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Decapping Epoxidgehäuse - Gasbrenner

Decapping Epoxidgehäuse

Ein Großteil der aktuellen integrierten Schaltkreise befindet sich in Epoxidharz-Gehäusen. Epoxidharz ist sehr zäh und stabil gegenüber den meisten Chemikalien. Die zugemischten Füllstoffe machen das Material noch robuster.

Grundsätzlich ist es möglich Epoxidharz mit speziellen Lösungsmitteln aufzulösen oder zumindest aufzuweichen. Spezielle Lösungsmittel sind nicht leicht zu beschaffen und oftmals auch giftig. Viele Lösungsmittel erreichen nur eine Schwächung des Vergussmaterials.
Bessere Ergebnisse liefern starke Säuren (Schwefelsäure, Salpetersäure). Diese Säuren müssen aber hochkonzentriert und heiß sein. Professionelles Equipment appliziert ohne größeres Zutun des Anwenders die Chemikalien und regelt auch die Temperatur während des Prozesses. Besitzt man nicht die notwendige Erfahrung und ein kleines Chemielabor, so ist der Vorgang äußerst gefährlich. Man sollte auch den zeitlichen Aufwand nicht unterschätzen. Bei korrekter Durchführung sind die Ergebnisse allerdings sehr gut und reproduzierbar. Es ist sogar möglich die Anschlusspins und Bonddrähte zu erhalten, so dass der freigelegte Chip immer noch betrieben werden kann.
Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung starker Laser, die das Epoxid-Material quasi verdampfen, den Chip aber nicht beschädigen. Ein derart starker Laser ist natürlich nur minimal ungefährlicher als heiße, hochkonzentrierte Säuren.

 

Decapping Epoxidgehäuse Gasbrenner

Eine sehr einfache Möglichkeit einen integrierten Schaltkreis aus seinem Gehäuse herauszuarbeiten ist das thermische Umsetzen des Epoxidharzes. Das bayerische Landesamt für Umwelt gibt die Zersetzungstemperatur von Epoxid mit 250°C bis 450°C an. Dankbarerweise zerstören diese Temperaturen noch nicht die Strukturen des Dies. Die elektrischen Eigenschaften degenerieren höchstwahrscheinlich unter der Hitzeeinwirkung, optisch macht sich das aber meist kaum bemerkbar. Um die notwendigen Temperaturen einigermaßen schnell erreichen zu können, bietet sich ein Gasbrenner an. Eine dicke Fließe eignet sich gut als feuerfeste Unterlage.

 

Decapping Epoxidgehäuse Feuer

Das Epoxidharz muss möglichst vollständig verbrannt werden. Trotz der hohen Temperaturen eines Gasbrenners benötigt der Vorgang etwas Zeit. Die Flamme sollte dabei auf jede Stelle des Packages einwirken, idealerweise auch auf die Unterseite. Das Packagematerial verlöscht ohne Hitzezufuhr relativ schnell. Entfernt man den Gasbrenner und das Material brennt noch kurz selbstständig, so ist weiterhin Epoxidharz vorhanden. Je nach Zusammensetzung brennen manche Materialien aber auch gar nicht eigenständig.

Die entstehenden Verbrennungsgase sind selbstverständlich zum Großteil gesundheitsschädlich. Das bayerische Landesamt für Umwelt gibt für die Verbrennung von Epoxidharzen neben den üblichen Rauchgasen die Chemikalien Phenol, Formaldehyd, Ameisensäure, Aceton, Kohlenwasserstoffe und bei stickstoffhaltigen Epoxidharzen Cyanwasserstof, Ammoniak, Amine und Isocyanate an. Die thermische Umsetzung sollte daher auf jeden Fall im Freien und bei guter Luftumwälzung erfolgen. Noch besser ist natürlich ein geeigneter Abzug.

 

Decapping Epoxidgehäuse Feuer

Die notwendige Zeit, die ein Package in der Flamme benötigt, hängt unter anderem von seinem Volumen ab. Es scheint aber auch eine starke Materialabhängigkeit zu geben. Manche Packages sind nach wenigen Sekunden bereits ausreichend zersetzt, andere Packages, auch mit kleinen Volumina, benötigen fast eine halbe Minute. Sehr massive Packages müssen manchmal in Etappen über einige Minuten erhitzt werden. Das Ziel ist immer das Epoxidharz so weit zu zersetzen, dass es möglichst durch und durch spröde wird.

 

Decapping Epoxidgehäuse Feuer

Zwei Zerlegungsmethoden haben sich als recht effektiv erwiesen. Ist das Material sehr gut zersetzt, so bietet es sich an mit einem Teppichmesser dort anzusetzen, wo die Pins in das Package übergehen und zu versuchen das Package in der Mitte zu teilen. Die Klinge sollte dabei möglichst am Rand angesetzt werden, so dass sie das Die nicht zerkratzt. Handelt es sich um ein sehr zähes Material, so führt oftmals eine rabiatere Methode zum Ziel. Man kann das Package mit einer Zange von außen nach innen Stück für Stück zerteilen. Selbstverständlich sollte man dabei nicht das Die selbst zerbrechen. Der Vorgang ist aber ein Stück weit selbstführend, da das Package meist vor oder an der Kante des Dies bricht. Die Metallplatte, auf der das Die befestigt ist, trägt zu einer weiteren Stabilisierung des relevanten Bereichs bei.

Um das Die endgültig aus dem Package heraus zu arbeiten, ist es sinnvoll so weit wie möglich auf Werkzeug zu verzichten. Meist löst sich der letzte Rest des Packagematerials von selbst vom Die. Wird es notwendig Reste abzukratzen, so sollte man das maximal mit einem Fingernagel tun. Härtere Werkzeuge verkratzen schnell die Oberfläche des Halbleiters. Man muss aber auf jeden Fall vorsichtig vorgehen, da auch das Füllmaterial im Epoxid zu Kratzern führen kann.

Eine Säuberung des Dies mit Isopropanol ist immer zu empfehlen. Die Verbrennung hinterlässt oft einen leichten Schleier auf dem Die, der sich aber problemlos abwischen lässt. Ganz selten müssen Bonddrähte entfernt werden. Meist bleiben diese aber im Gehäusematerial zurück. Etwas saubere Druckluft kann dabei helfen letzte Staubreste oder Fasern, die die Reinigung mit Isopropanol zurückgelassen hat, zu entfernen.

Die meisten Dies lassen sich sehr gut aus ihrem Package herausarbeiten. Bei diesen Chips liegt die Erfolgsrate mit etwas Übung und Geduld im Bereich von 80-90%. Es existieren aber auch einzelne Typen, die sich kaum oder gar nicht aus dem Epoxid lösen lassen.

 

Decapping Silikongehäuse

Neben den Epoxidmischungen wurden früher auch Silikonmischungen als Gehäusematerial verwendet. Unter Hitzeeinwirkung werden diese Vergussmassen ebenfalls spröde und lassen sich dann fast genauso gut entfernen.

 

Decapping Die Größe

Decapping Epoxidgehäuse Feuer

Handelt es sich um sehr kleine Dies, so ist es durchaus eine Herausforderung das Stück Silizium im Auge zu behalten und es von den Resten des Packages zu befreien.

 

Decapping Die Epoxidreste

Decapping Die Aluminium Schäden

An manchen Dies bleiben Epoxidreste relativ stark haften. Lassen sie sich nicht mit dem Fingernagel entfernen, so kann man das Die noch einmal direkt mit dem Gasbrenner erhitzen. Die Epoxidreste verbrennen dabei meist, die extrem hohen Temperaturen direkt am Die führen aber auch schnell zu einem Degenerationseffekt in der Metalllage. Die dünnen Strukturen schmelzen dabei auf.

 

Decapping Die Polyimid

Decapping Die Polyimid

Manche integrierten Schaltkreise besitzen auf der Oberfläche eine zusätzliche dunkle Beschichtung, die die Analyse des Chips erschwert. Meist handelt es sich dabei um Polyimid. Diese Beschichtung lässt sich mit ausreichend Hitze veraschen. Die notwendigen Temperaturen sind aber grenzwertig, so dass die Gefahr besteht, dass dabei auch die Metalllage teilweise degeneriert.

 

Decapping Epoxidgehäuse Feuer

Obwohl das Decapping mit einem Gasbrenner brutal erscheint, ist das Verhältnis von Aufwand und Ausbeute überraschend gut.

 

Eine prozesssicherere Variante das Epoxidpackage eines integrierten Schaltkreises zu zersetzen ist der Einsatz eines Brennofens.

 

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