基于同轴共焦的激光芯片开封工艺技术研究

　　激光开封作为一种新型的芯片预开封工艺，可以显著提高芯片的开封效率和和开封速度，减轻环境污染。然而在实际的激光开封作业中，高峰值功率的激光束不仅可以汽化塑封层，也有可能对芯片键合丝或晶圆造成损坏，这样就会引入新的失效因素，因此，必须采用合理的开封工艺参数来保证开封效果。开封工艺参数主要包括激光功率、激光重复频率和开封速度（振镜扫描线速度）等。
　　（1）激光功率。文章使用的激光器通过调节泵浦电流的大小，在重复频率不变的条件下，激光输出的平均功率和峰值功率都随着电流的增加而增大。在激光开封过程中，功率过小会导致开封速度缓慢甚至无法实现“开封”作用，功率过大容易造成芯片键合丝或晶圆的损伤，如图5（a）、（b）所示。文章经过实验研究，结果表明设置泵浦电流为4A～4.5A，对应激光功率5W～10W时，可以获得较为理想的开封效果，同时保证开封速度和避免对芯片内部结构的损害。具体的激光功率参数还要依据待开封芯片的厚度来确定。
   （2）重复频率。重复频率即单位时间内激光器输出的脉冲数目，文章采用的固体调Q激光器的峰值功率主要由重复频率决定，在泵浦电流一定的条件下，激光的平均功率随重复频率的增加而上升，而峰值功率随重复频率的增加而下降。在激光开封过程中，保持泵浦电流不变，在低频条件下开封效果较为理想，提高重复频率，开封速度减慢且开封效果变差，芯片发热量显著增加。当重复频率超过50kHz时，芯片表面呈现局部熔化现象，基本无法实现“开封”作用，这是由于当重复频率提高到一定程度，激光脉冲的峰值功率不足以使塑封材料等离子体化而全部转化为热效应。文章经过实验研究，结果表明，当激光重复频率为20kHz～30kHz时，开封区域表层平整，芯片发热量较小，具有较为理想的开封效果如图5（c）、（d）所示。
　　（3）开封速度。开封速度即振镜扫描线速度，激光开封过程是通过激光束在开封区域的逐行线扫描实现的，当全部开封区域扫描完成即实现了“一层”的开封。开封速度决定了激光束在开封区域单位面积上的作用时间，开封速度越快，激光在开封区域内的作用时间越短，去除的塑封材料也越薄，但完成一层扫描的时间越快。在实际的开封作业中，要根据芯片塑封层的厚度和开封区域的大小来设置合适的开封速度。对于塑封层较厚的芯片，要适当减小开封速度，以增加单层开封的厚度；对于开封区域较大的芯片，要适当提高开封速度，减小单层开封的时间。文章的实验结果表明，设置开封速度为500mm/s～600mm/s，完成开封的层数为10～15层时，可以尽可能的减小激光对芯片内部结构的损伤，实现较为理想的开封效果。
　　通过以上工艺参数的对比研究，分别开展了对金丝、铜丝、铝丝键合的模塑料EMC芯片进行开封试验，研究表明，以露出键合丝为停止开封的判断，可以有效保护好键合丝，且不受键合丝种类的影响。
　　4 结束语
　　激光开封的目标是对芯片塑封材料进行分层精细化去除，同时避免激光对芯片内部键合丝和晶圆的损害。为了实现这个开封目标，需要对激光功率、重复频率和开封速度（振镜扫描线速度）这三个工艺参数开展广泛的实验研究。LD-01型激光开封机的开封实验结果表明，激光功率5W～10W、重复频率20kHz～30kHz和开封速度500mm/s～600mm/s是实现较好开封效果的工艺参数窗口。
　　参考文献
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