[發明專利]在線動態監測半導體封裝翹曲的裝置與方法

在審

• 申請號: 202310426947.8
• 申請日: 2023-04-20
• 公開（公告）號: CN116544128A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 羅姜姜;何志丹;焦潔
• 申請（專利權）人: 蘇州通富超威半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L23/544
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 景艷偉

本發明提供一種在線動態監測半導體封裝翹曲的裝置與方法，屬于半導體封裝技術領域。本發明的方法包括：制備分布式柔性壓阻傳感器陣列；在進行半導體封裝工藝時，將分布式柔性壓阻傳感器陣列貼設在待測半導體的基板上，獲取基板不同位置對應的傳感器電阻變量；根據每個傳感器的電阻變量與敏感度標準值，獲取待測半導體不同位置的翹曲值。本發明將分布式柔性壓阻傳感器陣列應用于半導體封裝過程中，可適應狹小的回流爐腔體，滿足在線動態翹曲監測需求，可與封裝基體保持良好的共形，滿足不同尺寸封裝產品的分布式翹曲測量以及大面積分布式測量等。

技術領域

本發明屬于半導體封裝技術領域，具體涉及一種在線動態監測半導體封裝翹曲的裝置與方法。

背景技術

半導體倒裝工藝過程包括回流焊、底封膠填充、散熱蓋貼裝、植球等主要工藝，在升溫和降溫的工藝條件下，由于芯片和基板的熱膨脹系數等力學性質的失配會產生翹曲形變現象，這往往會導致虛焊、焊點橋接和界面分層等種種失效問題，從而影響成品的功能性和可靠性。因此，封裝工藝過程中翹曲的在線動態監測對于質量控制尤為重要。

現有的翹曲變形監測技術，在工業生產中難以實現對翹曲變形的原位實時監測。如電子散斑干涉技術、陰影云紋、數字圖像法、投影云紋法等高精度變形測量技術，因設備體積大或光路設置等問題，都只能對離線的產品進行分析，且對于待測產品的尺寸和預處理條件存在各自的限制性。因此，要想實現原位實時監測這一目的，首先需要監測裝置或系統能夠適用于封裝產線的環境，如可適應狹小的回流爐腔體和高溫條件等。

然而，由于壓阻式應變傳感器具有體積小、測量容易等優點，通過貼裝在待測物體表面，當物體受到力、形變時會傳遞到傳感器上，傳感器將力學信號轉換為電阻信號輸出，從而實現對形變和力的監測，這一技術被廣泛應用于結構應力監測、運動健康監測等領域。目前，商用的傳感器主要以金屬應變片和硅基微機電系統(MEMS，Micro-Electro-Mechanical?System)傳感器為主。但金屬應變片敏感度較小(Gauge?Factor，G約為1～2)，無法精確測量幾十至幾百微米變化量的翹曲值。硅基MEMS傳感器雖敏感度較高(G約為100)，但因硅脆性較大不適用貼裝在具有初始形變的封裝基板表面。此外，這些商用傳感器只能測量單點的變形，難以獲得整個封裝基板不同位置上的翹曲值。

因此，針對上述技術問題，本發明提出一種在線動態監測半導體封裝翹曲的裝置與方法。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種在線動態監測半導體封裝翹曲的裝置與方法。

本發明的一方面，提供一種在線動態監測半導體封裝翹曲的方法，所述方法包括：

制備分布式柔性壓阻傳感器陣列；

在進行半導體封裝工藝時，將所述分布式柔性壓阻傳感器陣列貼設在待測半導體的基板上，獲取所述基板不同位置對應的傳感器電阻變量；

根據每個所述傳感器的電阻變量及其敏感度標準值，得到待測半導體不同位置的翹曲值。

可選的，所述制備分布式柔性壓阻傳感器陣列，包括：

提供柔性基體；

在預設的激光輻射條件下對所述柔性基體進行輻射，以在所述柔性基體的表面原位形成凸出于所述柔性基體表面的多孔碳結構陣列；其中，每個多孔碳結構具有三維堆積碳片網絡結構；

在每個所述多孔碳結構的兩端形成電極。

可選的，所述將所述分布式柔性壓阻傳感器陣列貼設在待測半導體的基板上之前，所述方法還包括：

對所述分布式柔性壓阻傳感器陣列中每個傳感器的敏感度進行標定，以獲取每個傳感器的敏感度標準值。

可選的，所述對所述分布式柔性壓阻傳感器陣列中每個傳感器的敏感度進行標定，以獲取每個傳感器的敏感度標準值，包括：