芯片粘接空洞的超声检测工艺研究

基于超声检测原理,提出一套针对芯片粘接空洞的超声检测工艺,并通过理论分析与试验结果进行检测工艺适用性的验证,为利用超声检测手段检测和评价芯片粘接质量提供保证。

热循环加载条件下有空洞芯片粘接层应力分析

建立芯片、有空洞粘接层和基板有限元应力分析模型,在热循环加载条件下研究粘接层厚度、空洞面积和空洞位置对粘接层中应力的影响;采用正交设计法设计25种不同粘接剂厚度、空洞面积和空洞位置组合的粘接层,进行有限元分析,得出25组粘接层中的应力数据并进行方差分析。结果表明:空洞位于四边角处时粘接层中应力最小;粘接层中应力随粘接剂厚度的增加而下降;粘接层中应力先随空洞面积增加而下降,但空洞面积增加到一定程度后,粘接层中的应力又有所增大;在置信度为95%时,粘接剂厚度和空洞位置对粘接层中的应力有显著影响,而空洞面积对应力无显著影响,显著性排序由大到小依次为粘结剂厚度、空洞位置和空洞面积。

粘接层空洞对功率芯片热阻的影响

采用有限元数值模拟方法,建立金氧半场效晶体管(MOSFET)三维有限元模型,定义不同大小和位置的粘接层空洞模型,对器件通电状态下的温度场进行计算,讨论空洞对于热阻的影响。有限元仿真结果表明,随着芯片粘接层空洞越大,器件热阻随之增大,在低空洞率下,热阻增加缓慢,高空洞率下,热阻增加更明显;总空洞率一致时,不同位置空洞对应器件热阻的关系为中心空洞>拐角空洞>阵列空洞。采用双界面法对含有空洞缺陷的器件进行了热阻测试,将试验数据修正仿真结果,获得准确的空洞-热阻曲线,对于芯片粘接空洞工艺控制提供理论参考。