倒裝焊接的電學測試方法及系統與流程
2023-05-10 03:44:06 1
本發明特別涉及一種倒裝焊接的電學測試方法及系統，屬於半導體製造和測量技術領域。
背景技術：
倒裝互聯技術在半導體製造工藝中被廣泛應用。這種技術能夠實現兩種晶片之間的混合連接，焊點密度高，可靠性好，被廣泛應用於焦平面探測器陣列(fpa)，led光源陣列，空間光調製器陣列等光電晶片與其對應的讀出電路或者驅動電路的連接。但是光電晶片往往價格昂貴，倒裝焊工藝中的焊球直徑一般在20μm左右，直接測試不僅成本高昂，而且測試難度也很高。
技術實現要素：
本發明的主要目的在於提供一種倒裝焊接的電學測試方法及系統，以克服現有技術的不足。
為實現前述發明目的，本發明採用的技術方案包括：
本發明實施例提供了一種倒裝焊接的電學測試方法，包括：
提供第一測試電路板，所述第一測試電路板上設置有複數個彼此電學隔離的第一金屬圖形，
提供第二測試電路板，所述第二測試電路板上設置有複數個彼此電學隔離的第二金屬圖形，
設置沿設定路徑間隔分布的n個金屬焊球，n為正整數，
提供主要由一探針、測試電源、電流和/或電壓測試裝置及另一探針順次串聯形成的測試模塊；
以及，將該n個金屬焊球交替經複數個第一金屬圖形、複數個第二金屬圖形電連接，從而將該n個金屬焊球串聯形成一串聯電路，並將所述的兩個探針分別與所述串聯電路的兩端電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否正常導通；
或者，將該n個金屬焊球與第一測試電路板或第二測試電路板配合，且使任一個金屬焊球僅可與相應的一第一金屬圖形或一第二金屬圖形電性接觸，再將所述的兩個探針分別與第1個金屬焊球、第n個金屬焊球電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否短路。
本發明實施例還提供了一種倒裝焊接的電學測試系統，包括：
第一測試電路板，具有複數個彼此電學隔離的第一金屬圖形，
第二測試電路板，具有複數個彼此電學隔離的第二金屬圖形，
沿設定路徑間隔分布的n個金屬焊球，n為正整數，
主要由一探針、測試電源、電流和/或電壓測試裝置及另一探針順次串聯形成的測試模塊；
當進行導通性測試時，該n個金屬焊球交替經第一金屬圖形、第二金屬圖形電連接而形成一串聯電路，而所述的兩個探針分別與所述串聯電路的首、尾段端電連接而形成一測試電路；
當進行短路測試時，該n個金屬焊球與第一測試電路板或第二測試電路板配合，且任一個金屬焊球僅可與相應的一第一金屬圖形或一第二金屬圖形電性接觸，而所述的兩個探針分別與第1個金屬焊球、第n個金屬焊球電連接而形成一測試電路。
與現有技術相比，本發明的優點包括：本發明提供的測試方法簡單易操作，成本低，使用方便，可以測試倒裝焊工藝以後晶片是夠正常連通，並能夠有效發現存在的短路問題，能夠針對性的改進工藝和提高倒裝焊的質量。
附圖說明
圖1是本發明實施例1中導通性測試設計的圖形結構示意圖；
圖2是本發明實施例1中導通性測試設計的局部放大結構示意圖；
圖3是本發明實施例1中導通性測試設計圖形的細節結構示意圖；
圖4是本發明實施例2中短路測試設計的圖形結構示意圖；
圖5是本發明實施例中第一測試電路板和/或第二測試電路版的導通性和短路測試圖形分布示意圖。
具體實施方式
鑑於現有技術中的不足，本案發明人經長期研究和大量實踐，得以提出本發明的技術方案。如下將對該技術方案、其實施過程及原理等作進一步的解釋說明。
本發明實施例一方面提供了一種倒裝焊接的電學測試方法，包括：
提供第一測試電路板，所述第一測試電路板上設置有複數個彼此電學隔離的第一金屬圖形，
提供第二測試電路板，所述第二測試電路板上設置有複數個彼此電學隔離的第二金屬圖形，
設置沿設定路徑間隔分布的n個金屬焊球，n為正整數，
提供主要由一探針、測試電源、電流和/或電壓測試裝置及另一探針順次串聯形成的測試模塊；
以及，將該n個金屬焊球交替經複數個第一金屬圖形、複數個第二金屬圖形電連接，從而將該n個金屬焊球串聯形成一串聯電路，並將所述的兩個探針分別與所述串聯電路的兩端電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否正常導通；
或者，將該n個金屬焊球與第一測試電路板或第二測試電路板配合，且使任一個金屬焊球僅可與相應的一第一金屬圖形或一第二金屬圖形電性接觸，再將所述的兩個探針分別與第1個金屬焊球、第n個金屬焊球電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否短路。
進一步的，所述方法包括：
將其中的一探針和一第一焊盤電性接觸，所述第一焊盤和僅與第1個金屬焊球電連接的第二金屬圖形電性結合；以及
將另一探針和一第二焊盤電性接觸，所述第二焊盤和僅與第n個金屬焊球電連接的第二金屬圖形電性結合；
所述第一焊盤和第二焊盤均設置在第二測試電路板上。
進一步的，該n個金屬焊球中除第1個金屬焊球和第n個金屬焊球之外的任意一個金屬焊球均同時以表面的不同位點與一第一金屬圖形、一第二金屬圖形電性接觸。
進一步的，所述方法具體包括：
於第一測試電路板上沉積複數個彼此電學隔離的第一金屬圖形，
於第二測試電路板上沉積複數個彼此電學隔離的第二金屬圖形，
於第一測試電路板和/或第二測試電路板沉積介質層，
在第一測試電路板和/或第二測試電路板上對應於焊點和焊盤處加工出窗口，
於焊點位置處沉積金屬焊柱，
使用倒裝焊機進行倒裝焊，以形成包括n個金屬焊球的焊球陣列。
在一些較為具體的實施方案，所述方法包括：至少通過光刻、剝離和電子束蒸發方式，於第一測試電路板、第二測試電路板上沉積第一金屬圖形、第二金屬圖形。
在一些較為具體的實施方案，所述方法包括：至少通過光刻和反應離子刻蝕方式在第一測試電路板和/或第二測試電路板上對應於焊點和焊盤處加工出窗口；
在一些較為具體的實施方案，所述方法包括：至少通過光刻和熱蒸發方式在對應於焊點處進行金屬焊柱的沉積，所述金屬焊柱包括in柱。
進一步的，所述方法包括：若測試電路短路，則判斷倒裝焊接存在質量問題。
本發明實施例的另一個方面還提供了一種倒裝焊接的電學測試系統，包括：
第一測試電路板，具有複數個彼此電學隔離的第一金屬圖形，
第二測試電路板，具有複數個彼此電學隔離的第二金屬圖形，
沿設定路徑間隔分布的n個金屬焊球，n為正整數，
主要由一探針、測試電源、電流和/或電壓測試裝置及另一探針順次串聯形成的測試模塊；
當進行導通性測試時，該n個金屬焊球交替經第一金屬圖形、第二金屬圖形電連接而形成一串聯電路，而所述的兩個探針分別與所述串聯電路的首、尾段端電連接而形成一測試電路；
當進行短路測試時，該n個金屬焊球與第一測試電路板或第二測試電路板配合，且任一個金屬焊球僅可與相應的一第一金屬圖形或一第二金屬圖形電性接觸，而所述的兩個探針分別與第1個金屬焊球、第n個金屬焊球電連接而形成一測試電路。
進一步的，僅與第1個金屬焊球電連接的第一金屬圖形或第二金屬圖形還與設置在第一測試電路板或第二測試電路板上的第一焊盤電性結合，僅與第n個金屬焊球電連接的第一金屬圖形或第二金屬圖形還與設置在第一測試電路板或第二測試電路板上的第二焊盤電性結合，其中一探針與第一焊盤電性接觸，另一探針與第二焊盤電性接觸。
進一步的，所述第一焊盤和第二焊盤均設置在第二測試電路板上，僅與第1個金屬焊球電連接的第二金屬圖形與第一焊盤電性結合，僅與第n個金屬焊球電連接的第二金屬圖形與第二焊盤電性結合。
進一步的，該n個金屬焊球中除第1個金屬焊球和第n個金屬焊球之外的任意一個金屬焊球均同時以表面的不同位點與一第一金屬圖形、一第二金屬圖形電性接觸。
本發明提供的測試方法簡單，成本低，使用方便，可以測試倒裝焊工藝以後晶片是夠正常連通，並能夠有效發現存在的短路問題，能夠針對性的改進工藝和提高倒裝焊的質量。
如下將結合具體實施例對該技術方案、其實施過程及原理等作進一步的解釋說明。
本發明通過製作一對測試電路板，並在其上沉積相對應的金屬圖形以後沉積焊球金屬，鈍化開孔以後進行倒裝焊，並完成測試。
實施例1導通性測試
本實施例涉及對一個電路板上的選定的一條或兩條線路的導通性進行測試。更具體的，參閱圖1所示，本實施例系對一個電路板上的兩條選定線路的a、b點的導通性進行測試(其中，連接測試的路徑可以是若干行/列像素，也可以是某個角落的一串像素，根據需要而定)，相應測試方法如下：
提供主要由一探針、測試電源、電流和/或電壓測試裝置及另一探針順次串聯形成的測試模塊；
提供一對測試電路板(第一測試電路板和第二測試電路板)，並依據業界已知的方案，通過光刻、剝離和電子束蒸發等方式，於第一測試電路板、第二測試電路板上沉積複數個彼此電學隔離的第一金屬圖形、第二金屬圖形(第一金屬圖形亦可稱為上層金屬圖形，第二金屬圖形亦可稱為下層金屬圖形，上層金屬圖形和下層金屬圖形可以是相同或不相同的，並可依據實際需求而設計)。
採用業界已知的方式於第一測試電路板和/或第二測試電路板沉積介質層(如氧化矽或氮化矽等)，
採用業界已知的方式在第一測試電路板和/或第二測試電路板上對應於焊點和焊盤處加工出窗口，
依據業界已知的方案，通過光刻和熱蒸發等方式在對應於焊點處進行in柱的沉積；
依據業界已知的方案，使用倒裝焊機進行倒裝焊，以形成包括n個in球的焊球陣列，n為正整數；
將該n個in球交替經複數個第一金屬圖形、複數個第二金屬圖形電連接(第一金屬圖形和第二金屬圖形與in球的連接方式可參閱圖2所示)，從而將該n個in球串聯形成一串聯電路(參閱圖3所示)，該n個in球中除第1個in球(對應於a點)和第n個in球(對應於b點)之外的任意一個in球均同時以表面的不同位點與一第一金屬圖形、一第二金屬圖形電性接觸，將所述的兩個探針分別與所述串聯電路的兩端電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否正常導通。
實施例2短路測試
本實施例涉及對一個電路板上的選定的一條或多條線路是否存在短路進行測試。其中一種典型的測試圖形如圖4所示。相應的測試方法如下：
提供測試模塊(與實施例1相同)；
提供一測試電路板(可以是第二測試電路板)，其可按照實施例1的方式製作；
將該n個in球與第二測試電路板配合，且使任一個in球僅可與相應的一第二金屬圖形電性接觸，與第一個in球電連接的第二金屬圖形電連接設置第一焊盤，與第n個in球電連接的第二金屬圖形電連接設置有第二焊盤(第一焊盤和第二焊盤同時設置在第二測試電路板上)，再將所述的兩個探針分別與第1個in球、第n個in球電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否短路。
若測試電路短路，則判斷倒裝焊接存在質量問題(例如焊球存在被擠壓變形等缺陷)。此時可以結合x光透視、超聲掃描等手段，可以快速定位問題點，改進工藝。
前述各測試電路板的結構和形式可以依據實際需求而定，其可僅包含用以進行導通性測試的電路結構，也可以僅包含用以進行短路測試的電路結構，當然也可以同時包含這兩種電路結構，例如其形式可以參閱圖5所示。
應當理解，上述實施例僅為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。