IC智能卡失效的機(jī)理研究

　　減薄后的硅片被送進(jìn)劃片機(jī)進(jìn)行劃片，劃片槽的斷面往往比較粗糙，通常存在少量微裂紋和凹坑;有些地方甚至存在劃片未劃到底的情況，取片時(shí)就要靠頂針的頂力作用使芯片“被迫”分離，斷口呈不規(guī)則狀，如圖4為多個(gè)樣品的疊加圖。實(shí)驗(yàn)表明，劃片引起芯片邊緣的損傷同樣會(huì)嚴(yán)重影響芯片的碎裂強(qiáng)度。例如:斷口存在微裂紋或凹槽的芯片，在后續(xù)的引線鍵合工藝的瞬時(shí)沖擊下或者包封后熱處理過(guò)程中由于熱膨脹系數(shù)(CTE)的不匹配產(chǎn)生的應(yīng)力使微裂紋擴(kuò)展而發(fā)生碎裂。

　　為減少劃片工藝對(duì)芯片的損傷，目前已有新的劃片技術(shù)相繼問(wèn)世:先劃片后減薄(dicingbeforegrinding，DBG)法和減薄劃片法(dicingbythinning，DBT)5，即在硅片背面減薄之前，先用磨削或腐蝕方式在正面切割出切口，實(shí)現(xiàn)減薄后芯片的自動(dòng)分離。這兩種方法可以很好地避免/減少因減薄引起的硅片翹曲以及劃片引起的芯片邊緣損傷。此外，采用非機(jī)械接觸加工的激光劃片技術(shù)也可避免機(jī)械劃片所產(chǎn)生的微裂痕、碎片等現(xiàn)象，大大地提高成品率。
　　1.3　模塊工藝
　　模塊工藝包括裝片、包封等工序)的裝片過(guò)程中，裝片機(jī)頂針從貼片膜上頂起芯片，由真空吸頭吸起芯片，將其粘結(jié)到芯片卡的引線框上。若裝片機(jī)工藝參數(shù)調(diào)整不當(dāng)，亦會(huì)造成芯片背面損傷，嚴(yán)重影響芯片強(qiáng)度:如頂針頂力不均或過(guò)大，導(dǎo)致頂針刺穿藍(lán)膜而直接作用于芯片，在芯片背面留有圓型損傷坑;或頂針在芯片背面有一定量的平等滑移過(guò)程，留下較大面積的劃痕，此現(xiàn)象在碎裂芯片中占了相當(dāng)比例。

　　Fig頂針作用可等效為Vicker壓痕器4壓載過(guò)程，將對(duì)芯片表面造成局部損傷?，F(xiàn)將頂針對(duì)芯片背面的觸碰過(guò)程(暫不考慮頂針的滑移)簡(jiǎn)化為球?qū)ΨQ平面垂直加載的理想情況，則兩者接觸圓半徑a隨垂直載荷P的變化為a=34PR(1-v2)/E+(1-v′2)/E′1/3=αP1/3，式中R是頂針端部半徑，E，v和E′，v′分別為芯片、頂針端部的楊氏模量和泊松比。在接觸圓的邊緣，芯片的張應(yīng)力分量達(dá)到極大值σm=12(1-2v)P0，其中P0=P/πα2是端部所受的垂直應(yīng)力，σm為作用在徑向方向并且與材料表面平等的應(yīng)力。由于頂針尖端半徑較小，取硅材料v=0。28，在1N頂力作用下，得到芯片張力分量極大值與接觸半徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5?？梢?jiàn)，初始情況下，接觸半徑很小，芯片張力分量初始值可達(dá)到GPa量級(jí)，與前面計(jì)算結(jié)果比較可知，頂針過(guò)程是芯片碎裂的一個(gè)主要誘因。