[發明專利]管芯連接監控系統及方法

有效

• 申請號: 200980159010.7
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN102414806A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: J.S.塞爾維斯特;R.H.霍奇
• 申請（專利權）人: 惠普開發有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L23/48
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;王洪斌

背景技術

集成電路設計一般涉及通過諸如光刻法之類的工藝在單個硅晶片上產生大量的集成電路。晶片被鋸成單獨的芯片（即，管芯），每個芯片都包括集成電路的副本。每個管芯或芯片都被安裝在諸如球柵陣列或“BGA”的基底上。BGA通常充當用于管芯集成電路的基底或封裝。當管芯被以“倒裝芯片”的方式安裝時，管芯被通過絲焊或通過在其接合墊上的焊料塊連接至BGA。“倒裝芯片”是能夠在沒有任何絲焊的情況下被以“正面向下”的方式直接附著或接合至BGA的管芯。倒裝芯片具有在其上通常形成焊料塊的經預處理的接合墊，使倒裝芯片的正面向下的附件能夠通過例如超聲或回流焊接工藝接觸在BGA上。

由于加載在BGA、印刷電路板(PCB)、和/或管芯自身上的各種諸如周期的機械和熱之類的應力的原因，在倒裝芯片和絲焊管芯二者中的焊接點可能破裂。機械裝載可以是由例如在運輸期間的振動所引起的，并且在正常操作期間發生熱應力。破裂的焊接點能夠使管芯上的接合墊變得與BGA分離或以其他方式松開，導致了在管芯集成電路與BGA和/或印刷電路板之間的斷開或間歇的電連接。為了減少與破裂的焊接點相關聯的故障，經常用不被管芯集成電路使用的假接合墊代替功能接合墊。假接合墊通常位于在諸如角之類的較高應力的區域中和/或在較大的溫度波動的區域中的管芯上。因此，如果假接合墊與BGA觸點之間的焊接點(倒裝芯片或絲焊的)變得破裂、松開或以其他方式損壞了，則不會危及管芯上的集成電路的性能。

然而，對焊接點的損壞未必限于在管芯的高應力區域中的假焊接點。與功能接合墊相關聯的焊接點也可能變得破裂、松開或以其他方式被損壞。例如，盡管破裂的焊接點可能最初發生在管芯的角處，但是破裂狀況趨于朝著管芯的中心向內傳播，從而危及功能或非假接合墊，并且導致到管芯集成電路的斷開或間歇電連接。

一般地，對管芯焊接點的這些相同類型的應力和損壞也適用于在BGA與印刷電路板之間的焊接點。因此，在BGA與PCB觸點之間的破裂和損壞的焊接球接點能夠同樣地導致到管芯集成電路的斷開或間歇電連接。

附圖說明

現將參考附圖、通過示例的方式對本實施例進行描述，其中：

圖1a示出了根據實施例的、在管芯被倒裝芯片安裝到基底的情況下的管芯連接監控系統的示例；

圖1b示出了根據實施例的、在管芯被絲焊至基底的情況下的圖1a的管芯連接監控系統的示例；

圖2示出了根據實施例的連接指示器電路；

圖3示出了根據實施例的、在導電通路中具有示例性中斷的連接指示器電路；

圖4示出了根據實施例的管芯連接監控系統的另一示例；

圖5示出了根據實施例的、與在導電通路中具有示例性中斷的圖4的管芯監控系統相符的連接指示器電路；

圖6示出了根據實施例的管芯連接監控系統的另一示例；

圖7示出了根據實施例的管芯連接監控系統的另一示例；

圖8示出了根據實施例的監控管芯連接的方法的流程圖。

具體實施方式

問題綜述和解決方案

如上文所指出的那樣，將管芯附著至下面的基底(例如，球柵陣列，或“BGA”)所伴隨的一個問題是可由管芯接合墊與BGA連接點之間的破裂的焊接點導致的間歇的和/或斷開的電連接。當管芯被以“倒裝芯片”的方式安裝至BGA時或當其被絲焊至BGA時可能會發生這個問題。這個問題同樣地可適用于將BGA附著至下面的印刷電路板(PCB)的焊接點。

本公開的實施例使用管芯監控系統和方法來檢測這些問題。例如，在一個實施例中，用于監控管芯連接的系統包括接合至諸如BGA之類的基底的管芯。連接指示器電路被耦合至管芯的監控墊并且被配置成檢測監控墊的連接故障。當監控墊變得與基底觸點不耦合和/或當基底觸點變得與下面的印刷電路板不耦合時這兩種情況下，可能發生連接故障。

在另一實施例中，用于監控管芯連接的系統包括接合至球柵陣列(BGA)的管芯，其中BGA被接合至印刷電路板(PCB)。管芯上的監控墊被通過BGA耦合至地，并且被進一步地通過管芯上的上拉電阻器耦合至電壓軌（voltage?rail）。鎖存器存儲監控墊的連接故障指示。當將監控墊耦合至BGA觸點的焊接點出故障時、和/或當將BGA觸點耦合至PCB上的接地連接的焊接點出故障時，可發生連接故障，其中的任一個都引起接地連接中的中斷。

在再一實施例中，監控管芯連接的方法包括監控與管芯的監控墊相對應的信號并且響應于信號的變化提供與監控墊的墊連接故障的指示。這種方法還適用于存在通過指示與監控墊中的任何一個或多個監控墊相關聯的墊連接故障而串聯耦合的多個監控墊的情況。