发布日期：2022/9/27BGA逆向分析
发布单位：iST宜特

你或许知道可以利用逆向工程了解产品设计架构，避免专利纠纷；
那么，若您的样品因故无法进行破坏性去层，该使用何种工具进行逆向工程，
观察复杂线路布局(Layout)呢?

逆向工程 (Reverse Engineering)，对于不熟悉此工程的人，常常将之与黑客、盗版、窃盗连结在一起。但其实不尽然，随着专利战盛行，逆向工程对于许多企业而言，不仅是用来保护自身的专利，确保竞争对手不能非法使用这些专利，同时也保护自己不会侵犯到竞争对手的专利。

而对于半导体产业而言，逆向工程更一直是研发设计的主轴，可以协助IC设计在开发新产品所需的成本、工时、人力与技术作全面性的分析，并可针对有专利性的电路，经专利地图数据库分析比较以做好专利回避，藉此了解市场态势并掌握商机。

宜特小学堂针对逆向工程议题，进行过非常多次的讨论，我们曾经探讨过，针对奈米等级的先进工艺芯片，我们是透过何种去层手法(delayer)，取Die观察里头每一层的电路布局(layout)(阅读更多: 芯片去层用这招避免Die损坏完整提出电路图)；也分享过，如何大范围扫描拍照，透视奈米等级芯片的线路(阅读更多: 如何利用SEM全视界影像技术，逆向透视奈米等级工艺，避免侵权? )。而本月小学堂，我们将分享三大案例，带您从奈米世界的逆向工程，回到BGA封装体，甚至是PCB等级的大范围Layout提取技术。

BGA逆向分析

案例一：透过3D X-Ray，无须去层(delayer)，完整提出各层走线

此案例为欲了解BGA封装体各层结构，在这种情况下，是无法使用破坏性酸蚀手法进行封装体去除，一旦去除，BGA封装体就会遭受破坏。那该怎么办呢? 此时，我们可以透过超高分辨率3D X-Ray显微镜 (简称3D X-Ray)，此为非破坏性的X 射线透视技术，搭配光学物镜提高放大倍率进行分析，分析手法为将待测样品固定后进行360°旋转，在这过程中收集各个不同角度的2D穿透影像，之后利用计算机运算重构出待测样品之实体影像。

特别是，我们可以针对待测样品进行各层分析，让内部结构逐一显现，如图一所示，针对BGA待测样品，从封装体至芯片内各层走线都能逐一提出；透过影像呈现，还可以测量局部线宽/线距，导通孔(Via)尺寸与各层结构的厚度。

图一：此为使用高阶3D X-ray扫描BGA substrate各层之影像
案例二：透过研磨去层与OM拍照，走线影像更清晰

对于SiP、小型BGA等封装体，只要待测样品尺寸在5mm* 5mm以下且观测Layer层在三层以内，可以选择不破坏样品方式以3D X-ray进行逆向工程；但若您的待测样品是大型BGA复杂封装体，尺寸超过5mm*5mm以上，宜特失效分析实验室建议，就必须进行背面研磨(grinding)去层动作，接着透过数字光学显微镜(OM) 进行拍照，藉此更清楚的呈现走线样貌 (图二)。

图二：此为透过一般研磨(Grinding)与OM拍照之 BGA载板(Substrate)各层影像
案例三：Die与Substrate电路布局分析，鱼与熊掌皆能兼得

此案例不仅希望能够逆向工程BGA中基板层(Substrate)走线，也期待可以得知封装内晶粒(Die)金属层(Metal)的布局分析，甚至能够将Substrate与Metal布局分析图进行迭图透视，那我们是否可以先用3D X-ray拍Substrate Layer 1-3层，再研磨将Substrate去层，透过OM拍摄Metal层，得到两种影像后，进行 Substrate Layer 1-3层+ Metal层上下迭图透视?

答案是不行的! 因3D X-ray和OM属于两种不同的影像呈现，绝对无法迭图透视，且从锡球面进行研磨，而非从晶背面或IC正面端拍照，拍照与迭图顺序会是镜向状态，较不好判读(图三左)。

那该怎么办呢? 宜特失效分析实验室，独家开发特殊逆向工程手法，可快速协助您获得Substrate Layer 1-3层及Metal层堆栈透视影像图，并透过宜特提供的独家看图软件，能够将各层照片大翻转，并且从上至下迭图(图三右)，方便使用者追线，得知各层连接关系(图四)。

图三(左)：从锡球面进行研磨，而非从IC正面端拍照，拍照与迭图顺序会是镜向状态，较不好判读；图三(右): 透过宜特提供的独家看图软件，能够将各层照片大翻转，并且从上至下迭图。

图四:透过宜特提供的独家看图软件，方便用户追线，得知各层连接关系