一种基于菊花链回路设计的定位失效凸点的方法技术

本发明专利技术属于半导体封装和通信技术领域，具体基于菊花链菊花链回路设计的定位失效凸点的方法。本发明专利技术主要针对圆片级封装等小间距凸点的封装类型，提出一种菊花链的设计及测试策略，包括如下步骤：在N×N凸点阵列中引入α、β、γ三种菊花链回路单元，并分别引出测试点；动态监控各个菊花链单元内部的电阻值的变化，以菊花链的不同回路形成的阻值判据来定位失效凸点；定位算法基于α、β、γ三种单元的判定算法；在器件可靠性测试过程中实时输出失效凸点的位置和失效时刻。本发明专利技术提高了凸点可靠性测试的智能化和精确定位能力，提升了测试分析效率；可获得丰富的测试信息，有效地降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体封装和通信
，具体涉及一种定位失效凸点的方法，可用于WLP (Wafer Level package，圆片级封装)等凸点间距小的器件类型或其他具有焊点阵列结构的器件。
技术介绍
在电子封装器件焊点可靠性测试中，现有的技术是通过PCB (印刷电路板)电路设计使测试器件焊点形成单一菊花链回路。在可靠性试验中(如热冲击等)，测试系统接通菊花链两端，监控菊花链回路的电阻变化，以此来判断器件焊点是否发生失效。这种测试方法不能准确获得器件发生失效的凸点位置，一个测试样本只能得到一个数据。如果要得到更多的失效信息，则需要进一步的失效分析手段，因此该方法试验成本高、周期长。现有的另一种技术是将试验器件和试验板分成几个对称的测试区域，在各个测试区域分别构成菊花链回路，引出测试点。将测试系统与引出的测试点相连并完成测试，从而得到测试数据。这种技术相比之前的技术提高了测试效率，可以将失效焊点定位到区域，但仍存在许多不足，具体包括1.对于关键凸点，即最外圈凸点的定位能力有限，无法精确定位到单个失效凸点，也不能实时测量封装器件特定失效凸点的动态变化过程，获取关键凸点的失效信息有限。2.上述技术的部分测试点需从内层凸点阵列引出，这对BGA (球栅阵列)等凸点间距大的封装类型适用。但对于芯片尺寸在2 5mm的WLP或其他凸点间距较小的封装类型， 测试点难以从内层凸点阵列引出，上述技术的应用受到限制。3.缺乏能应用于不同凸点数量的、统一的菊花链设计准则，方法不够灵活。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种实时测量与定位失效凸点的方法，以克服现有技术中失效凸点定位精确度差、测试效率低、测试成本高、难于实时监控封装器件特定凸点的动态失效变化过程等问题。本专利技术提出的实时测量与定位失效凸点的方法，具体步骤如下步骤1 为了精确定位失效凸点的位置，并使失效焊点判定算法具有通用性，对于N X N的凸点阵列，根据是否测试内部凸点的可靠性，引入α、β、Υ三种菊花链回路单元，并在各个回路中引出测试点。步骤2 通过编程控制数据采集器动态监控各个菊花链单元内部的电阻值的变化，用接通特定菊花链的不同回路形成的阻值判据来定位失效凸点。定位算法采用基于α、 β、Y三种菊花链回路单元的判定算法。步骤3 在封装器件可靠性测试的过程中实时输出各特定回路单元测试信息，获得失效凸点的位置和失效时刻。下面对各个步骤作进一步具体说明在步骤1中，关于α、β、Y三种菊花链回路单元的介绍如下 (1) α类型菊花链回路单元，包括A、B、C三个凸点，三个凸点之间的电连接通过凸点与测试芯片之间的焊盘的连接实现，A、B、C三个凸点分别引出测试端X1、X2、X3，这三个测试引出端分别从凸点与PCB之间的焊盘引出。al，bl，cl分别是A、B、C三个凸点位于测试芯片上的链接点，al、bl、cl依次相连。a 2，b2, c2分别是A、B、C三个凸点在PCB上的链接点。连接侧视图如图1所示，其中，单线箭头表示连线，双线箭头表示引出端。(2) β类型菊花链回路单元，包括A、B、C、D四个凸点，四个凸点之间的电连接通过凸点与测试芯片之间的焊盘的连接实现，A、B、C、D四个凸点分别引出测试端X1、X2、X3、 X4，这四个测试引出端分别从凸点与PCB之间的焊盘引出。al,bl,cl,dl分别是A、B、C、D 四个凸点位于测试芯片上的链接点，al、bl、cl、dl依次相连，a2、b2、c2、d2分别是A、B、 C、D四个凸点在PCB上的链接点。连接侧视图如图2所示，其中，单线箭头表示连线，双线箭头表示引出端。(3)y类型菊花链回路单元，包括A、B、C、D、E五个凸点，五个凸点之间的电连接通过凸点与测试芯片之间的焊盘的连接实现，A、B、C、D、E五个凸点分别引出测试端XI、X2、 X3、X4、X5，这五个测试引出端从凸点与PCB之间的焊盘引出。al,bl,cl,dl,el分别是A、 B、C、D、E五个凸点位于测试芯片上的链接点，al、bl、cl、dl、el依次相连，a2, b2, c2，d2， e2分别是A、B、C、D、E五个凸点在PCB上的链接点。连接侧视图如图3所示，其中，单线箭头表示连线，双线箭头表示引出端。图1 3中的al el表示芯片上的链接点，a2 e2表示PCB上的链接点。从 a2 e2接出引出端& &。al bl、bl cl、cl dl、dl el之间进行菊花链的链接。在热可靠性测试中，由于外圈凸点热应力大，器件凸点的失效位置通常先出现在外圈，因此外圈凸点的定位比较关键。针对不同数量的凸点阵列，为了定位特定的外圈失效凸点，菊花链的设计仅包括α、β、Y三种类型。该设计的最大的优点是可以利用前述三种简单通用算法的组合适应于不同数量的凸点阵列，一方面减小了判定实现的难度，另一方面增强了菊花链的设计的灵活性。若要对内部凸点的可靠性进行测试，为引出测试连接点，可将外圈的菊花链的设计加以修改，如β退化为α，Y退化为β，即可引出内部凸点的测试点。以4 Χ 4变化到1」12之间的8种凸点阵列为例，其凸点布置形式如表1所示。对于Nx N的凸点阵列(Ν>6)，如果仅测试外部凸点，共有4 (N_l)个测试点，如果要增加内部凸点的测试，共有4Ν-6个测试点。对于前者，4(N-I)是4的倍数，可以由N-I个 β单元组成；对于后者，当Ν>6时，4Ν-6=4(Ν-3)+6，可以由Ν_3个β单元和2个α单元组成。从测试的凸点数来看，α、β、Υ三种类型分别测试3、4、5个凸点，所以2β = α + γ， 即2个β单元可转换为一个α单元和一个Y单元的集合。综上所述，对于N Χ N的凸点阵列(Ν>6)，无论是否增加内部凸点的测试，外圈凸点的菊花链的设计都可以由α、β、γ 三种单元组合而成，连接形式为Χ α +Y β +Z γ (X、Y、Z为0或正整数)。在步骤2中，关于α、β、Y三种菊花链单元的判定算法如下在器件进行可靠性试验前，分别测量各个测试模块的电流值i；, J2, J3......In ,以凸点电阻值增加7%为失效判据，对应的WO/JCIOO+T) , IOOi2/￠100+7^……100/,/(100+乃为各模块的电流阈值。T 一般取20，根据具体测试器件类型而定。对于模块内部凸点间的电流阈值的确定方法与上述相同。菊花链回路电流高于阈值标记为1，表示没有失效，低于阈值标记为0，表示失效发生。XnXffl表示接通Xn和Xm回路，其中Xn，Xffl分别表示第n，m个连线引出点。通过其电流阈值判定法形成标记值。例如，XnXm=O表示回路有凸点发生失效；XnXm=I表示回路凸点不发生失效。(1) α类型菊花链单元回路内部按数据采集的频率进行α类型回路算法(算法结构如图4所示)的扫描。具体过程如下扫描XJ2，若&)(2=1，表明A和B完好；若X1X2=O^lJ A和B中至少有一个失效。对于X1X2=I的情况，进一步扫描若)(2)(3=1，表明C完好；若)(2)(3=0，则可判定C 失效。对于X1X2=O的情况，再扫描W和W若X1X^ X2X3中任意一组为1，则该组的两个焊点均完好；若X1X3^X2X3都为0，可判定最多仅有一个焊点不失效。(2) β类型本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于菊花链回路设计的定位失效凸点的方法，其特征在于具体步骤如下：步骤１：对于Ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎ的凸点阵列，根据是否测试内部凸点的可靠性，引入α、β、γ三种菊花链回路单元，并在各个回路中引出测试点；步骤２：通过编程控制数据采集器动态监控各个菊花链单元内部的电阻值的变化，用接通特定菊花链的不同回路形成的阻值判据来定位失效凸点，定位算法采用基于α、β、γ三种菊花链回路单元的判定算法；步骤３：在封装器件可靠性测试的过程中实时输出各特定回路单元测试信息，获得失效凸点的位置和失效时刻。

【技术特征摘要】
1.一种基于菊花链回路设计的定位失效凸点的方法，其特征在于具体步骤如下步骤1 对于NX N的凸点阵列，根据是否测试内部凸点的可靠性，引入α、β、Y三种菊花链回路单元，并在各个回路中引出测试点；步骤2 通过编程控制数据采集器动态监控各个菊花链单元内部的电阻值的变化，用接通特定菊花链的不同回路形成的阻值判据来定位失效凸点，定位算法采用基于α、β、Υ 三种菊花链回路单元的判定算法；步骤3 在封装器件可靠性测试的过程中实时输出各特定回路单元测试信息，获得失效凸点的位置和失效时刻。2.根据权利要求1所述的基于菊花链回路设计的定位失效凸点的方法，其特征在于在步骤1中，所述α、β、Υ三种菊花链回路单元具体如下(1)α类型菊花链回路单元，包括Α、B、C三个凸点，三个凸点之间的电连接通过凸点与测试芯片之间的焊盘的连接实现；三个凸点分别引出测试端XI、Χ2、Χ3，这三个测试引出端分别从凸点与PCB之间的焊盘引出；设al，bl，cl分别是三个凸点位于测试芯片上的链接点，aUbUcl依次相连；a 2，b2, c2分别是三个凸点在PCB上的链接点；(2)β类型菊花链回路单元，包括A、B、C、D四个凸点，四个凸点之间的电连接通过凸点与测试芯片之间的焊盘的连接实现；四个凸点分别引出测试端X1、X2、X3、X4，这四个测试引出端分别从凸点与PCB之间的焊盘引出；设&1，131，(31，(11分别是4、8、(、0四个凸点位于测试芯片上的链接点，al、bl、cl、dl依次相连，a2、b2、c2、d2分别是四个凸点在PCB上的链接点；(3)γ类型菊花链回路单元，包括A、B、C、D、E五个凸点，五个凸点之间的电连接通过凸点与测试芯片之间的焊盘的连接实现；五个凸点分别引出测试端X1、X2、X3、X4J5，这五个测试引出端从凸点与PCB之间的焊盘引出；al，bl, cl, dl, el分别是五个凸点位于测试芯片上的链接点，al、bl、cl、dl、el依次相连，a2, b2, c2，d2，e2分别是五个凸点在PCB上的链接点；对于\ N的凸点阵列，外圈凸点的菊花链的设计都由α、β、Y三种单元组合而成， 连接形式为Χ α +Y β +Z γ，X、Y、Z为0或正整数。3.根据权利要求2所述的基于菊花链回路设计的定位失效凸点的方法，其特征在于在步骤2中，所述α、β、γ三种菊花链单元的判定算法如下在器件进行可靠性试验前，分别测量各个测试模块的电流值J3……A ,以凸点电阻值增加7%为失效判据，对应的WOi1ZiiOO+乃,IOOi2/(100+D……ioo/s/(ioo+rj为各模块的电流阈值，对于模块内部凸点间的电流阈值的确定方法与上述相...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪荣华，王珺，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31