[發明專利]一種檢測互連焊點熱遷移性能的裝置與方法

有效

• 申請號: 201610173135.7
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105606647B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 衛國強;漆琳;杜隆純
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N1/28
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

本發明公開了一種檢測互連焊點熱遷移性能的裝置與方法，該裝置自上而下依次包括冷卻機構、上導熱板、下導熱板和加熱板，即所述冷卻機構設置在上導熱板的上部，所述下導熱板設置在加熱板的上部；上導熱板與下導熱板之間的空間用于放置試樣。通過調節加熱板的溫度控制裝置，獲得加熱板所需的溫度；通過調節散熱風扇的轉速調節裝置，以調節風扇的風量大小，通過風量大小來改變試樣冷熱端所需的溫度，根據焊點高度得到需要的溫度梯度；本裝置及其測試方法具有安全可靠性好，結構簡單易操作、成本低廉、易于推廣等優點；不僅可以有效的避免來自電遷移的干擾，而且可以通過控制冷熱端的溫度差來有效的控制溫度梯度。

技術領域

本發明涉及電子封裝領域，尤其涉及一種檢測互連焊點熱遷移性能的裝置與方法。

背景技術

隨著電子產品向小型化、多功能化方向發展，電子封裝互連焊點的特征尺寸越來越小，導致互連焊點經受的電流密度和焊點兩端的溫度梯度都急劇增加，從而引發焊點中的電遷移和熱遷移效應，造成焊點組織退化及結構完整性損傷，大大降低了焊點可靠性。

長期以來，人們在研究電遷移時一直忽視熱遷移的影響，這可能是早期的研究一直認為熱遷移引起的原子遷移率要比電遷移小許多。但近期的最新研究表明，隨著互連焊點特征尺寸的不斷減小，溫度梯度越來越大，當溫度梯度足夠大時，熱遷移引起的原子遷移效應要大于電遷移引起的原子遷移效應。雖然對電遷移的研究已經取得較大進展，但由于熱電耦合導致實驗設計的困難，對熱遷移的研究尚處于起步階段。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、安全可靠性好、簡單易操作的檢測互連焊點熱遷移性能的裝置與方法，可有效的避免來自電遷移帶來的熱遷移的影響。

本發明通過下述技術方案實現：

一種檢測互連焊點熱遷移性能的裝置，該裝置自上而下依次包括冷卻機構、上導熱板4、下導熱板6和加熱板7，即所述冷卻機構設置在上導熱板4的上部，所述下導熱板6設置在加熱板7的上部；所述上導熱板4與下導熱板6之間的空間用于放置試樣5。

在上導熱板4和下導熱板6的對應面上，分別對稱開設有用于埋設熱電偶探頭的溝槽8、9；當試樣5放在上導熱板4與下導熱板6之間時，該熱電偶探頭能與該試樣5接觸；所述熱電偶探頭通過傳輸線連接外部測溫裝置。

所述冷卻機構包括散熱片2、設置在散熱片2上部的散熱風扇1、設置在散熱片2下部的半導體制冷片3；所述半導體制冷片3與上導熱板4連接。

所述用于埋設熱電偶探頭的溝槽8、9的長度，是上導熱板4或下導熱板6長度的二分之一。

所述加熱板7為電加熱板，其設有溫度控制裝置。

所述散熱風扇1設有轉速調節裝置。

一種檢測互連焊點熱遷移性能方法，具體包括如下步驟：

(1)將熱電偶探頭分別放入上導熱板4和下導熱板6的溝槽8、9內，并將熱電偶探頭的傳輸線連接測溫裝置；分別在上導熱板4和下導熱板6相對應的兩個表面上涂覆一層導熱硅脂，將試樣5放在上導熱板4與下導熱板6之間；接通加熱板7和散熱風扇1的電源；

(2)通過調節加熱板7的溫度控制裝置，獲得加熱板7所需的溫度；通過調節散熱風扇1的轉速調節裝置，以調節風扇的風量大小，通過風量大小來改變試樣5冷熱端所需的溫度，根據焊點高度得到需要的溫度梯度；

(3)開始對試樣5的熱遷移性能進行測試。

步驟(3)所述開始對試樣5的熱遷移性能進行測試，是通過切片分析焊點界面IMC的生長變化、顯微組織演變以及拉伸試驗，得到焊點界面IMC的生長速率以及最大剪切應力,從而判斷互連焊點的熱遷移性能。

所述試樣5的制備步驟為：