CN109387771B - 用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的夹具及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的夹具及试验方法，所述夹具包括固定座和连接片，所述固定座上开设有容纳槽，被测半导体集成电路和所述连接片设置在所述容纳槽内，所述固定座与粒子碰撞噪声试验的振动冲击台连接固定的状态下，所述连接片的一个侧面与所述振动冲击台相贴合，所述连接片的另一个侧面与所述半导体集成电路的芯腔面相贴合。基于本发明的夹具及试验方法，可以使芯腔面向上封装的陶瓷针栅阵列半导体集成电路进行PIND试验时，提高该类器件封装内腔多余颗粒的检测准确率，保证试验结果的准确性。

Description

用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的夹具及试验方法

技术领域

本发明涉及电子器件测试技术领域，具体涉及陶瓷针栅阵列半导体集成电路的粒子碰撞噪声试验的试验过程，尤其涉及一种用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的夹具。本发明还涉及一种用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的试验方法。

背景技术

粒子碰撞噪声试验(PIND：Particle Impact Noise Detection)的原理是通过高加速度冲击激活被测器件中的多余粒子，使其形成游离状态，然后再施加一定频率和加速度的振动，使游离的粒子与器件内壁发生碰撞，经由传感器转换成电压及声音信号输出，从而判断多余粒子是否存在，该试验广泛应用于气密封电子器件的筛选试验、鉴定检验，是一种非破坏性试验。

微电子器件按国军标GJB548B-2005方法2020进行粒子碰撞噪声试验时，大多数类型的微电子器件将借助于粘附剂直接装在换能器上，为了获得最大的灵敏度，应使元器件的最大扁平表面对着换能器，并将其安装在换能器的中心位置或轴线上。如果元器件具有一个以上的较大表面，则选取其中最薄或厚度最均匀的一面朝向换能器。例如，扁平封装应倒放在换能器上(如果将元器件的基板朝下安装，信号须通过较厚的底座或基板传到换能器导致信号损失)。对小的轴向引线、圆柱体状的元器件应使它们的轴线成水平安装，使圆柱体的侧面对着换能器。

也就是说半导体集成电路进行PIND时应选取最薄或厚度均匀的一面(Y1方向)朝向换能器，但陶瓷针栅阵列半导体集成电路分为芯腔面向上及芯腔面向下的两种结构形式，而对于芯腔面向上封装的陶瓷针栅阵列半导体集成电路，由于管脚与芯腔面同向，所以目前该类器件只能按Y2(与Y1的方向相反)方向进行安装，但器件的基体底部的热沉比盖板厚，导致在规定的频率下可能不能有效激活器件内腔的多余颗粒，尤其是非金属多余物，从而导致存在可靠性风险隐患，经常发生试验结果的漏判或误判的情况。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述存在的至少一个问题，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种用于半导体集成电路PIND的夹具包括固定座和连接片，所述固定座上开设有容纳槽，被测半导体集成电路和所述连接片设置在所述容纳槽内，所述固定座与粒子碰撞噪声试验的振动冲击台连接固定的状态下，所述连接片的一个侧面与所述振动冲击台相贴合，所述连接片的另一个侧面与所述半导体集成电路的芯腔面相贴合。

优选地，所述固定座包括底板、第一L型臂和第二L型臂，所述第一L型臂和所述第二L型臂间隔固接于所述底板的同一侧面上，所述第一L型臂的折弯方向与所述第二L型臂的折弯方向相向，所述第一L型臂、所述第二L型臂和所述底板形成所述容纳槽。

优选地，所述第一L型臂包括彼此连接的第一竖直部和第一水平部，所述第一竖直部与所述底板垂直固接；

所述第二L型臂包括彼此连接的第二竖直部和第二水平部，所述第二竖直部与所述底板垂直固接；

所述第一竖直部与所述第二竖直部之间的间隔距离大于或等于所述振动冲击台的直径，所述第一水平部与所述第二水平部之间的间隔距离小于所述振动冲击台的直径。

优选地，所述底板上开设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔内螺纹连接有固定螺钉，所述固定螺钉的自由端朝向所述容纳槽的内部，所述固定螺钉在锁紧状态下，所述固定螺钉的自由端抵靠在所述半导体集成电路的基体底部上。

优选地，所述第一螺纹孔的数量为两个，两所述第一螺纹孔沿所述底板的长度方向间隔设置，且两所述第一螺纹孔之间的间隔距离小于所述半导体集成电路的长度。

优选地，所述底板还开设有安装孔，所述安装孔介于两所述第一螺纹孔之间，所述安装孔内安装有连接杆，粒子碰撞噪声试验的传感器通过所述连接杆与所述底板连接。

优选地，所述连接杆的轴向开设有第二螺纹孔，所述传感器套装在所述连接杆外侧，所述传感器的采集端穿过所述第二螺纹孔。

优选地，所述连接片与所述半导体集成电路的芯腔面相贴合的侧面上开设有多个插槽，所述半导体集成电路被固定时，所述半导体集成电路的部分引脚分别插接在各所述插槽内。

本发明还提供一种用于半导体集成电路PIND的试验方法，其通过如上所述的用于半导体集成电路PIND的夹具实施，该试验方法包括：

S1：校准PIND的冲击系统、检测系统和噪声系统；

S2：将夹具安装在冲击系统的振动冲击台上，再次校准冲击系统、检测系统和噪声系统；

S3：测量并记录半导体集成电路的内腔平均高度；

S4：利用内腔平均高度计算半导体集成电路的振动频率；

S5：利用夹具将半导体集成电路固定在振动冲击台上；

S6：根据振动频率设置试验参数；

S7：启动冲击系统、检测系统和噪声系统对半导体集成电路进行PIND。

优选地，在步骤S4中，半导体集成电路的振动频率通过以下公式进行计算：

其中，F为半导体集成电路的振动频率，g为正弦加速度，D为内腔平均高度。

与现有技术相比，本发明提供的用于半导体集成电路PIND的夹具及试验方法的有益效果为：可以使芯腔面向上封装的陶瓷针栅阵列半导体集成电路进行PIND试验时，提高该类器件封装内腔多余颗粒的检测准确率，保证试验结果的准确性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明所提供的夹具应用于半导体集成电路PIND的结构示意图；

图2为图1的分解示意图；

图3为图2中所示的固定座的结构示意图；

图4为图3所示的固定座的俯视图；

图5为图2中所示的连接杆的结构示意图；

图6为图5所示的连接杆的俯视图；

图7为应用本发明所提供的夹具的半导体集成电路PIND的试验方法的流程图。

附图标记

1为夹具，11为固定螺钉，12为连接杆，121为第二螺纹孔，13为固定座，131为底板，1311为第一螺纹孔，1312为安装孔，132为第一L型臂，133为第二L型臂，14为连接片；

2为半导体集成电路；

3为振动冲击台；

4为传感器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

请参考图1至图6，图1为本发明所提供的夹具应用于半导体集成电路PIND的结构示意图；图2为图1的分解示意图；图3为图2中所示的固定座的结构示意图；图4为图3所示的固定座的俯视图；图5为图2中所示的连接杆的结构示意图；图6为图5所示的连接杆的俯视图。

在一种具体实施方式中，本发明提供了用于半导体集成电路PIND的夹具，其包括固定座13和连接片14，固定座13上开设有容纳槽，被测半导体集成电路2和连接片14设置在容纳槽内，固定座13与粒子碰撞噪声试验的振动冲击台3连接固定的状态下，连接片14的一个侧面与振动冲击台3相贴合，连接片14的另一个侧面与被测半导体集成电路2的芯腔面相贴合。上述夹具1应用于芯腔面向上封装的陶瓷针栅阵列半导体集成电路，在使用时，先将被测半导体集成电路2与连接片14的一个侧面配合，再将连接片14的另一个侧面与振动冲击台3(换能器)相贴合，贴合时需要保证被测半导体集成电路2与振动冲击台3同轴设置，再将固定座13的容纳槽朝向振动冲击台3设置，使得被测半导体集成电路2和连接片14处于容纳槽内，通过固定座13与振动冲击台3进行锁紧配合，从而使得被测半导体集成电路2和连接片14被固定在容纳槽的内部，进而实现被测半导体集成电路2与振动冲击台3的连接固定。

在进行PIND的试验过程中，通过高加速度冲击激活被测半导体集成电路2中的多余粒子，使多余离子成为游离状态，振动系统使得振动冲击台3按照一定的频率和加速度进行启动，振动冲击台3带动夹具1以及被测半导体集成电路2进行同步振动，在振动过程中游离状态的多余离子与被测半导体集成电路2的内壁发生碰撞，经由传感器4转换成电压及声音信号输出，从而判断多余粒子是否存在。

基于上述夹具1，在芯腔面向上封装的陶瓷针栅阵列半导体集成电路进行PIND试验时，通过连接片14分别与振动冲击台3和被测半导体集成电路2进行连接，增大了接触面积，从而使得振动冲击台3的振动能够有效传导至被测半导体集成电路2上，保证被测半导体集成电路2与振动冲击平台3能够进行同步运动，进而使得被测半导体集成电路2内游离状态的多余离子进行有效被激活，尤其是非金属多余物，使得检测率得到有效提高，实验结果的准确性得到保证，避免出现误判或漏判的情况发生。

需要理解的是，上述振动冲击台3能够进入容纳槽的内部，在容纳槽的内部设置有抵靠件，通过容纳槽的槽口与振动冲击台3边缘的配合实现固定座13与振动冲击台3的连接及固定，在固定的过程中，被测半导体集成电路2的一侧通过连接片14与振动冲击平台连接，被测半导体集成电路2的另一侧(远离管脚的侧面)与抵靠件进行贴合，从而实现固定座13与振动冲击台3配合时，被测半导体集成电路2被有效固定。

需要指出的是，上述半导体与连接片14的连接处需要设置粘结剂，从而保证两者之间连接强度，使得振动冲击平台的振动及冲击能够有效传递到被测半导体集成电路2上，进而提高测试的精度，避免粗线漏判或误判的情况。

进一步理解的是，固定座13包括底板131、第一L型臂132和第二L型臂133，第一L型臂132和第二L型臂133间隔固接于底板131的同一侧面上，第一L型臂132的折弯方向与第二L型臂133的折弯方向相向，第一L型臂132、第二L型臂133和底板131形成容纳槽。具体地，第一L型臂132和第二L型臂133的开口方向相对(即第一L型臂132的折弯方向与第二L型臂133的折弯方向相向)，由于振动冲击台3为圆台结构，当对被测半导体集成电路2进行固定时，第一L型臂132和第二L型臂133分别卡接在振动冲击台3的边缘，该种结构简单能够有效降低制造的成本，同时，该种结构的固定强度高，能够有效提高测试过程中的稳定性，从而保证测试的有序进行，进而提高测试的精度。

进一步地，第一L型臂132包括彼此连接的第一竖直部和第一水平部，第一竖直部与底板131垂直固接；第二L型臂133包括彼此连接的第二竖直部和第二水平部，第二竖直部与底板131垂直固接；第一竖直部与第二竖直部之间的间隔距离大于或等于振动冲击台3的直径，第一水平部与第二水平部之间的间隔距离小于振动冲击台3的直径。上述第一L型臂132和第二L型臂133的形状和尺寸完全一致，在使用时，被测半导体集成电路2先通过连接片14设置在振动冲击台3上，由于振动冲击台3设置被测半导体集成电路2的部分为圆柱台，其下部的直径小于圆柱台的直径，固定座13与圆柱台进行连接时，将圆柱台自第一竖直部和第二竖直部之间形成间距的一端插入，位于圆柱台下方的部分处于第一水平部和第二水平部之间形成的间距内，通过固定座13与圆柱台的相对移动，使得底板131的中心与被测半导体集成电路2的中心重合，并且保证底板131的长度方向与被测半导体集成电路2的长度方向一致，再将固定座13与振动冲击台3配合，从而实现被测半导体集成电路2的有效固定。

进一步地，底板131上开设有第一螺纹孔1311，第一螺纹孔1311内螺纹连接有固定螺钉11，固定螺钉11的自由端朝向容纳槽的内部，固定螺钉11在锁紧状态下，固定螺钉11的自由端抵靠在被测半导体集成电路2的基体底部上。当固定座13与振动冲击台3进行固定时，旋转固定螺钉11，固定螺钉11的自由端穿过第一螺纹孔1311进入容纳腔内部，随着固定螺钉11的不断旋紧，其自由端抵靠在被测半导体集成电路2的基底的外表面(与具有管脚的表面相平行的表面)上，随着固定螺钉11的不断旋紧，第一水平部和第二水平部分别勾住振动冲击台3的底部边缘，从而实现被测半导体集成电路2的有效固定。

需要指出的是，上述固定螺钉11为塑料材质，通过使用塑料材质，在保证固定效果的同时，避免固定螺钉11的自由端对基底的外表面造成损伤，从而避免被测半导体集成电路2在测试过程中受损，使得测试过程有序进行。

进一步地，第一螺纹孔1311的数量为两个，两个第一螺纹孔1311沿底板131的长度方向间隔设置，且两第一螺纹孔1311之间的间隔距离小于被测半导体集成电路2的长度。设置两个第一螺纹孔1311，在两个第一螺纹孔1311内分别设置有固定螺钉11，当对被测半导体集成电路2进行固定的过程中，两个固定螺钉11同时同步旋紧，两个固定螺钉11的自由端分别抵靠在基底的外表面上，随着旋紧的不断进行，第一水平部和第二水平部分别勾住振动冲击台3的底部的边缘。通过该种结构能够有效提高被测半导体集成电路2的固定强度，避免振动冲击过程中被测半导体集成电路2产生位移或脱落的现象，保证了测试的精度。

进一步地，底板131还开设有安装孔1312，安装孔1312介于两第一螺纹孔1311之间，安装孔1312内安装有连接杆12，粒子碰撞噪声试验的传感器4通过连接杆12与底板131连接。将安装孔1312设置在两个第一螺纹孔1311之间，且安装孔1312位于两个第一螺纹孔1311的中间位置，传感器4通过连接杆12设置在安装孔1312内，从而实现与固定座13的连接，通过上述结构，一方面能够使得传感器4能够与固定座13进行有效连接，保证测试过程的有序进行，另一方面能够使得传感器4的采集端面与被测半导体集成电路2对心设置，从而能够有效提高测试的精度。

进一步地，连接杆12的轴向开设有第二螺纹孔121，传感器4套装在连接杆12外侧，传感器4的采集端穿过第二螺纹孔121。通过上述结构能够使得传感器4的采集端能够穿过第一螺纹孔1311后进入容纳腔，从而有效提高传感器4采集的精度，进而提高整个测试过程的精度。

需要理解的是，上述传感器4的采集端的外表面开设有螺纹，通过采集端与第二螺纹孔121的螺纹配合，能够实现采集端的位置固定，避免在振动冲击过程中出现松动或位移，从而提高数据采集的精度，进而保证被测半导体集成电路2的测试精度。

具体理解的是，连接片14上开设有多个插槽，被测半导体集成电路2被固定时，被测半导体集成电路2的部分引脚分别插接在各插槽内，连接片14的一个侧面与振动冲击台3相贴合，连接片14的另一个侧面与被测半导体集成电路2的芯腔面相贴合。由于芯腔面向上封装的陶瓷针栅阵列被测半导体集成电路的管脚与芯腔面同向，通过该结构能够使得振动冲击台3产生的振动和冲击有效传递至被测半导体集成电路2上，从而提高被测半导体集成电路2的测试精度，真是有效反映出被测半导体集成电路2的品质。

需要指出的是，上述固定座13、连接杆12和连接片14均为7075材质，该种材质的强度高、稳定性佳，能够有效保证测试过程中的固定强度及稳定性，从而进一步提高测试的精度，保证检测的准确性。

请参考图1至图7，其中，图7为应用本发明所提供的夹具的半导体集成电路PIND的试验方法的流程图。

本发明提供了用于半导体集成电路PIND的试验方法，其通过如上所述的用于半导体集成电路PIND的夹具实施，该试验方法的步骤如下：

S1：校准PIND的冲击系统、检测系统和噪声系统，具体地，由于PIND试验是通过三个检测系统(示波器观察到超过正常恒定背景的尖峰信号、音频系统里出现除本底之外的噪声、检测系统的阈值灯亮起)来进行判断器件封装内部是否存在多余物，所以试验前需要分别对PIND测试仪的振动冲击系统、检测系统及噪声系统进行校准，振动冲击系统能达到规定的频率和振幅，并且频率标称值≤±8％，振幅标称值≤±10％，检测系统通过STU传感器4进行激励，在示波器上能观察到低电平信号和检测阈值，并且大于20mV的脉冲应能够发现，同时期间校验系统噪声，连续观察30s～60s，应为恒定带状，并且峰值到峰值之间≤20mV。

S2：将夹具1安装在冲击系统的振动冲击台3上，再次校准冲击系统、检测系统和噪声系统，验证安装夹具1后的振动冲击系统、测试系统及噪声系统是否符合试验要求，如不满足要求需要重新设计制作夹具1，从而保证测试的准确性。

S3：测量并记录被测半导体集成电路2的内腔平均高度，由于PIND试验的振动频率与被测半导体集成电路2的内腔高度有关，并且被测半导体集成电路2不能开帽直接测量高度，因此采用无损的X射线测量并记录器件的内腔高度。

S4：利用内腔平均高度计算被测半导体集成电路2的振动频率，具体地，被测半导体集成电路2的振动频率通过以下公式进行计算：

其中，F为被测半导体集成电路2的振动频率(单位：Hz)，g为正弦加速度(根据试验条件进行选择，一般为196m/s²(20g)或98m/s²(10g))，D为内腔平均高度(单位：mm)。上述公式只能应用于40Hz～130Hz的范围内的器件，若器件的内腔平均高度超过范围，按最小频率40Hz及最大130Hz进行。

S5：利用夹具1将被测半导体集成电路2固定在振动冲击台3上，具体地，通过粘接剂将Y1方向(芯腔面向下)的被测半导体集成电路2及测试夹具1安装在振动冲击台3上，并检查器件及夹具1对准台上传感器4的中心或轴，误差在2mm以内，保证在试验时不能发生相对位移，并且将夹具1锁紧。

S6：根据振动频率设置试验参数，具体地，设置试验参数：正弦振动加速度(20g或10g)、频率(根据步骤S4计算)、振动时间(3s)及冲击加速度(1000g)。

S7：启动冲击系统、检测系统和噪声系统对被测半导体集成电路2进行PIND，具体地，被测半导体集成电路2按3次冲击，1次振动的方式进行PIND试验，并循环4次。在试验循环中连续对示波器的输出波形、检测系统的阈值灯及音频系统里出现的噪声进行监测，判别器件内腔是否存在多余物。

与现有技术相比，本发明所述提供的用于半导体集成电路PIND的夹具及试验方法的有益效果为：可以使芯腔面向上封装的陶瓷针栅阵列半导体集成电路进行PIND试验时，提高该类器件封装内腔多余颗粒的检测准确率，保证试验结果的准确性。

应当理解的是，尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一元件、部件、区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的夹具，其特征在于，包括固定座和连接片，所述固定座上开设有容纳槽，被测半导体集成电路和所述连接片设置在所述容纳槽内，所述半导体集成电路为芯腔面向上封装的陶瓷针栅阵列半导体集成电路，所述固定座与粒子碰撞噪声试验的振动冲击台连接固定的状态下，所述连接片的一个侧面与所述振动冲击台相贴合，所述连接片的另一个侧面与所述半导体集成电路的芯腔面相贴合，

所述固定座包括底板、第一L型臂和第二L型臂，所述第一L型臂和所述第二L型臂间隔固接于所述底板的同一侧面上，所述第一L型臂的折弯方向与所述第二L型臂的折弯方向相向，所述第一L型臂、所述第二L型臂和所述底板形成所述容纳槽，

所述第一L型臂包括彼此连接的第一竖直部和第一水平部，所述第一竖直部与所述底板垂直固接；

所述第二L型臂包括彼此连接的第二竖直部和第二水平部，所述第二竖直部与所述底板垂直固接；

所述第一竖直部与所述第二竖直部之间的间隔距离大于或等于所述振动冲击台的直径，所述第一水平部与所述第二水平部之间的间隔距离小于所述振动冲击台的直径。

2.根据权利要求1所述的用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的夹具，其特征在于，所述底板上开设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔内螺纹连接有固定螺钉，所述固定螺钉的自由端朝向所述容纳槽的内部，所述固定螺钉在锁紧状态下，所述固定螺钉的自由端抵靠在所述半导体集成电路的基体底部上。

3.根据权利要求2所述的用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的夹具，其特征在于，所述第一螺纹孔的数量为两个，两所述第一螺纹孔沿所述底板的长度方向间隔设置，且两所述第一螺纹孔之间的间隔距离小于所述半导体集成电路的长度。

4.根据权利要求3所述的用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的夹具，其特征在于，所述底板还开设有安装孔，所述安装孔介于两所述第一螺纹孔之间，所述安装孔内安装有连接杆，粒子碰撞噪声试验的传感器通过所述连接杆与所述底板连接。

5.根据权利要求4所述的用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的夹具，其特征在于，所述连接杆的轴向开设有第二螺纹孔，所述传感器套装在所述连接杆外侧，所述传感器的采集端穿过所述第二螺纹孔。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的夹具，其特征在于，所述连接片与所述半导体集成电路的芯腔面相贴合的侧面上开设有多个插槽，所述半导体集成电路被固定时，所述半导体集成电路的引脚插接在各所述插槽内。

7.一种用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的试验方法，其通过权利要求1-6中任一项所述的用于半导体集成电路粒子碰撞噪声试验的夹具实施，其特征在于，该试验方法包括：

S1：校准PIND的冲击系统、检测系统和噪声系统；

S2：将夹具安装在冲击系统的振动冲击台上，再次校准冲击系统、检测系统和噪声系统；

S3：测量并记录半导体集成电路的内腔平均高度；

S4：利用内腔平均高度计算半导体集成电路的振动频率；

S5：利用夹具将被测半导体集成电路固定在振动冲击台上；

S6：根据振动频率设置试验参数；

S7：启动冲击系统、检测系统和噪声系统对半导体集成电路进行PIND，

在步骤S4中，半导体集成电路的振动频率通过以下公式进行计算：

其中，F为半导体集成电路的振动频率，g为正弦加速度，D为内腔平均高度。

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