CN110716089B - 一种裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量方法及装置，属于微电子装联领域。该装置由模拟裸芯片粘接的导电小片、模拟引线框架、LTCC或其他装联基板的焊盘板、导电胶层、互联金属丝构成。其中导电胶层构成的工艺条件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。该测量方法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。
Description
技术领域
本发明属于微电子装联领域，特别涉及一种裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量方法及装置。
背景技术
得益于微电子封装技术的蓬勃发展，当今全球正迎来以电子计算机为核心的电子信息技术时代，各种各样的电子产品已经在工业、农业、国防和日常生活中得到了广泛的应用，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10-3-10-4Ω·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。
综合以上因素，这些既有标准对小尺寸的裸芯片粘接用导电胶的电阻测量误差较大，在实际工作中已发现测量值与实际通过产品电系统推算出的值常常会有超过一个数量级的差距，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
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量方法，通过阵列排布的多个焊盘、导电小片和互联丝形成了串联电路系统，通过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。
为实现此目的，本发明采用了以下技术方案：一种裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量装置，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。
一种裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量方法，具体详细步骤为：
(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。
本发明设计快速准确的测量电路，利用串联多组模拟粘接单元的逐一测试求均值获得单元均值电阻，通过改变金属丝互联方式形成测试系统基线电阻和基线加导电胶层的总电阻，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：
1)、本发明通过阵列排布的多个焊盘、导电小片和互联金属丝形成了串联电路系统，该电路系统中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，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。
2)、本发明中通过互联金属丝的连接与断开的设计，在导电胶层不发生任何变化的情况下实现了对系统基线电阻的测量，应用系统基线的扣除进一步提高了导电胶层测量的精度。
3)、本发明通过对串联系统中多个点的逐一测量，方便快捷准确的实现了多个测量单元中导电胶层电阻的精确测量，并用测量数据的叠加和相互验证来减少误差，可通过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
图1是本发明的带焊盘的焊盘板的表面示意图；
图2是本发明的焊盘板的焊盘上完成涂导电胶后，未贴导电小片的示意图；
图3是本发明的焊盘板的焊盘上完成涂导电胶后，贴完导电小片的示意图；
图4是图3的横截面示意图；
图5是焊盘板的焊盘上完成涂导电胶后，贴完导电小片后，完成测量基线的不过导电胶层的串联电通路的金属丝连接后的示意图；
图6是图5的横截面示意图；
图7是基线电阻测量完成后，再挑断或移除导电小片与其下方的焊盘之间连接的金属丝，形成过导电胶层的串联电通路的示意图；
图8是图7的横截面示意图。
具体实施方式
本发明提出的一种裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量装置，主要由焊盘板1、焊盘2、导电胶层4、导电小片3以及互联金属丝构成。其中，焊盘板1正面有阵列排布的多个焊盘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。
该装置在测量导电胶电阻时需要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两组测量电路，分别为基线电阻测量串联电路和总电阻测量串联电路。其中，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。
将每个单元待测总电阻减去对应的基线电阻即可得到每个单元的导电胶层电阻，通过对多个单元求平均值即可获得导电胶层的电阻，同时可通过每个单元的电阻值分布估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。
在上述裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量装置的结构中：
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、微波介质复合基板或其他可在表面形成焊盘的非导电材质的一种或多种复合。
所述焊盘板上表面有呈阵列排布的多个焊盘，阵列排布的焊盘纵列数量可为2-100，焊盘横列数量也可为2-100。焊盘材质为烧结金、镀金、镀铝或其他可在表面形成金丝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0.3mm2或更多的导电面积以供键合丝连接或毫欧表探针接触。
所述导电小片为镀金金属片、镀金石墨片、镀铝金属片或其他可在表面形成金丝或铝丝等金属丝键合的导电材质的一种或多种复合。导电小片可为正方形、长方形或其他形状的薄片，面积为0.5mm2-25mm2，厚度为0.05mm-1mm。
所述导电胶层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，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。
所述金属丝的材质为金、铝或其他可与导电小片、焊盘形成有效电连接的材质的一种或多种复合。金属丝可为圆形或带状，圆形直径范围为10μm-100μm，带状横截面范围为80μm2-1mm2。
本发明提出的一种裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量方法，具体详细步骤为：
(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。
下面结合具体实施例来说明本发明的裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量方法及装置：
如图1-8所示，本实施例的裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量装置主要由焊盘板1、焊盘板上的焊盘2、导电小片3、导电胶层4、焊盘与本焊盘上导电小片连接的第二金属丝5、导电小片与相邻焊盘连接的第一金属丝6组成。
其中，焊盘板正面有阵列排布8*8个板上的焊盘。导电小片为镀金可伐板，尺寸为3.0mm*3.0mm*0.2mm。焊盘板材质为LTCC陶瓷板，厚度为1mm，其上的焊盘尺寸为5.0mm*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。
本实施例的裸芯片粘接用导电胶电阻快速准确测量方法，包括以下步骤：
(1)将焊盘板有焊盘一面朝上，在焊盘上按纵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，共点涂4纵列，共计32处。
(2)取32只导电小片、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2根键合丝，再从焊盘的该处键合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。
(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32只导电小片中央，读电阻值并填入记录表，作为体系的基线电阻。
(5)挑断所有从焊盘向该焊盘上方的导电小片上键合的键合丝，仅留下跨接导电小片与相邻焊盘上的键合丝，形成经过导电胶层的“导电小片-导电胶层-焊盘-互联金属丝”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。
(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。
同时可通过每个测量单元的导电胶层电阻值分布估算导电胶层间的阻值差异。
综上所述，本发明的测量装置主要由模拟裸芯片粘接的导电小片、模拟引线框架、LTCC或其他装联基板的焊盘板、导电胶层、互联金属丝构成。其中导电胶层构成的工艺条件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。
需要说明的是，上述测量系统中基线电阻和总电阻的测量不限于上述连接方式，还包括其他可分别形成由导电小片、导电胶层、焊盘等构成的单元间不过导电胶层和过导电胶层串联电通路的连接方式。
需要指出的是，本发明不仅仅限于以上列举的实施例，凡是能从本发明内容直接导出或启示联想得到的相关技术均应属于本发明涵盖保护的范围。
Claims (7)
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0.5mm2-25mm2，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80μm2-1mm2。
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。
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| 导电橡胶综合特性自动检测系统设计及实现;张善庭 等;《仪表技术与传感器》;20181231(第12期);第67-70页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110716089A (zh) | 2020-01-21 |
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