專利名稱：電子封裝制品翹曲的測量方法
電子封裝制品翹曲的測量方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明關(guān)于電子封裝，尤其關(guān)于電子封裝的制品的翹曲程度的測量方法。
技術(shù)背景
在電子封裝體系中，硅片以及印制電路板的翹曲將會對封裝體系的性能產(chǎn)生很大的影響，硅片在工藝過程中(如減薄、刻蝕)的翹曲會對封裝工藝的進程產(chǎn)生影響，利用特定的方法測量這類體系的翹曲情況，可以為改進封裝體系的設(shè)計與工藝提供有益幫助。
目前，硅片的翹曲主要是采用《硅片翹曲度非接觸式測試方法》(國標GB/ T6620-200X)，硅片置于基準環(huán)的3個支點上，3個支點形成一個基準平面。測試儀的一對探頭在硅片上、下表面沿規(guī)定的路徑同步掃描。在掃描過程中，成對地給出上、下探頭與硅片最近表面之間的距離，求出每對距離的差值，其中，探頭傳感可以是電容的、光學(xué)的或其他非接觸式的。成對距離差值的最大與最小值之差的一半就是硅片翹曲度的測試值。
這種方法的最大優(yōu)勢在于，可以通過掃描的方法獲得整個硅片的翹曲狀況，并且測量精度準確。但是這種方法也存在著應(yīng)用上的問題首先，硅圓片的翹曲測量需采用完整的圓片，而無法對封裝完成后的體系的翹曲進行測量；其次，該方法對測量環(huán)境的潔凈度要求很高，任何硅片上的小沾污都會影響到最后的測量結(jié)果。此外，這種測量方法對環(huán)境溫度與濕度均有嚴格的要求，在使用上也具有一定的不便性；而且，這類儀器目前的成本還比較尚ο
對于印制電路板的翹曲測量，主要有基板懸掛檢測法(日本JISC6481標準)、 IPC-TM-650檢測法、以及《“印制電路用覆銅箔層壓板”檢測方法》(國標GB/T4721-9》。對于懸掛檢測法，由于印制電路板受到重力的影響，對剛性較低的板將會形成一個附加的形變，從而對測試結(jié)果產(chǎn)生影響；對于IPC-TM-650檢測法，則是將試樣置于測試平臺上，并用弓曲測量或是扭曲測量得到基板的翹曲，若樣品變形成波浪狀，則測量時樣品的一條邊與平臺有多點接觸，則不適合用該標準進行測量；而對于國標GB/T4721-92，測量法則與前者類似，不過只適合于用來測量原張覆銅板。
本發(fā)明則提供一種新的電子封裝制品翹曲的測量方法用以改善或解決上述的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種不受測量環(huán)境影響并且可以對進入封裝體系的待測制品進行翹曲測量的測量方法。
本發(fā)明通過這樣的技術(shù)方案解決上述的技術(shù)問題
本發(fā)明提供一種電子封裝制品翹曲的測量方法，該方法包括如下步驟
(1)傳感器芯片的標定
提供標定樣品；
提供硅應(yīng)力傳感器芯片，將其貼置在標定樣品的一表面；
提供壓塊，壓塊具有壓桿，抵接在標定樣品的一表面；
提供墊塊，墊塊抵接于標定樣品的另一表面；
上下移動壓塊，使得標定樣品產(chǎn)生翹曲變形；
硅應(yīng)力傳感器芯片由于標定樣品的翹曲變形而產(chǎn)生輸出電壓；
根據(jù)測量結(jié)果標定硅應(yīng)力傳感器的輸出電壓與標定樣品翹曲程度的關(guān)系；
(2)電子封裝制品翹曲的測量
提供待測電子封裝制品；
提供硅應(yīng)力傳感器，將硅應(yīng)力傳感器芯片貼置于待測電子封裝制品表面或內(nèi)部；
在封裝制品的工藝或使用過程中，傳感器芯片產(chǎn)生翹曲變形，并形成輸出電壓；
根據(jù)標定關(guān)系及測量結(jié)果得到待測電子封裝制品的翹曲程度。
作為本發(fā)明的一種改進，硅應(yīng)力傳感器芯片正面朝上貼置于待測制品的表面上， 其電性連接一直流電橋，直流電橋輸出硅應(yīng)力傳感器芯片的輸出電壓。
作為本發(fā)明的一種改進，硅應(yīng)力傳感器芯片正面朝下貼置于待測制品的表面上， 待測制品的表面設(shè)有電路與硅應(yīng)力傳感器芯片電性連接，其兩者之間通過各向異性導(dǎo)電膠連接，通過直流電橋輸出硅應(yīng)力傳感器芯片的輸出電壓。
作為本發(fā)明的一種改進，硅應(yīng)力傳感器芯片被置于待測制品的中央位置。
作為本發(fā)明的一種改進，待測制品包括硅片、印制電路板或者封裝模塊。
作為本發(fā)明的一種改進，傳感器芯片的標定過程中，壓桿與墊塊的數(shù)量均為2，用于實現(xiàn)待測制品的四點彎曲。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點由于電子封裝體系的翹曲會對封裝可靠性產(chǎn)生很大的影響，通過本發(fā)明方案的技術(shù)方法，可以將傳感器芯片貼裝至待封裝系統(tǒng)表面或體內(nèi)，并監(jiān)測封裝過程或是封裝體系的翹曲狀況，從而根據(jù)測量結(jié)果實現(xiàn)對封裝工藝參數(shù)的調(diào)整與完善。利用該方法還可以有效地測量硅片、電路板、封裝模塊的翹曲，相對于目前的測量設(shè)備，在測試的簡易程度、成本上有很大的優(yōu)勢。


圖1是本發(fā)明電子封裝制品翹曲的測量方法中利用四點彎曲法標定樣品翹曲與應(yīng)力傳感器輸出關(guān)系的示意圖2是本發(fā)明電子封裝制品翹曲的測量方法利用直流電橋、并正面朝上貼裝應(yīng)力傳感器芯片實現(xiàn)對待測制品翹曲測量的示意圖。
圖3是本發(fā)明電子封裝制品翹曲的測量方法應(yīng)力傳感器芯片正面朝下貼裝布線示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。
對于硅應(yīng)力傳感器芯片，當芯片本身受到一定的應(yīng)力時，會使得芯片中壓電阻的大小發(fā)生變化，從而根據(jù)其電學(xué)參數(shù)的變化得到其應(yīng)力的變化。利用硅應(yīng)力傳感器的這一特性，可以對電子封裝系統(tǒng)的翹曲狀況進行定量的測定。
使用粘接劑將硅應(yīng)力傳感器芯片貼裝至待測制品表面(如硅圓片、印制電路板等)，當待測制品發(fā)生一定程度的翹曲后，應(yīng)力傳感器芯片也會產(chǎn)生相應(yīng)的形變，從而在芯片內(nèi)部產(chǎn)生平面內(nèi)的正應(yīng)力與剪切力。利用硅應(yīng)力傳感器可以得到這些附加的正應(yīng)力和剪切力的大小，并依據(jù)待測制品與硅應(yīng)力傳感器的應(yīng)力關(guān)系得到待測物體的翹曲狀況。
硅應(yīng)力傳感器的應(yīng)力大小與待測制品的應(yīng)力大小會存在一定的關(guān)系，且不同的待測制品材料對應(yīng)力與翹曲的傳遞程度也不同。可以通過實驗的方法標定不同材料作為待測對象時，硅應(yīng)力傳感器示數(shù)與實際翹曲情況的關(guān)系。
在實驗中可以通過四點彎曲的方法來標定待測制品的翹曲，通過控制兩側(cè)施力點的上下移動，可以實現(xiàn)不同程度的翹曲，并且這一翹曲程度是可控的，且易于標定的。四點彎曲梁上的應(yīng)力可用如下公式計算σ = 〒 = Ε·ε,其中，M為橫截面彎矩，y為所求應(yīng)力點到中性軸的距離，I為橫截面對形心主軸(即中性軸)的慣性矩，E為楊氏模量，ε為應(yīng)變。通過這一測量的方法，我們可以標定，對于不同的材料(硅片、印制電路板等)，應(yīng)力傳感器的輸出示值與相應(yīng)的待測物體翹曲程度的關(guān)系。
請參圖1所示，為本發(fā)明利用四點彎曲法標定樣品翹曲與應(yīng)力傳感器輸出關(guān)系的示意圖，標定樣品10被壓塊11和墊塊12分別從其上下兩側(cè)面夾持，硅應(yīng)力傳感器芯片13 被置于標定樣品10的上表面，一般，被置于標定樣品10的的中央位置，壓塊11的兩壓桿 111以及兩個墊塊12分別對稱地置于硅應(yīng)力傳感器芯片13的兩側(cè)。上下移動壓塊11，使得標定樣品10在壓桿111與墊塊12的共同作用下產(chǎn)生翹曲變形。
根據(jù)圖1所示，硅應(yīng)力傳感器芯片13貼置于標定樣品10的上表面，當標定樣品10 發(fā)生一定程度的翹曲后，應(yīng)力傳感器芯片13也會產(chǎn)生相應(yīng)的形變，從而在芯片內(nèi)部產(chǎn)生平面內(nèi)的正應(yīng)力與剪切力。利用硅應(yīng)力傳感器13可以得到這些附加的正應(yīng)力和剪切力的大小，并依據(jù)待標定樣品10與硅應(yīng)力傳感器芯片13的應(yīng)力關(guān)系得到標定樣品的翹曲狀況與輸出電壓的標定關(guān)系。
圖2所示為，當硅應(yīng)力傳感器13正面朝上貼裝在待測制品的上表面時，由于硅應(yīng)力傳感器芯片13的壓電阻元件及電路、焊盤等均在其上表面，可以使用探針，或通過焊接形成導(dǎo)線的方法來測量應(yīng)力傳感器的輸出參數(shù)。如，可以使用如圖2種所示的直流電橋14 的方法來實現(xiàn)對于壓電阻微小變化的測量。當待測制品10發(fā)生翹曲后，硅應(yīng)力傳感器芯片 13中的壓電阻阻值也發(fā)生微小變化，利用直流電橋14實現(xiàn)的電壓輸出信號可以得到硅應(yīng)力傳感器芯片13平面內(nèi)的應(yīng)力狀況，并根據(jù)上述實驗標定的結(jié)果，可以實現(xiàn)對待測制品翹曲程度的檢測。
實際上，在測量中還可以選擇使用硅應(yīng)力傳感器正面朝下的貼裝方法。這樣的貼裝方法好處是傳感器芯片中有測量效果的壓電阻部分緊貼待測制品的表面，在這種狀態(tài)下，翹曲形變的傳遞會更為有效，測量信號也會更大。但是這種方法要求在待測物體的貼裝表面形成相應(yīng)的電路，用以實現(xiàn)傳感器線路的連接以便于測試，如圖3所示，待測制品10的表面上設(shè)置的硅應(yīng)力傳感器芯片13的正面朝下，在待測制品10的表面上形成電路15，可以使用各向異性導(dǎo)電膠來實現(xiàn)電路15與硅應(yīng)力傳感器芯片13的電連接，并完成焊盤的電學(xué)連接，從而從電路15及焊盤獲得電壓輸出信號。
本發(fā)明主要利用硅應(yīng)力傳感器來測量電子封裝體系的翹曲。具體為將硅應(yīng)力傳感器芯片直接粘接至待測制品上(硅片、印制電路板)，則待測制品的翹曲狀況將傳遞至硅應(yīng)力傳感器芯片上，并通過直流電橋形成電壓的輸出，由此測算出的應(yīng)力與待測物體的翹曲程度將形成一一對應(yīng)的關(guān)系。這一關(guān)系可以通過四點彎曲的實驗進行標定，根據(jù)不同的材料與不同的貼裝方法，均采用相應(yīng)的方法進行標定，可以實現(xiàn)硅應(yīng)力傳感器對電子封裝體系中的翹曲程度的測量。
在測量中，可以根據(jù)輸出電壓得到硅應(yīng)力傳感器芯片中應(yīng)力狀況，再根據(jù)硅的楊氏模量及泊松比可以直接得到硅芯片的形變情況。在粘接劑的粘接效果很好的情況下，應(yīng)力傳感器芯片的形變將與待測制品的翹曲保持基本一致，利用這一特性也可以實現(xiàn)對待測制品翹曲狀況的測量。
總結(jié)起來，本發(fā)明提供的電子封裝制品翹曲的測量方法，包括如下步驟
(1)傳感器芯片的標定
提供標定樣品；
提供硅應(yīng)力傳感器芯片，將其貼置在標定樣品的一表面；
提供壓塊，壓塊具有壓桿，抵接在標定樣品的一表面；
提供墊塊，墊塊抵接于標定樣品的另一表面；
上下移動壓塊，使得標定樣品產(chǎn)生翹曲變形；
硅應(yīng)力傳感器芯片由于標定樣品的翹曲變形而產(chǎn)生輸出電壓；
根據(jù)測量結(jié)果標定硅應(yīng)力傳感器的輸出電壓與標定樣品翹曲程度的關(guān)系；
(2)電子封裝制品翹曲的測量
提供待測電子封裝制品；
提供硅應(yīng)力傳感器，將硅應(yīng)力傳感器芯片貼置于待測電子封裝制品表面或內(nèi)部；
在封裝制品的工藝或使用過程中，傳感器芯片產(chǎn)生翹曲變形，并形成輸出電壓；
根據(jù)標定關(guān)系及測量結(jié)果得到待測電子封裝制品的翹曲程度。
由于電子封裝體系的翹曲會對封裝可靠性產(chǎn)生很大的影響，通過本發(fā)明方案的技術(shù)方法，可以將傳感器芯片貼裝至待封裝系統(tǒng)表面或體內(nèi)，并監(jiān)測封裝過程或是封裝體系的翹曲狀況，從而根據(jù)測量結(jié)果實現(xiàn)對封裝工藝參數(shù)的調(diào)整與完善。利用該方法還可以有效地測量硅片、電路板、封裝模塊的翹曲，相對于目前的測量設(shè)備，在測試的簡易程度、成本上有很大的優(yōu)勢。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電子封裝制品翹曲的測量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)傳感器芯片的標定 提供標定樣品；提供硅應(yīng)力傳感器芯片，將其貼置在標定樣品的一表面；提供壓塊，壓塊具有壓桿，抵接在標定樣品的一表面；提供墊塊，墊塊抵接于標定樣品的另一表面；上下移動壓塊，使得標定樣品產(chǎn)生翹曲變形；硅應(yīng)力傳感器芯片由于標定樣品的翹曲變形而產(chǎn)生輸出電壓；根據(jù)測量結(jié)果標定硅應(yīng)力傳感器的輸出電壓與標定樣品翹曲程度的關(guān)系；(2)電子封裝制品翹曲的測量 提供待測電子封裝制品；提供硅應(yīng)力傳感器，將硅應(yīng)力傳感器芯片貼置于待測電子封裝制品表面或內(nèi)部； 在封裝制品的工藝或使用過程中，傳感器芯片產(chǎn)生翹曲變形，并形成輸出電壓； 根據(jù)標定關(guān)系及測量結(jié)果得到待測電子封裝制品的翹曲程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子封裝制品翹曲的測量方法，其特征在于硅應(yīng)力傳感器芯片正面朝上貼置于待測制品的表面上，其電性連接一直流電橋，直流電橋輸出硅應(yīng)力傳感器芯片的輸出電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子封裝制品翹曲的測量方法，其特征在于硅應(yīng)力傳感器芯片正面朝下貼置于待測制品的表面上，待測制品的表面設(shè)有電路與硅應(yīng)力傳感器芯片電性連接，其兩者之間通過各向異性導(dǎo)電膠連接，通過直流電橋輸出硅應(yīng)力傳感器芯片的輸出電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電子封裝制品翹曲的測量方法，其特征在于硅應(yīng)力傳感器芯片被置于待測制品的中央位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電子封裝制品翹曲的測量方法，其特征在于待測制品包括硅片、印制電路板或者封裝模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子封裝制品翹曲的測量方法，其特征在于傳感器芯片的標定過程中，壓桿與墊塊的數(shù)量均為2，用于實現(xiàn)待測制品的四點彎曲。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子封裝制品翹曲的測量方法，該方法包括如下步驟(一)傳感器芯片的標定將硅應(yīng)力傳感器芯片貼置在標定樣品的一表面，利用壓塊使得待測制品產(chǎn)生翹曲變形，硅應(yīng)力傳感器芯片翹曲變形而產(chǎn)生輸出電壓，根據(jù)測量結(jié)果標定硅應(yīng)力傳感器的輸出電壓與標定樣品翹曲程度的關(guān)系；(二)電子封裝制品翹曲的測量將硅應(yīng)力傳感器芯片貼置于待測電子封裝制品表面或內(nèi)部；傳感器芯片產(chǎn)生翹曲變形，并形成輸出電壓；根據(jù)標定關(guān)系及測量結(jié)果得到待測電子封裝制品的翹曲程度。通過本發(fā)明方案的技術(shù)方法，可監(jiān)測封裝過程或是封裝體系的翹曲狀況，從而根據(jù)測量結(jié)果實現(xiàn)對封裝工藝參數(shù)的調(diào)整與完善。
文檔編號G01B7/16GK102519351SQ20111036315
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者肖斐, 蔣程捷 申請人:復(fù)旦大學(xué)