[發(fā)明專利]定量評(píng)估NMOS晶體管焊料層孔隙安全分布區(qū)域的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210477014.7
• 申請(qǐng)日: 2022-05-02
• 公開（公告）號(hào): CN114894838A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳凡;劉大鵬;趙容;李娟;陳龍;劉建設(shè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海精密計(jì)量測(cè)試研究所
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20;G01N15/08
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

1.定量評(píng)估NMOS晶體管焊料層孔隙安全分布區(qū)域的方法，其特征在于，包括：制備一系列焊料層孔隙率相同、孔隙分布位置不同的標(biāo)定樣品；通過超聲波掃描顯微鏡驗(yàn)證各標(biāo)定樣品焊料層孔隙分布情況；采用瞬態(tài)熱阻法獲得孔隙位置與熱阻參數(shù)的關(guān)系；根據(jù)孔隙位置與熱阻參數(shù)的關(guān)系，確定焊料層孔隙的安全分布范圍。

2.如權(quán)利要求1所述的定量評(píng)估NMOS晶體管焊料層孔隙安全分布區(qū)域的方法，其特征在于，所述采用瞬態(tài)熱阻法獲得孔隙位置與熱阻參數(shù)的關(guān)系包括：

采用瞬態(tài)熱阻法測(cè)定標(biāo)定樣品K系數(shù)；

在瞬態(tài)熱阻測(cè)試中監(jiān)測(cè)標(biāo)定樣品PN結(jié)電壓降，通過數(shù)學(xué)變換得到標(biāo)定樣品的積分函數(shù)曲線，提取熱阻參數(shù)；

疊加各標(biāo)定樣品的積分函數(shù)曲線，確定特定焊料層孔隙率標(biāo)定樣品的焊料熱阻和總熱阻，獲得焊料層孔隙位置與熱阻參數(shù)的關(guān)系。

3.如權(quán)利要求1所述的定量評(píng)估NMOS晶體管焊料層孔隙安全分布區(qū)域的方法，其特征在于，所述制備一系列焊料層孔隙率相同、孔隙分布位置不同的標(biāo)定樣品包括：

采用設(shè)有特定圖案的掩膜板在NMOS晶體管的金屬基板表面的芯片焊盤區(qū)域內(nèi)蒸鍍Al₂O₃陶瓷薄膜，構(gòu)成焊料層孔隙；通過設(shè)計(jì)掩膜板圖案，設(shè)計(jì)Al₂O₃陶瓷薄膜的面積以及Al₂O₃陶瓷薄膜與芯片焊盤區(qū)域中心點(diǎn)的間距；各掩膜板的圖案設(shè)計(jì)，Al₂O₃陶瓷薄膜的面積占芯片焊盤區(qū)域面積的比例相同，Al₂O₃陶瓷薄膜與芯片焊盤區(qū)域中心點(diǎn)的間距不同，以得到一系列焊料層孔隙率相同、孔隙分布位置不同的標(biāo)定樣品。

4.如權(quán)利要求2所述的定量評(píng)估NMOS晶體管焊料層孔隙安全分布區(qū)域的方法，其特征在于，所述在瞬態(tài)熱阻測(cè)試中監(jiān)測(cè)標(biāo)定樣品PN結(jié)電壓降中，在標(biāo)定樣品的金屬基板底部涂覆導(dǎo)熱硅脂后，將標(biāo)定樣品固定在Cu塊冷板上，Cu塊冷板的溫度保持恒定。

5.如權(quán)利要求4所述的定量評(píng)估NMOS晶體管焊料層孔隙安全分布區(qū)域的方法，其特征在于，對(duì)每個(gè)標(biāo)定樣品，該標(biāo)定樣品的積分函數(shù)曲線中，橫坐標(biāo)為熱阻值，縱坐標(biāo)為熱容值，原點(diǎn)到第一拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)熱阻值代表NMOS芯片PN結(jié)熱阻x_i，第一拐點(diǎn)到第二拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)熱阻值代表焊料熱阻h_i，第二拐點(diǎn)到積分函數(shù)曲線最右端對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)熱阻值代表金屬基板、導(dǎo)熱硅脂和Cu塊冷板熱阻之和m_i；原點(diǎn)到積分函數(shù)曲線最右端對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)熱阻值代表標(biāo)定樣品的總熱阻z_i，i＝1,2,┄,N，N為標(biāo)定樣品數(shù)量；

所述孔隙位置與熱阻參數(shù)的關(guān)系為：各標(biāo)定樣品的NMOS芯片PN結(jié)熱阻相等；各標(biāo)定樣品的焊料熱阻不同，隨著焊料層孔隙與芯片焊盤區(qū)域中心點(diǎn)間距增大，焊料熱阻減小；各標(biāo)定樣品的金屬基板、導(dǎo)熱硅脂和Cu塊冷板熱阻之和相等；各標(biāo)定樣品的總熱阻不同，隨著焊料層孔隙與芯片焊盤區(qū)域中心點(diǎn)間距增大，總熱阻減小；對(duì)于任意兩個(gè)標(biāo)定樣品，總熱阻之差等于對(duì)應(yīng)的焊料熱阻之差。

6.如權(quán)利要求1所述的定量評(píng)估NMOS晶體管焊料層孔隙安全分布區(qū)域的方法，其特征在于，所述根據(jù)孔隙位置與熱阻參數(shù)的關(guān)系，確定焊料層孔隙的安全分布范圍包括：

設(shè)NMOS晶體管熱阻標(biāo)準(zhǔn)判據(jù)中最大焊料熱阻為h，最大總熱阻為z；設(shè)第i個(gè)標(biāo)定樣品焊料層孔隙與芯片焊盤區(qū)域中心點(diǎn)的間距為r_i，焊料熱阻為h_i，總熱阻z_i，i＝1,2,┄,N，N為標(biāo)定樣品數(shù)量，且r₁＜r₂＜┄＜r_N；

將各標(biāo)定樣品的焊料熱阻h_i和總熱阻z_i分別與h和z比對(duì)，若滿足條件h≥h₁，z≥z₁，則焊料層孔隙與芯片焊盤區(qū)域中心點(diǎn)的間距≥r₁的區(qū)域?yàn)楹噶蠈涌紫兜陌踩植挤秶蝗魸M足條件h_i-1≥h≥h_i，z_i-1≥z≥z_i，i≠1，則焊料層孔隙與芯片焊盤區(qū)域中心點(diǎn)的間距≥r_i的區(qū)域?yàn)楹噶蠈涌紫兜陌踩植挤秶蝗魸M足條件h_N≥h，z_N≥z，則芯片焊盤區(qū)域任何位置都不能存在焊料層孔隙。