一种裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量方法及装置转让专利
申请号 : CN201911181802.6
文献号 : CN110716089B
文献日 : 2021-08-20
发明人 : 林文海 , 刘振华 , 林传文 , 卫春祥 , 池凌宏
申请人 : 合肥学院
摘要 :
权利要求 :
1.一种裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量装置,其特征在于,主要由焊盘板、焊盘、导电胶层、导电小片以及互联金属丝构成;焊盘板正面有阵列排布的多个导电材质制成的焊盘,背面为不导电材质,每个焊盘在焊盘板上处于相互电绝缘状态;导电小片通过导电胶层粘接在焊盘上,一个焊盘、导电胶层和导电小片组成一个测量单元;第一金属丝将一个测量单元中的导电小片一端与相邻一个测量单元的焊盘连接,第二金属丝将本测量单元中该导电小片的另一端与其下方的焊盘连接,依次重复;通过互联金属丝将多个阵列排布的测量单元依次串联来构建测量电路。
2.如权利要求1所述的裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量装置,其特征在于,所述焊盘板主体非导电材质为印制板、LTCC陶瓷板、聚四氟乙烯板或微波介质复合基板。
3.如权利要求1所述的裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量装置,其特征在于,所述焊盘材质为烧结金、镀金或镀铝,焊盘面积比导电小片大,在粘贴完导电小片后焊盘上至少两面能露出导电面积以供金属丝连接或毫欧表探针接触。
4.如权利要求1所述的裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量装置,其特征在于,所述
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导电小片为镀金金属片、镀金石墨片或镀铝金属片,面积为0.5mm‑25mm ,厚度为0.05mm‑
1mm。
5.如权利要求1所述的裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量装置,其特征在于,所述导电胶层的构筑方法为将未固化待测导电胶均匀涂在若干个焊盘上,比导电小片面积稍大,在依次粘贴完导电小片后,使用与裸芯片粘接相同的下压力对所有导电小片进行整体按压,粘接完毕后导电小片底部至少三面能露出导电胶,最后通过烘烤将导电胶固化形成导电胶层。
6.如权利要求1所述的裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量装置,其特征在于,所述金属丝的材质为金或铝,呈圆形或带状,圆形直径范围为10μm‑100μm,带状横截面范围为80
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μm‑1mm。
7.利用如权利要求1所述装置快速准确测量裸芯片粘接用导电胶电阻的方法,其特征在于,步骤为:
(1)将焊盘板有焊盘一面朝上,在焊盘上按纵向或横向排列顺序依次居中点涂导电胶,点涂大小为比导电小片面积稍大,并在两侧分别留出键合间隙;
(2)将导电小片逐一贴装至焊盘板上点涂导电胶处,粘贴完导电小片后,使用与裸芯片粘接相同的下压力对所有导电小片进行整体按压,粘接完毕后目检确认导电小片底部至少三面能露出导电胶后,送入烘箱完成导电胶固化;
(3)将完成导电胶固化的焊盘板从烘箱中取出,从每个导电小片上表面的一端向与相邻焊盘接近该导电小片的一端的预留键合间隙处各跨接键合若干根键合丝或键合带,再从焊盘的该处键合若干根键合丝或键合带至这个焊盘上的导电小片顶端靠近处,依次重复,形成不经过导电胶层的串联导电通路;
(4)用毫欧表一个探针置于导电通路远离其他粘接导电小片的焊盘一端,用另一端逐一顺序测量各个导电小片中央,读电阻值并填入记录表;
(5)挑断或移除所有从焊盘向该焊盘上方的导电小片上键合的键合丝或键合带,仅留下跨接导电小片与相邻焊盘上的键合丝或键合带,形成经过导电胶层的串联导电通路;用毫欧表一个探针置于导电通路远离其他粘接导电小片的一端,用另一端逐一顺序测量各个导电小片中央,读电阻值并填入记录表;
(6)以步骤(4)中测量出的包括全部测量单元的电阻为测试系统总基线电阻,以步骤(5)中测量出的包括全部测量单元的电阻为测试系统加导电胶层的总电阻;以后者减去前者,再除以参与测试的测量单元导电胶层的数量,即得到平均每个测量单元中导电胶层在导电小片粘接方向的平均电阻,该值可近似认为与实际裸芯片粘接时导电胶层的电阻相等。
说明书 :
一种裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量方法及装置
技术领域
背景技术
用,越来越要求电子产品要具有量产能力强、低成本、高性能、高可靠、轻小型化等特点。导
电胶在微电子的核心——裸芯片的贴装方面具备界面润湿性能好、工艺线条细、工艺步骤
简单、无需清洗等优势,成为产品进入量产阶段后的首选导电粘接材料;近年来,随着雷达
电子向着阵列化发展和商用通讯芯片朝着5G发展,裸芯片的工作频率进一步提高,它的底
部接地电阻对性能的影响越发明显,研究者希望获得不同品种、不同工艺条件、不同界面条
件或其他研究变量发生改变时导电胶层的电阻,而传统的导电胶电阻测试标准包括
《QJ1523‑1988导电胶电阻率测试方法》、《GB/T 15662‑1995导电、防静电塑料体积电阻率测
试方法》、《GB/T 15738‑2008导电和抗静电纤维增强塑料电阻率试验方法》中测试对象一般
都是较大体积的导电胶,实际操作时测试制样面积较大,测量电阻时正负极间某个截断面
出现制样不均匀即可能对总电阻产生严重影响,且在厚度较薄时一致性难以保证,测量精
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确度也严重影响最终电阻的计算、且最新型的导电胶的电阻往往在10 ‑10 Ω·cm数量
级,测量系统的电阻无法扣除时往往造成比较大的误差。
级的差距,而一次制备多个样品,分别进行导电胶电阻测量时一致性和重复性差等问题同
样干扰了对导电胶和粘接工艺的导电性评价,故对新的针对裸芯片粘接工艺条件下的导电
胶快速准确测量的方法的需求迫在眉睫。
发明内容
三个方面的改进来实现了精确测量:1.与裸芯片粘接工艺条件相同的测量电路来减少测量
系统与实际应用系统的设计差异导致的误差;2.通过互联丝的连接与断开的设计来实现了
系统基线电阻的扣除;3.通过对串联系统中多个点的逐一测量,用测量数据的叠加和相互
验证来减少误差。
有阵列排布的多个焊盘,背面为不导电材质,每个焊盘在焊盘板上处于相互电绝缘状态;导
电小片通过导电胶层粘接在焊盘上,一个焊盘、导电胶层和导电小片组成一个测量单元;第
一金属丝将一个测量单元中的导电小片一端与相邻一个测量单元的焊盘连接,第二金属丝
将本测量单元中该导电小片的另一端与其下方的焊盘连接,依次重复;通过互联金属丝将
多个阵列排布的测量单元依次串联来构建测量电路。
至少三面能露出导电胶后,送入烘箱完成导电胶固化;
再从焊盘的该处键合若干根键合丝或键合带至这个焊盘上的导电小片顶端靠近处,依次重
复,形成不经过导电胶层的串联导电通路;
路;用毫欧表一个探针置于导电通路远离其他粘接导电小片的一端,用另一端逐一顺序测
量各个导电小片中央,读电阻值并填入记录表;
前者,再除以参与测试的测量单元导电胶层的数量,即得到平均每个测量单元中导电胶层
在导电小片粘接方向的平均电阻,该值可近似认为与实际裸芯片粘接时导电胶层的电阻相
等。
总电阻,再扣除基线电阻从而获得准确的导电胶层电阻。本发明在微电子装联领域实现测
试与实际电路一致性高,装置结构简单,工艺可实现性强。与现有技术相比,本发明的有益
效果表现在:
测试方法中导电胶层的面积、厚度、固化界面等与实际裸芯片粘接差异较大的问题,避免了
在这些环节中造成的测量系统与实际应用系统的设计差异导致的误差。
的精度。
求平均值和做电阻分布图的方式来进一步精确评价导电胶层的导电性能。
附图说明
具体实施方式
焊盘2,其背面为不导电材质,每个焊盘2在焊盘板1上处于相互电绝缘状态。导电小片3通过
导电胶层4粘接在焊盘2上,一个焊盘2、导电胶层4和导电小片3组成一个测量单元。
基线电阻的测量是用第一金属丝6将一个测量单元中的导电小片3一端与相邻一个测量单
元的焊盘2连接,再用第二金属丝5将本测量单元中该导电小片3的另一端与其下方的焊盘2
连接,依次重复,从而形成不过导电胶层4的串联电路,通过依次测出每个“导电小片‑焊盘‑
互联金属丝”体系的总电阻,即为基线电阻。总电阻测试串联电路在测量基线电阻完毕后,
挑断或移除所有导电小片3另一端与其下方的焊盘2连接的第二金属丝5,从而形成过导电
胶层4的串联电路,再依次测出每个“导电小片‑导电胶层‑焊盘‑互联金属丝”体系的电阻,
作为待测总电阻。
算导电胶层间的阻值差异,继而实现裸芯片粘接用导电胶电阻的快速准确测量。
或铝丝等金属丝键合的导电材质的一种或多种复合。所述焊盘可为方形或异形焊盘,单元
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面积比导电小片大,在粘贴完导电小片后焊盘上至少两面能露出各0.3mm或更多的导电面
积以供键合丝连接或毫欧表探针接触。
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形状的薄片,面积为0.5mm‑25mm,厚度为0.05mm‑1mm。
进行整体按压,粘接完毕后导电小片底部至少三面能露出导电胶,满足国军标548B裸芯片
粘接的外观要求,最后通过烘烤将导电胶固化形成导电胶层,导电胶层厚度一般低于
0.2mm。由于构筑的导电胶层状态与裸芯片粘接工艺中的导电胶层基本相同,因此本发明改
进了其他测试方法中导电胶层的面积、厚度、固化界面等与实际裸芯片粘接差异较大的问
题,避免了在这些环节中造成的测量系统与实际应用系统的设计差异导致的误差。
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80μm‑1mm。
至少三面能露出导电胶后,送入烘箱完成导电胶固化。
再从焊盘的该处键合若干根键合丝或键合带至这个焊盘上的导电小片顶端靠近处,依次重
复,形成不经过导电胶层的串联导电通路。
路。用毫欧表一个探针置于导电通路远离其他粘接导电小片的一端,用另一端逐一顺序测
量各个导电小片中央,读电阻值并填入记录表。
前者,再除以参与测试的测量单元导电胶层的数量,即得到平均每个测量单元中导电胶层
在导电小片粘接方向的平均电阻,该值可近似认为与实际裸芯片粘接时导电胶层的电阻相
等。
属丝5、导电小片与相邻焊盘连接的第一金属丝6组成。
5.0mm,为烧结金材质,焊盘间纵向间距为2mm,横向间距也为2mm。导电胶层固化后厚度约为
0.02mm‑0.04mm。互联金属丝为直径25μm的金丝。
片底部至少三面能露出导电胶后,送入烘箱完成导电胶固化。
该处键合2根键合丝至这个焊盘上的导电小片顶端靠近处,依次重复,形成不经过导电胶层
的“导电小片‑焊盘‑互联金属丝”体系串联导电通路。
丝”串联导电通路。用毫欧表一个探针置于导电通路远离其他粘接导电小片的一端,用另一
端逐一顺序测量导电小片中央,读电阻值并填入记录表,作为体系+导电胶层电阻。
前者,再除以参与测试的测量单元导电胶层的数量,即得到平均每个测量单元中导电胶层
在导电小片粘接方向的平均电阻,该值可近似认为与实际裸芯片粘接时导电胶层的电阻相
等。
与裸芯片粘接工艺条件一致,导电小片和焊盘板可克服裸芯片粘接时电阻测量不便的弱
点,利用其串联多组模拟粘接单元的特点,在导电胶层电阻测量时可通过多组单元测量求
均值的方法减少单次测量的波动性;另外可通过改变金丝互联方式形成测试系统基线电
阻,通过扣除基线电阻的方式进一步得到准确的胶层电阻。该发明与实际电路一致性高、结
构简单、工艺可实现性强,适用于微电子装联领域。
电胶层串联电通路的连接方式。