CN106653638A - 一种检测半导体封装产品虚焊的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测半导体封装产品虚焊的系统和方法，该系统包括载物台，用于承载待检测的半导体封装产品，其中所述半导体封装产品包括凸块和焊盘；光源，用于产生光线，所述光线能穿透所述半导体封装产品；探测器，用于检测所述光线穿过所述半导体封装产品所形成的图像；图像处理器，用于根据所述凸块在所述图像对应的第一区域与所述焊盘在所述图像对应的第二区域之间的重合度判断所述凸块和所示焊盘之间是否存在虚焊情况，其中若所述重合度小于或等于预设阈值，则所述凸块和所述焊盘之间存在虚焊情况。通过上述方式，本发明能够及时判断半导体封装产品是否有虚焊。

Description

一种检测半导体封装产品虚焊的系统和方法
技术领域
本发明涉及半导体封装领域，特别是涉及一种检测半导体封装产品虚焊的系统和方法。
背景技术
随着集成电路封装密度的提高，传统引线键合技术已经无法满足要求，倒装焊技术由于能够适应集成电路封装密度高的要求，目前得到了广泛的应用。
而在倒装焊技术中半导体封装产品虚焊检查是一个行业难题。在倒装焊过程中很难保证半导体封装产品没有虚焊的情况发生，特别是芯片凸块与基板焊盘刚刚接触又没有焊接到一起的情况更难被发现。目前常用的检查虚焊的方法之一为：倒装焊完之后进行抽检，把芯片从基板上剥离，再在高倍显微镜下进行放大检查，但是这样的操作检验为破坏性检验，检验后的产品只能作报废处理；检查虚焊的方法之二为：待封装产品流到后续测试工序后，经过测试机台的检查，若产品有虚焊则会判断为开路失效，该种方式时效性差，发现虚焊问题时间长，导致封装成本较高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种检测半导体封装产品虚焊的系统和方法，能够及时判断半导体封装产品是否有虚焊。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种检测半导体封装产品虚焊的系统，包括：载物台，用于承载待检测的半导体封装产品，其中所述半导体封装产品包括凸块和焊盘；光源，用于产生光线，所述光线能穿透所述半导体封装产品；探测器，用于检测所述光线穿过所述半导体封装产品所形成的图像；图像处理器，用于根据所述图像判断所述半导体封装产品的所述凸块和所述焊盘之间是否存在虚焊情况。
其中，所述光源包括X射线发生器，所述X射线发生器用于产生X射线，且与所述探测器位于所述载物台的相对两侧。
其中，所述探测器的出光方向或者所述探测器的光轴方向相对所述半导体封装产品的表面倾斜设置。
其中，所述探测器的出光方向或者所述探测器的光轴方向与所述半导体封装产品的表面所成的锐角在10°到50°之间。
其中，所述图像处理器根据所述凸块在所述图像对应的第一区域与所述焊盘在所述图像对应的第二区域之间的重合度判断所述凸块和所示焊盘之间是否存在虚焊情况，其中若所述重合度小于或等于预设阈值，则所述凸块和所述焊盘之间存在虚焊情况。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种检测半导体封装产品虚焊的方法，包括：将待检测半导体封装样品放置到载物台上，其中所述半导体封装样品包括凸块和焊盘；光源产生光线，所述光线穿透所述半导体封装产品；探测器检测所述光线穿过所述半导体封装产品所形成的图像；图像处理器根据所述图像判断所述半导体封装产品的所述凸块和所述焊盘之间是否存在虚焊情况。
其中，所述光源包括X射线发生器，所述X射线发生器用于产生X射线，且与所述探测器位于所述载物台的相对两侧。
其中，所述探测器的出光方向或者所述探测器的光轴方向相对所述半导体封装产品的表面倾斜设置。
其中，所述探测器的出光方向或者所述探测器的光轴方向与所述半导体封装产品的表面所成的锐角在10°到50°之间。
其中，所述图像处理器根据所述图像判断所述半导体封装产品的所述凸块和所述焊盘之间是否存在虚焊情况包括：所述图像处理器根据所述凸块在所述图像对应的第一区域与所述焊盘在所述图像对应的第二区域之间的重合度判断所述凸块和所示焊盘之间是否存在虚焊情况，其中若所述重合度小于或等于预设阈值，则所述凸块和所述焊盘之间存在虚焊情况。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明利用光源产生的光线穿透待检测的半导体封装产品，探测器检测穿过所述半导体封装产品的光线并将其转化为图像，图像处理器根据图像判断是否有虚焊的情况；本发明所采用的方式无需破坏待检测的半导体封装产品，且在半导体封装产品回流焊完成时即可进行检测，能够及早发现是否有虚焊的问题，大大提升产品的良率，降低封装成本及周期。
附图说明
图1是本发明检测半导体封装产品虚焊的系统一实施方式的结构示意图；
图2是探测器的出光方向或者探测器的光轴方向与半导体封装产品的表面所成的角度在低于10°和高于50°探测到的两种图像；
图3是图1中探测器检测到的半导体封装样品的图像；
图4是本发明检测半导体封装产品虚焊的方法一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1为本发明检测半导体封装产品虚焊的系统一实施方式的结构示意图，该系统包括：
载物台10，用于承载待检测的半导体封装产品12，其中半导体封装产品12包括凸块120和焊盘122，图1中仅是示意的标出一个；本实施例中，芯片124采用倒装焊技术，即芯片124的有源区面向基板126，通过芯片124上呈阵列排列的焊料凸块120实现芯片124与基板126上对应的焊盘122互连。目前，采用倒装焊技术的半导体封装技术包括FC封装、FC-BGA封装等。需要说明的是，半导体封装产品12在载物台10上自由放置时，若位置不能固定，此时则需要借助固定工具，如夹具等将其位置固定，本发明对是否需要固定工具及固定工具的类型不做限定。
光源14，用于产生光线，光线能穿透半导体封装产品12；在一个应用场景中，请继续参阅图1，光源14包括X射线发生器14a，X射线发生器14a用于产生X射线；X射线的产生过程是高压源140使得钨丝142发热，钨丝142加热到高温后其内部的钨原子的电子逸出，在高温钨丝142周围形成电子云，电子云在阳极144和阴极146之间的电压差的作用下,从钨丝142向靶148运动,并且速度越来越快；在这个过程中,电子云被聚焦线圈141聚焦形成电子束143,电子束143通过高电压区145获得能量及速度，电子束143轰击靶148产生电子能量，超过98％能量转为热量并通过阳极144发散，小于2％的能量转化为X射线，X射线穿透半导体封装样品12。需要说明的是，在其他实施例中，也可采用其他能穿透物体的光源，如γ射线等，出于经济及实用因素考虑，一般采用X射线发生器14a。
探测器16，用于检测光线穿过半导体封装产品12所形成的图像，探测器16与光源14位于载物台10的相对两侧。与上述X射线发生器对应，本实施例中探测器16为X射线探测器。X射线会被物体吸收，不同材料不同厚度的物体吸收X射线能力不一样，利用一个X射线探测器感应各部位的X射线强度，将X射线强度变化转化为黑白图片输出。需要注意的是，探测器16的出光方向或者探测器16的光轴方向相对于半导体封装产品12的表面倾斜设置，在一个应用场景中，探测器16的出光方向或者探测器16的光轴方向与半导体封装产品12的表面所成的锐角在10°到50°之间。这是考虑到，若角度小于10°，不管凸块120与焊盘122是否焊接成功，探测器16所呈现的图像均为类似图2(a)中所示，即大环套小环的情况，无法明显区分虚焊与未虚焊的情况；若角度大于50°，尽管凸块120与焊盘122焊接成功，探测器16所呈现的图像均为类似图2(b)中所示，无法明显区分虚焊与未虚焊的情况。
图像处理器18，用于根据图像判断半导体封装产品12的凸块120和焊盘122之间是否存在虚焊情况；图像处理器18根据凸块120在图像对应的第一区域与焊盘122在图像对应的第二区域之间的重合度判断凸块120和所示焊盘122之间是否存在虚焊情况，其中若重合度小于或等于预设阈值，则凸块120和焊盘122之间存在虚焊情况。需要知道的是，图像处理器16可为实际计算机处理器，也可为人工识图判别，本发明对此不作限定。
在一个实际应用场景中，请同时参阅图1和图3，图3为图1中探测器检测到的半导体封装样品的图像，图3中图像从左至右对应图1中半导体封装样品从左至右的顺序。探测器16的出光方向或者探测器16的光轴方向相对于半导体封装产品12的表面呈45°锐角设置，探测器16和X射线发生器14a分别位于载物台10的上下两面，半导体封装产品12位于载物台10上表面。半导体封装样品每一凸块在图像上对应的第一区域与其焊接的焊盘在图像对应的第二区域的重合度y的计算方法为：y＝(第一区域与第二区域重合的面积)/(第一区域与第二区域共同组成的面积)；首先预设重合度y的阈值范围为50％，经计算半导体封装产品最左边凸块与焊盘的重合度为85％，中间凸块与焊盘的重合度为75％，最右边凸块与焊盘的重合度为0，将上述结果与阈值范围比较，只要有一个凸块与焊盘的重合度低于阈值范围，该半导体封装产品即存在虚焊的情况，即上述半导体封装产品虚焊，且是最右边的凸块与焊盘存在虚焊。通过上述系统，可以准确快速的判断出半导体封装产品是否存在虚焊以及虚焊的位置。
请参阅图4，图4为本发明检测半导体封装产品虚焊的方法一实施方式的流程示意图，该方法包括以下步骤：
S401将待检测半导体封装样品放置到载物台上，其中半导体封装样品包括凸块和焊盘；
S402：光源产生光线，光线穿透半导体封装产品；
S403：探测器检测光线穿过半导体封装产品所形成的图像；
S404：图像处理器根据图像判断半导体封装产品的凸块和焊盘之间是否存在虚焊情况。
其中，上述步骤中光源、探测器、图像处理器的结构与上述实施例中相同，在此不再赘述。另外根据图像判断半导体封装产品的凸块和焊盘之间是否存在虚焊情况的具体方法也与上述实施例中的相同，在此不再赘述。
总而言之，区别于现有技术的情况，本发明利用光源产生的光线穿透待检测的半导体封装产品，探测器检测穿过半导体封装产品的光线并将其转化为图像，图像处理器根据图像判断是否有虚焊的情况；本发明所采用的方式无需破坏待检测的半导体封装产品，且在半导体封装产品回流焊完成时即可进行检测，能够及早发现是否有虚焊的问题，大大提升产品的良率，降低封装成本及周期。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种检测半导体封装产品虚焊的系统，其特征在于，包括：
载物台，用于承载待检测的半导体封装产品，其中所述半导体封装产品包括凸块和焊盘；
光源，用于产生光线，所述光线能穿透所述半导体封装产品；
探测器，用于检测所述光线穿过所述半导体封装产品所形成的图像；
图像处理器，用于根据所述图像判断所述半导体封装产品的所述凸块和所述焊盘之间是否存在虚焊情况。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源包括X射线发生器，所述X射线发生器用于产生X射线，且与所述探测器位于所述载物台的相对两侧。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测器的出光方向或者所述探测器的光轴方向相对所述半导体封装产品的表面倾斜设置。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述探测器的出光方向或者所述探测器的光轴方向与所述半导体封装产品的表面所成的锐角在10°到50°之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述图像处理器根据所述凸块在所述图像对应的第一区域与所述焊盘在所述图像对应的第二区域之间的重合度判断所述凸块和所示焊盘之间是否存在虚焊情况，其中若所述重合度小于或等于预设阈值，则所述凸块和所述焊盘之间存在虚焊情况。
6.一种检测半导体封装产品虚焊的方法，其特征在于，包括：
将待检测半导体封装样品放置到载物台上，其中所述半导体封装样品包括凸块和焊盘；
光源产生光线，所述光线穿透所述半导体封装产品；
探测器检测所述光线穿过所述半导体封装产品所形成的图像；
图像处理器根据所述图像判断所述半导体封装产品的所述凸块和所述焊盘之间是否存在虚焊情况。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述光源包括X射线发生器，所述X射线发生器用于产生X射线，且与所述探测器位于所述载物台的相对两侧。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述探测器的出光方向或者所述探测器的光轴方向相对所述半导体封装产品的表面倾斜设置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述探测器的出光方向或者所述探测器的光轴方向与所述半导体封装产品的表面所成的锐角在10°到50°之间。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述图像处理器根据所述图像判断所述半导体封装产品的所述凸块和所述焊盘之间是否存在虚焊情况包括：
所述图像处理器根据所述凸块在所述图像对应的第一区域与所述焊盘在所述图像对应的第二区域之间的重合度判断所述凸块和所示焊盘之间是否存在虚焊情况，其中若所述重合度小于或等于预设阈值，则所述凸块和所述焊盘之间存在虚焊情况。
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