一种芯片连接层缺陷的检测机构及方法

技术领域

本发明涉及芯片连接层缺陷检测技术领域，具体涉及一种芯片连接层缺陷的检测机构及方法。

背景技术

目前芯片连接层缺陷的无损检测方法主要有超声检测法和X-RAY检测法。超声检测需要将装联芯片浸没在液体介质中，但是液体介质可能对芯片的电学性能有不良影响；X-RAY检测采用X光超短波波长特点，穿透产品并根据不同材料对光吸收度的不同而形成影像，检测芯片连接层的缺陷，X-RAY检测设备通常是固定式设备，难以便携使用，同时由于检测空间的限制，对检测对象有严格尺寸要求。在一些场景下，X-RAY方法是有效并可靠的，但是对难以拆装的芯片或大型板卡，X-RAY设备难以满足原位检测的要求，为此，提出一种芯片连接层缺陷的检测机构及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决对于难以拆装的芯片或大型板卡，X-RAY设备难以满足原位检测要求的问题，提供了一种分布式天线。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括交流阻抗分析仪、电压表、同轴电极、探针、三维工作台，所述芯片水平放置在三维工作台的台面上，所述同轴电极设置在所述三维工作台上，悬放在待检测芯片的上方，并通过传输线连接到所述交流阻抗分析仪，所述探针根据测试需要连接到芯片背金层或基板金属层上，并通过传输线连接到所述交流阻抗分析仪，同时将芯片背金层与基板金属层通过传输线连接到所述电压表。

更进一步地，所述三维工作台上设置有三轴可移动支架，所述同轴电极设置在所述三轴可移动支架上，所述三轴可移动支架的X轴方向在水平面上，Y轴方向与X轴方向相互垂直，也在水平面上，Z轴垂直于X轴方向、Y轴方向所在平面，沿同轴电极的轴线设置。

更进一步地，所述三轴可移动支架的X、Y、Z轴三向移动位移精度均小于0.01mm、行程均大于10mm。

更进一步地，所述交流阻抗分析仪的交流电流频率覆盖0Hz到1×10

更进一步地，所述探针的测针直径不大于1μm。

更进一步地，所述芯片的下方依次叠层连接设置有芯片背金层、连接层、基板金属层、基板。

更进一步地，所述芯片背金层的材料包括金属、导电高分子材料中任一种或两种材料的组合。

更进一步地，所述连接层的材料包括金属焊料、高分子材料中任一种或两种材料的组合。

更进一步地，所述基板金属层的材料包括铜合金、锡合金、铂合金中任一种。

本发明还提供了一种芯片连接层缺陷的检测方法，采用上述的检测机构对芯片的连接层的缺陷进行检测，包括以下步骤：

S1：采用同轴电极和基板金属层作为电极，组成平行极板电容a，此时基板金属层与探针接触，在该平行极板电容a的两电极间加上恒定幅度的频率为f的交流电压V；

S2：采用芯片背金层和基板金属层为电极，组成平行极板电容b，此时基板金属层和芯片背金层之间用传输线连接电压表，测量平行极板电容b的极板间的电压；

S3：同轴电极在芯片上方扫描时，根据芯片背金层与基板金属层之间电压的变化，判断同轴电极投影区域的连接层是否存在缺陷，同轴电极投影区域即扫描区，当扫描区的连接层有缺陷时，芯片背金层与基板金属层会等效为电源正负电极，连接层作为负载形成微电路，电压表检测到电压信号；当扫描区的连接层无缺陷时，芯片背金层、基板金属层和连接层构成一块导体，电压表检测不到电压信号。

本发明相比现有技术具有以下优点：原位检测操作简单，由于检测设备的测试要求限制，X-ray检测方法和超声检测方法很难在现场开展连接层缺陷的原位检测，本发明方法仅需要简单电路测量样本的表观电容和表观电导，不易受样本的空间位置和几何尺寸限制，即可开展原位检测；检测判据可信，本发明方法创新地将连接层的缺陷对芯片背金层与基板导电层之间电压的扰动作为缺陷识别的判据；检测结果直观容易识别，因而检测结果更加准确。

附图说明

图1是本发明实施例中芯片连接层缺陷的检测机构的结构示意图；

图2是本发明实施例中连接层缺陷区域电压随扫描位移变化曲线。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种芯片连接层缺陷的检测机构，包括：交流阻抗分析仪、电压表、同轴电极2、探针3、三维工作台1，芯片水平放置在三维工作台1的台面；同轴电极2安装在三维工作台1的支架上，悬放在待检测芯片的上方，通过传输线4连接到交流阻抗分析仪，同时将芯片背金层与基板金属层通过传输线4连接到所述电压表。

在本实施例中，交流阻抗分析仪的交流电流频率20Hz,幅值为5V。

在本实施例中，探针3的测针直径为1μm；

在本实施例中，三维工作台1带有支架，其X、Y、Z轴三向移动位移精度小于0.01mm、行程大于10mm，其中，X轴方向在水平面上，Y轴方向与X轴方向相互垂直，也在水平面上，Z轴垂直于X轴方向、Y轴方向所在平面，沿同轴电极2的轴线设置。

在本实施例中，芯片、芯片背金层、连接层、基板金属层、基板自上而下叠层连接设置。

在本实施例中，同轴电极2的截面积小于芯片面积的十分之一，悬浮在芯片的上方，其底端面平行于连接层设置。

在本实施例中，芯片背金层的材料包括金属、导电高分子材料中任一种或两种材料的组合。

在本实施例中，连接层的材料包括金属焊料、高分子材料中任一种或两种材料的组合。

在本实施例中，基板金属层的材料包括铜合金、锡合金、铂合金中任一种。

本实施例还提供了一种芯片连接层缺陷的检测方法，采用上述的检测机构对芯片连接层的缺陷进行检测，包括以下步骤：

步骤1：采用同轴电极2和基板金属层为电极，组成平行极板电容a，此时基板金属层与探针3接触，在平行极板电容的两电极间加上恒定幅度2V的频率为20Hz的交流电压；

步骤2：采用芯片背金层和基板金属层为电极，组成平行极板电容b，此时基板金属层和芯片背金层之间用传输线4连接电压表，测量平行极板电容b的极板间的电压变化，电压随扫描长度变化曲线如图2所示；

步骤3：同轴电极2在芯片上方扫描时，根据芯片背金层与基板金属层之间电压的变化，判断同轴电极投影区域的连接层是否存在缺陷，同轴电极投影区域即扫描区，当扫描区的连接层有缺陷时，芯片背金层与基板金属层会等效为电源正负电极，连接层作为负载形成微电路，电压表检测到电压信号；如果连接层无缺陷时，芯片背金层、基板金属层和连接层构成一块导体，电压表检测不到电压信号。进而通过电压表检测的电压变化，识别出连接层缺陷区域。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。