如何用免於侵權疑慮的逆向分析方法分析 BGA 及 PCB，並取得 Layout

你或許知道可以利用逆向工程了解產品設計架構，避免專利糾紛；那麼，若您的樣品因故無法進行破壞性去層，該使用何種工具進行逆向工程，觀察複雜線路布局（Layout）呢?

逆向工程（Reverse Engineering），對於不熟悉此工程的人，常常將之與駭客、盜版、竊盜連結在一起。但其實不盡然，隨著專利戰盛行，逆向工程對於許多企業而言，不僅是用來保護自身的專利，確保競爭對手不能非法使用這些專利，同時也保護自己不會侵犯到競爭對手的專利。

而對於半導體產業而言，逆向工程更一直是研發設計的主軸，可以協助 IC 設計在開發新產品所需的成本、工時、人力與技術作全面性的分析，並可針對有專利性的電路，經專利地圖資料庫分析比較以做好專利迴避，藉此了解市場態勢並掌握商機。

宜特小學堂針對逆向工程議題，進行過非常多次的討論（看影片: 良率 UP! 小尺寸 IC 封裝獨家去層手法，完整提出電路圖！），我們曾經探討過，針對奈米等級的先進製程晶片，我們是透過何種去層手法（delayer），取 Die 觀察裡頭每一層的電路布局（layout）（閱讀更多：晶片去層用這招避免 Die損壞完整提出電路圖）；也分享過，如何大範圍掃描拍照，透視奈米等級晶片的線路（閱讀更多: 如何利用 SEM 全視界影像技術，逆向透視奈米等級製程，避免侵權？）。而本月小學堂，我們將分享三大案例，帶您從奈米世界的逆向分析，回到 BGA 封裝體，甚至是 PCB 等級的大範圍 Layout 提取技術。

案例一：透過 3D X-Ray，無須去層（delayer），完整提出各層走線

此案例為欲了解 BGA 封裝體各層結構，在這種情況下，是無法使用破壞性酸蝕手法進行封裝體去除，一旦去除，BGA 封裝體就會遭受破壞。那該怎麼辦呢？此時，我們可以透過超高解析度 3D X-Ray 顯微鏡（簡稱 3D X-Ray），此為非破壞性的 X 射線透視技術，搭配光學物鏡提高放大倍率進行分析，分析手法為將待測樣品固定後進行 360° 旋轉，在這過程中收集各個不同角度的 2D 穿透影像，之後利用電腦運算重構出待測樣品之實體影像。

特別是，我們可以針對待測樣品進行各層分析，讓內部結構逐一顯現，如圖一所示，針對 BGA 待測樣品，從封裝體至晶片內各層走線都能逐一提出；透過影像呈現，還可以測量局部線寬 / 線距，導通孔（Via）尺寸與各層結構的厚度。

▲圖一：此為使用高階 3D X-ray 掃描 BGA substrate 各層之影像

案例二：透過研磨去層與 OM 拍照，走線影像更清晰

對於 SiP、小型 BGA 等封裝體，只要待測樣品尺寸在 5mm* 5mm 以下且觀測 Layer 層在三層以內，可以選擇不破壞樣品方式以 3D X-ray 進行逆向分析；但若您的待測樣品是大型 BGA 複雜封裝體，尺寸超過 5mm*5mm 以上，宜特故障分析實驗室建議，就必須進行背面研磨（grinding）去層動作，接著透過數位光學顯微鏡（OM）進行拍照，藉此更清楚的呈現走線樣貌（圖二）。

▲圖二：此為透過一般研磨（Grinding）與 OM 拍照之 BGA 載板（Substrate）各層影像

案例三：Die 與 Substrate 電路布局分析，魚與熊掌皆能兼得

此案例不僅希望能夠逆向分析 BGA 中基板層（Substrate）走線，也期待可以得知封裝內晶粒（Die）金屬層（Metal）的布局分析，甚至能夠將 Substrate 與 Metal 布局分析圖進行疊圖透視，那我們是否可以先用 3D X-ray 拍 Substrate Layer 1-3 層，再研磨將 Substrate 去層，透過 OM 拍攝 Metal 層，得到兩種影像後，進行 Substrate Layer 1-3 層 + Metal 層上下疊圖透視?

答案是不行的！因 3D X-ray 和 OM 屬於兩種不同的影像呈現，絕對無法疊圖透視，且從錫球面進行研磨，而非從晶背面或 IC 正面端拍照，拍照與疊圖順序會是鏡向狀態，較不好判讀（圖三左）。

那該怎麼辦呢？宜特故障分析實驗室，獨家開發特殊逆向分析手法，可快速協助您獲得 Substrate Layer 1-3 層及 Metal 層堆疊透視影像圖，並透過宜特提供的獨家看圖軟體，能夠將各層照片大翻轉，並且從上至下疊圖（圖三右），方便使用者追線，得知各層連接關係（圖四）。

▲圖三（左）：從錫球面進行研磨，而非從 IC 正面端拍照，拍照與疊圖順序會是鏡向狀態，較不好判讀；圖三（右）：透過宜特提供的獨家看圖軟體，能夠將各層照片大翻轉，並且從上至下疊圖。