專利名稱：一種封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝的應(yīng)力檢測(cè)，尤其涉及一種封裝器件再布線結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，微電子器件越來越向微型化、高集成、多功能方向發(fā)展，與此相應(yīng)，電子封裝技術(shù)也不斷進(jìn)行革新，一方面從工藝上開發(fā)小尺寸、高密度的封裝形式，另一方面也必須要滿足器件可靠性的要求。其中，在外載作用下，封裝器件中的應(yīng)力是對(duì)封裝器件的可靠性評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。再布線是高密度的封裝技術(shù)中必不可少的工藝，其應(yīng)用較廣泛。例如用于對(duì)晶圓片級(jí)芯片尺寸封裝(Wafer Level Chip Scale Packaging,簡稱WLCSP)中微凸點(diǎn)陣列的重排布及對(duì)娃通孔(Through-Silicon-Via,簡稱TSV)轉(zhuǎn)接板中微小間距連接點(diǎn)的分散重布置等。而再布線層(Redistribution layer,簡稱RDL)是封裝器件中電性連接的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，倘若封裝器件中再布線層的應(yīng)力過大，就可能造成再布線層引線破壞，導(dǎo)致其斷裂而無法實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。所以，RDL中應(yīng)力的檢測(cè)是封裝中應(yīng)力檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)。目前，用于獲得封裝結(jié)構(gòu)中應(yīng)力的方法主要有有限元計(jì)算分析及實(shí)驗(yàn)檢測(cè)兩大類。然而，有限元計(jì)算分析對(duì)合理的模型及準(zhǔn)確的材料參數(shù)有很高的要求，其因復(fù)雜和繁瑣而不被普遍適用。實(shí)驗(yàn)檢測(cè)包括多種方法，例如:埋置應(yīng)力/應(yīng)變傳感器檢測(cè)法、用X射線(X-Ray)檢測(cè)材料晶格變化獲得應(yīng)力的方法、全釋放法、盲孔法、應(yīng)力疊加的壓痕法、電子散斑等光學(xué)方法測(cè)量法等。其中，全釋放法、盲孔法、應(yīng)力疊加的壓痕法、電子散斑等光學(xué)方法測(cè)量法屬于破壞或局部破壞的檢測(cè)方法，不能測(cè)器件內(nèi)部，因而均不適合直接用于檢測(cè)封裝器件內(nèi)部的應(yīng)力。而埋置應(yīng)力/應(yīng)變傳感器檢測(cè)法成本較高，不易與封裝制程兼容，且檢測(cè)周期較長，因而，亦不被普遍適用。然而，X-Ray檢測(cè)材料晶格變化的方法在檢測(cè)過程中不損壞樣品，屬于無損檢測(cè)，可以被人們廣泛適用于RDL的應(yīng)力檢測(cè)。但是，傳統(tǒng)的X-Ray檢測(cè)方法對(duì)材料特性和樣品表面狀態(tài)依賴大，對(duì)于具有多種材料的高密度封裝器件的RDL來說，難以確保檢測(cè)精度。因此，有必要提供一種新的應(yīng)力檢測(cè)方法來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損壞封裝結(jié)構(gòu)、且精度較高的檢測(cè)封裝器件應(yīng)力的方法。本發(fā)明通過這樣的技術(shù)方案解決上述的技術(shù)問題:一種封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法，其方法包括以下步驟:步驟SOOl:提供封裝器件的再布線層，修改再布線層的模板以實(shí)現(xiàn)孔洞結(jié)構(gòu)；步驟S002:修改模板后，制備再布線層時(shí)可同時(shí)制備出若干孔洞，記錄孔洞的尺寸和形狀；
步驟S003:對(duì)所述封裝器件施加熱或機(jī)械外載荷，內(nèi)部孔洞結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變形；步驟S004:利用X射線檢測(cè)所述孔洞的變形大小，并通過分析孔洞的變形量而獲得封裝器件的再布線層中所受的應(yīng)力大小。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，修改制備再布線層的模板，在再布線層同時(shí)制備出若干孔洞。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述再布線層設(shè)有導(dǎo)電區(qū)和非導(dǎo)電區(qū)，所述孔洞設(shè)置于導(dǎo)電區(qū)內(nèi)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述再布線層設(shè)有導(dǎo)電區(qū)和非導(dǎo)電區(qū)，所述孔洞設(shè)置于非導(dǎo)電區(qū)內(nèi)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述孔洞設(shè)置于封裝器件的再布線層的邊角處或周緣處。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述孔洞呈圓形或方形等規(guī)則的幾何圖形。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述孔洞貫穿再布線層的上下表面。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明通過在再布線層上制備規(guī)則孔洞，再利用X-Ray檢測(cè)孔洞的變化，進(jìn)而得出封裝器件的再布線層的孔洞周圍所受的應(yīng)力大小。通過這種高精度的無損檢測(cè)，就可以在不損壞樣品的基礎(chǔ)上，利于改進(jìn)器件設(shè)計(jì)，或?qū)?shí)際器件歷經(jīng)不同載荷后的內(nèi)部應(yīng)力變化進(jìn)行監(jiān)控。此外，該方法還具有與封裝工藝相容、成本低，檢測(cè)速度快的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法的第一個(gè)實(shí)施例提供的RDL結(jié)構(gòu)的平面示意圖；圖3為本發(fā)明封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法的第一個(gè)實(shí)施例提供的RDL結(jié)構(gòu)的A-A’截面示意圖；圖4為本發(fā)明封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法的第二個(gè)實(shí)施例提供的RDL結(jié)構(gòu)的平面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的檢測(cè)方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供一種帶規(guī)則空洞形狀的RDL結(jié)構(gòu)，通過X-Ray檢測(cè)孔洞結(jié)構(gòu)的變形，進(jìn)而得到應(yīng)力大小。從而可了解RDL及其周圍的應(yīng)力狀況，有助于改進(jìn)器件設(shè)計(jì)，或者對(duì)實(shí)際器件歷經(jīng)不同載荷后的內(nèi)部應(yīng)力變化進(jìn)行監(jiān)控。如圖1所示，一種封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法，其包括以下步驟:步驟SOOl:提供封裝器件的再布線層10，修改再布線層的模板以實(shí)現(xiàn)孔洞結(jié)構(gòu)11;步驟S002:修改模板后，制備再布線層時(shí)可同時(shí)制備出若干孔洞12，記錄孔洞的尺寸和形狀13 ；
步驟S003:對(duì)所述封裝器件施加熱或機(jī)械外載荷F，再布線層的內(nèi)部孔洞結(jié)構(gòu)將
產(chǎn)生變形；步驟S004:利用X射線檢測(cè)所述孔洞的變形大小，并通過分析孔洞的變形量14，進(jìn)而獲得封裝器件的再布線層中所受的應(yīng)力大小。圖2和圖3為本發(fā)明封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法的第一個(gè)實(shí)施例提供的再布線層RDL結(jié)構(gòu)100，再布線層100上設(shè)有導(dǎo)電區(qū)101和非導(dǎo)電區(qū)102，導(dǎo)電區(qū)101上設(shè)有微凸點(diǎn)103和與微凸點(diǎn)103電連接的微焊點(diǎn)104。通過修改模板使孔洞105形成于導(dǎo)電區(qū)101上，即在再布線層100的導(dǎo)線區(qū)域上。如此，可以檢測(cè)出導(dǎo)線區(qū)孔洞105處的應(yīng)力情況。優(yōu)選的，孔洞105貫穿再布線層100的上下表面，且孔洞105為圓形或方形等規(guī)則的幾何圖形。為了不影響RDL的功能，圓孔直徑不超過RDL層寬度的一半。圖4所示為本發(fā)明封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法的第二個(gè)實(shí)施例提供的RDL結(jié)構(gòu)100'，與第一個(gè)實(shí)施例不同的是，通過修改RDL的模板，使孔洞105'形成于非導(dǎo)電區(qū)102上。為了與布線工藝兼容，需在RDL的非導(dǎo)電區(qū)102上設(shè)置一層金屬層106，進(jìn)而在金屬層106上制備出孔洞105'。該孔洞105'可以設(shè)置于器件的周緣處，也可以設(shè)置在器件的邊角處。該設(shè)計(jì)既可以避免對(duì)封裝器件功能的影響，又可以檢測(cè)出封裝器件邊緣或轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力大小。綜上所述，本發(fā)明公布一種檢測(cè)電子封裝器件內(nèi)部應(yīng)力的方法，在封裝器件的再布線層(RDL)工藝中制備規(guī)則形狀的空洞結(jié)構(gòu)，然后通過X射線(X-Ray)檢測(cè)封裝器件內(nèi)部規(guī)則形狀的變形，進(jìn)而分析得到內(nèi)部應(yīng)力。該方法屬于無損檢測(cè)，與封裝工藝兼容，成本低，速度快，對(duì)封裝器件功能無影響。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)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(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟SOOl:提供封裝器件的再布線層，修改再布線層的模板以實(shí)現(xiàn)孔洞結(jié)構(gòu)； 步驟S002:修改模板后，制備再布線層時(shí)可同時(shí)制備出若干孔洞，記錄孔洞的尺寸和形狀； 步驟S003:對(duì)所述封裝器件施加熱或機(jī)械外載荷，內(nèi)部孔洞結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變形； 步驟S004:利用X射線檢測(cè)所述孔洞的變形大小，并通過分析孔洞的變形量而獲得封裝器件的再布線層中所受的應(yīng)力大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法，其特征在于:修改制備再布線層的模板，在再布線層同時(shí)制備出若干孔洞。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法，其特征在于:所述再布線層設(shè)有導(dǎo)電區(qū)和非導(dǎo)電區(qū)，所述孔洞設(shè)置于導(dǎo)電區(qū)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法，其特征在于:所述再布線層設(shè)有導(dǎo)電區(qū)和非導(dǎo)電區(qū)，所述孔洞設(shè)置于非導(dǎo)電區(qū)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法，其特征在于:所述孔洞設(shè)置于封裝器件的再布線層的邊角處或周緣處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的一種封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法，其特征在于:所述孔洞呈圓形或方形等規(guī)則的幾何圖形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種封裝器件的應(yīng)力檢測(cè)方法，其特征在于:所述孔洞貫穿再布線層的上下表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢測(cè)電子封裝器件內(nèi)部應(yīng)力的方法，在封裝再布線層(RDL)工藝中制備規(guī)則形狀的孔洞結(jié)構(gòu)，然后通過X射線(X-Ray)檢測(cè)封裝器件內(nèi)部規(guī)則形狀孔洞結(jié)構(gòu)的變形，進(jìn)而分析得到內(nèi)部應(yīng)力。該方法屬于無損檢測(cè)，與封裝工藝兼容，成本低，速度快，對(duì)封裝器件功能無損害，且檢測(cè)精度高，可被廣泛適用。
文檔編號(hào)G01L1/25GK103185650SQ201110458129
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者王珺, 龐鈞文 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)