosion inhibitor at a concentration of 5 mg/dm3 of acetone. Both processes are carried out alternately until the tested internal elements of the subassembly are exposed.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób chemicznej dekapsulacji podzespołów elektronicznych w obudowach typu SOT, VTLA, QFP i QFN w celu oceny jakości wewnętrznej struktury półprzewodnikowej, elementów podzespołu i ich połączeń, a także w celu rozróżnienia oryginalnego podzespołu elektronicznego od podrobionego.The subject of the invention is a method of chemical decapsulation of electronic components in SOT, VTLA, QFP and QFN casings in order to assess the quality of the internal semiconductor structure, component components and their connections, as well as to distinguish an original electronic component from a counterfeit one.

Istnieje szereg sposobów dekapsulacji podzespołów elektronicznych, a mianowicie: sposób mechanicznego usuwania części odbudowy połączona z dalszym trawieniem chemicznym lub trawieniem przy użyciu plazmy albo wiązki laserowej, sposób trawienia chemicznego oraz sposób trawienia z użyciem plazmy lub lasera.There are several methods of decapsulating electronic components, namely: a method of mechanically removing parts of the restoration combined with further chemical etching or etching with plasma or laser beam, a method of chemical etching, and a method of etching with plasma or laser.

W sposobie chemicznej dekapsulacji podzespołów elektronicznych w obudowach typu SOT, VTLA, QFP i QFN do roztwarzania obudowy tworzywowej lub ceramicznej stosowane są kwasy nieorganiczne np. azotowy, siarkowy oraz ich mieszaniny, kwas solny, fosforowy lub kwas fluorowodorowy.In the method of chemical decapsulation of electronic components in SOT, VTLA, QFP and QFN housings, inorganic acids, e.g. nitric, sulfuric and their mixtures, hydrochloric, phosphoric or hydrofluoric acid are used for dissolving a plastic or ceramic housing.

Skład roztworów stosowanych w tym sposobie zależy nie tylko od materiału, z którego wykonana jest obudowa, ale także od materiałów, z których wykonane są inne elementy podzespołu, m.in. połączenia drutowe, podstawa montażowa i wyprowadzenia.The composition of the solutions used in this method depends not only on the material from which the housing is made, but also on the materials from which other components of the subassembly are made, e.g. wire connections, mounting base and leads.

Dekapsulacja podzespołów elektronicznych sposobem chemicznym przedstawiona w znanych opisach patentowych prowadzona jest w specjalnych urządzeniach, które zapewniają automatyzację procesu. Są to jednak kosztowne urządzenia, które ponadto wymagają niekiedy specjalnego i dostosowanego do danego typu obudowy, wstępnego przygotowywania podzespołu.The decapsulation of electronic components by the chemical method described in known patents is carried out in special devices that ensure the automation of the process. However, these are expensive devices which, moreover, sometimes require a special and adapted to the type of housing, preliminary preparation of the subassembly.

W opisach patentowych US2004/0018651 A1 i US 6709888B2 przedstawiono sposób dekapsulacji chemicznej, który polega na usuwania fragmentu obudowy podzespołu elektronicznego wykonanej z polimeru lub ceramiki w celu odsłonięcia układu scalonego przy zastosowaniu dymiącego kwasu azotowego i siarkowego zmieszanych w proporcji od 3:1 do 6:1. Trawienie obudowy prowadzone jest w sposób automatyczny w specjalnej komorze trawiącej w temperaturze 60°C lub niższej. Zastosowana w mieszaninie trawiącej proporcja kwasów oraz niska temperatura trawienia nie powodują uszkodzenia miedzi lub usuwają ją w nieznacznym stopniu.US2004 / 0018651 A1 and US 6709888B2 describe a method of chemical decapsulation which consists in removing a fragment of an electronic component housing made of polymer or ceramic to expose an integrated circuit using fuming nitric and sulfuric acids mixed in a ratio of 3: 1 to 6: 1. Etching of the housing is carried out automatically in a special etching chamber at a temperature of 60 ° C or lower. The proportion of acids used in the etching mixture and the low etching temperature do not damage the copper or remove it to a small extent.

W innych znanych opisach patentowych dotyczących dekapsulacji obudowy podzespołów elektronicznych proces trawienia chemicznego stosowany jest jako jeden z kolejnych etapów procesu dekapsulacji. Na przykład w opisie patentowym US 6358852 B1 jako podstawowy stosuje się sposób mechanicznego usuwania części obudowy wielochipowych układów scalonych, a następnie trawienie plazmowe. Sposób trawienia chemicznego stosuje się jako alternatywną metodę w celu oceny chipu umiejscowionego od spodniej strony podzespołu. Po wstępnym mechanicznym usunięciu fragmentu obudowy i chemicznym wytrawieniu górnego układu scalonego trawienie chemiczne prowadzi się w specjalnym urządzeniu ze strumieniowym dozowaniem dymiącego kwasu siarkowego o temperaturze 200°C.In other known patents relating to the decapsulation of the housing of electronic components, the chemical etching process is used as one of the subsequent steps in the decapsulation process. For example, US Patent No. 6,358,852 B1 uses a method of mechanically removing parts of the housing of multi-chip integrated circuits followed by plasma etching as the primary method. Chemical etching is used as an alternative method to evaluate the chip located on the underside of the subassembly. After initial mechanical removal of the housing part and chemical etching of the upper integrated circuit, chemical etching is carried out in a special device with jet dosing of fuming sulfuric acid at a temperature of 200 ° C.

Również w opisie patentowym US 6,429,028 B1 proces trawienia chemicznego stosowany jest jako kolejny etap dekapsulacji obudowy struktury półprzewodnikowej po wstępnym mechanicznym usunięciu jej części. Trawienie chemiczne w podgrzanym 70% roztworze kwasu azotowego jest tu stosowane do usuwania pozostałości miedzi ze spodniej strony podzespołu, natomiast trawienie za pomocą dymiącego kwasu azotowego, podgrzanego do temperatury 90°C, stosowane jest do usuwania górnej części obudowy podzespołu w wybranym miejscu. Roztwór kwasu nakrapiany jest na wybrane miejsce, z którego usuwana jest obudowa podzespołu i pozostawiany na nim na okres czasu od 2 do 3 min. Następnie odkrywane miejsce przemywane jest zimnym kwasem azotowym (20°C). Operacja powtarzana jest do momentu odsłonięcia struktury półprzewodnikowej w żądanym miejscu górnej części obudowy.Also, in US 6,429,028 B1, the chemical etching process is used as the next step of decapsulating the housing of the semiconductor structure after the initial mechanical removal of part of it. Chemical etching in a heated 70% nitric acid solution is used to remove copper residue from the underside of the component, while etching with fuming nitric acid, heated to 90 ° C, is used to remove the top of the component housing at a selected location. The acid solution is sprinkled on the selected place from which the component housing is removed and left there for a period of 2 to 3 minutes. Then the exposed site is washed with cold nitric acid (20 ° C). The operation is repeated until the semiconductor structure is exposed at the desired location in the upper part of the housing.

Natomiast w opisie patentowym US 7,666,321 B2 proces trawienia chemicznego z użyciem dymiącego kwasu azotowego jest stosowany jako ostatni etap dekapsulacji podzespołów z połączeniami sferycznymi. T rawienie jest prowadzone w temperąturze 60-100°C w czasie od 30 sekund do 5 minut.In contrast, in US 7,666,321 B2, a chemical etching process with fuming nitric acid is used as the last step of decapsulating components with spherical joints. The digestion is carried out at a temperature of 60-100 ° C for 30 seconds to 5 minutes.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu chemicznej dekapsulacji obudowy podzespołów elektronicznych typu SOT, VTLA, QFP i QFN, która jest wykonywana manualnie i nie wymaga wstępnego przygotowania podzespołu. Ponadto sposób ten nie powoduje korozji ocenianych wewnętrznych metalowych elementów podzespołu.The aim of the invention is to develop a method of chemical decapsulation of the housing of electronic components of the SOT, VTLA, QFP and QFN type, which is performed manually and does not require the initial preparation of the component. Moreover, this method does not corrode the internal metal components of the subassembly to be assessed.

Sposób chemicznej dekapsulacji obudowy podzespołów elektronicznych typu SOT, VTLA, QFP i QFN według wynalazku składa się z dwóch procesów. W pierwszym procesie trawienia obudowy, badany podzespół umieszcza się w zlewce na płycie grzejnej nagrzanej do temperatury 150°C i zalewaThe method of chemical decapsulation of the housing of SOT, VTLA, QFP and QFN electronic components according to the invention consists of two processes. In the first process of etching the housing, the tested component is placed in a beaker on a heating plate heated to a temperature of 150 ° C and poured over

PL 229 725 B1 się taką ilością roztworu trawiącego, aby podzespół był całkowicie zanurzony w roztworze. Roztwór trawiący obudowę podzespołu stanowi mieszanina stężonego kwasu siarkowego i wody utlenionej (30%) w proporcji 20:1 lub 10:1. Proces trawienia prowadzi się w czasie od 30 sekund do 1 minuty w temperaturze od 120 do 150°C. W drugim procesie podzespół oczyszcza się z produktów trawienia. W tym celu przenosi się go do zlewki z acetonem z dodatkiem inhibitora korozji i umieszcza w płuczce ultradźwiękowej na 15 do 30 sekund. Jako inhibitor korozji stosuje się tolytriazol w ilości od 2 do 10 mg/dm³acetonu. Oba procesy prowadzi się naprzemiennie, aż do odsłonięcia badanych elementów wewnętrznych podzespołu.The amount of etching solution is sufficient to ensure that the subassembly is completely immersed in the solution. The solution etching the component housing is a mixture of concentrated sulfuric acid and hydrogen peroxide (30%) in the proportion of 20: 1 or 10: 1. The etching process is carried out for 30 seconds to 1 minute at a temperature of 120 to 150 ° C. In the second process, the component is cleaned of digestive products. For this, it is transferred to an acetone beaker with the addition of a corrosion inhibitor and placed in an ultrasonic cleaner for 15 to 30 seconds. The corrosion inhibitor used is tolytriazole in the amount of 2 to 10 mg / dm ^{3 of} acetone. Both processes are carried out alternately until the tested internal elements of the subassembly are exposed.

Zaletą rozwiązania jest to, że dekapsulacja podzespołów elektronicznych wykonywana jest bez konieczności wstępnego przygotowywania podzespołu oraz bez zastosowania kosztownych urządzeń.The advantage of this solution is that the decapsulation of electronic components is performed without the need for preliminary preparation of the component and without the use of expensive devices.

P r z y k ł a d:P r z o f e:

Podzespół elektroniczny w obudowie SO umieszcza się w zlewce na płycie grzejnej nagrzanej do temperatury 150°C i zalewa 50 ml roztworu trawiącego o składzie: kwas siarkowy i woda utleniona 30% w proporcji 20 : 1. Proces trawienia odbudowy prowadzi się przez 1 minutę, a następnie podzespół przenosi się za pomocą pincety do zlewki z acetonem z dodatkiem tolytriazolu o stężeniu 5 mg/dm³acetonu. Proces czyszczenia prowadzi się w płuczce ultradźwiękowej przez 15 sekund. Oba procesy są prowadzi się naprzemiennie aż do odsłonięcia badanych elementów wewnętrznych podzespołu.The electronic component in the SO housing is placed in a beaker on a heating plate heated to a temperature of 150 ° C and poured with 50 ml of an etching solution composed of: sulfuric acid and 30% hydrogen peroxide in the proportion of 20: 1. The restoration etching process is carried out for 1 minute, and the subassembly is then transferred to a beaker with acetone with the addition of 5 mg / dm ³ acetone tolytriazole using tweezers. The cleaning process is carried out in an ultrasonic cleaner for 15 seconds. Both processes are carried out alternately until the tested internal elements of the subassembly are exposed.

Claims

1. A method of chemical decapsulation of electronic components, type SOT, VTLA, QFP and QFN, consisting in chemical etching of the component housing, characterized in that the process is carried out in two stages, in the first stage the electronic component is etched in a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide (30% ) in the proportion of 20: 1 or 10: 1, for 30 seconds to 1 minute at a temperature of 120 to 150 ° C, then in the second stage the electronic component is rinsed in an acetone solution containing the addition of tolytriazole as a corrosion inhibitor at a concentration of 5 mg / dm ^{3 of} acetone, both processes are carried out alternately until the tested internal elements of the subassembly are exposed.