[發明專利]一種用于測量TSV電鍍銅殘余應力的試樣夾持與定位裝置

有效

• 申請號: 201210460034.X
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102944336A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 秦飛;黃傳實;武偉;安彤;劉程艷
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明涉及先進三維電子封裝技術中的TSV電鍍銅工藝殘余應力測試技術以及復合材料增強纖維與基體界面應力測試技術。

背景技術

在一種針對TSV-Cu在制作過程中產生的工藝殘余應力進行測試的實驗中，需要得到將電鍍銅柱從TSV通孔中壓出時的Cu-Si界面上的平均切應力和銅柱-TSV通孔相對位移之間的關系曲線，圖1為實驗原理示意圖。圖2為TSV轉接板的頂面示意圖，圖3為A-A剖面的剖面示意圖，其中6為TSV轉接板的硅板，7為電鍍銅柱。試驗時使用的試樣為尺寸長、寬均為8毫米，厚度為100微米～200微米的TSV轉接板，TSV直徑為30微米，一塊TSV轉接板上有上百個TSV通孔，因此，在進行實驗的時候保證TSV通孔與載臺通孔的對中的問題以及使一次裝卡即可滿足對多個通孔的應力測量非常困難。為解決上述問題，需要設計一種方便銅柱與載臺精確對中并能滿足對多個銅柱進行試驗的載臺及試樣裝卡的方法。

發明內容

本發明提出一種用于測量TSV銅柱的壓出應力的試樣夾具及用于精確調整試樣在夾具上的位置的調整臺，使用調整臺可以實現TSV轉接板上的多排電鍍銅柱分別和夾具上的縫隙對齊。實驗時先將裝卡上試樣的夾具放在調整臺上在顯微鏡下調整電鍍銅柱的位置，然后取下夾具放在納米壓痕儀上使用圓柱形壓頭壓出銅柱，并得到電鍍銅柱壓出時的載荷位移曲線，從而保證TSV殘余應力測試實驗簡便可行，并保證結果準確可信。

本發明采用如下技術方案：

一種用于測量TSV電鍍銅殘余應力的TSV轉接板8夾持與定位裝置，其特征在于：其由夾具和調整臺兩部分組成；其中夾具部分包括夾具底座10和彈簧片9，其中夾具底座10上面有深度和簧片9厚度相同的定位簧片的凹槽23，簧片9用于在安裝時卡入定位簧片的凹槽23中固定TSV轉接板8，簧片9將TSV轉接板8進行定位，夾具底座10上有螺紋孔21，夾具底座10和簧片9通過螺釘I11固定；夾具底座10為圓柱形，可以放在納米壓痕儀的載臺上進行實驗，夾具底座10上有沿半徑方向貫穿的方形的用于TSV轉接板8滑動的導軌22，凹槽23位于導軌22兩側；實驗時TSV轉接板8TSV轉接板8可以沿導軌22滑動，TSV轉接板8由在硅板6上陣列布置電鍍銅柱7組成，導軌22的底面上沿著導軌22寬度方向設置有寬度比電鍍銅柱7尺寸大的縫隙25，縫隙25的長度和導軌22的寬度相同，縫隙25沿夾具底座10的軸向方向貫穿夾具底座10；在導軌22的一端有一段用于裝卡TSV轉接板8的坡道，在裝卡TSV轉接板8的時候將TSV轉接板8從這段坡道插入導軌22，TSV轉接板8高度沿著坡道上升并頂起固定在夾具底座10上的簧片9，簧片9上有沿著導軌兩側面向下的用于壓緊TSV轉接板8的條形凸臺20，條形凸臺20對TSV轉接板8有向下的壓力，將TSV轉接板8壓在導軌22上，實現對TSV轉接板8的固定。在所述的坡道上有一個矩形凹槽26，在精確調整TSV轉接板8位置時，調整臺上的調整臂14的接觸頭33可以沿矩形凹槽26移動，并且推動TSV轉接板8在導軌22上緩慢移動。在導軌22的兩側分別有和導軌22底面上的縫隙25同樣寬度并且和導軌22底面上的縫隙25在同一直線上的定位標識28，在實驗時可以使TSV轉接板8上的一排電鍍銅柱7通過導軌22兩側的定位標識28對準導軌22底面上的縫隙25，這樣在銅柱7壓出時銅柱7可以通過縫隙25落下。夾具底座10的底面上有沿半徑方向的貫穿底座的條形凹槽27，在夾具放在夾具座13上的時候，夾具座上的定位條30可以卡在夾具底座上的條形凹槽內27內，從而保證夾具上導軌22的方向和位移臺上的臺面16移動的方向在同一直線上，便于TSV轉接板8在夾具上位置的調整。

調整臺部分包括位移臺、夾具座13、調整臂14；夾具座13和調整臂14都是通過螺釘II12和位移臺固定，夾具座13上面有半徑和夾具底座10半徑相同的用于放置夾具底座10的圓孔31，圓孔31底部有寬度和條形凹槽27寬度相同的定位條30，定位條30在夾具放在夾具座13上的時候剛好可以卡在夾具底面上的凹槽27內，這樣既能保證夾具上導軌22的方向，又能保證夾具不會從夾具座13底面與夾具的底座重合。調整臂14通過螺釘II12固定在位移臺的臺面16上，位移臺臺面沿著平行于夾具上導軌22的方向移動，隨位移臺的臺面16一起移動，調整臂14的另一端是長方形的結構，在調整TSV轉接板8在夾具上面的位置時，這段長方形的結構有一部分在沿夾具底座10的凹槽26移動，推動TSV轉接板8運動。

本發明可以取得如下有益效果：