CN110911300A - 一种基于物联网的半导体封装结构检测系统 - Google Patents

一种基于物联网的半导体封装结构检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的半导体封装结构检测系统，属于半导体封装检测领域，一种基于物联网的半导体封装结构检测系统，可以实现控制环境中温度和湿度等容易造成半导体封装结构的热阻检测数值出现误差的因素，减小检测结果应环境而出现偏差的可能，并通过物联网技术，为热阻检测的最后判断步骤提供拥有足够多的建设数据的热阻数据库，并对数据库的数据进行拟合处理，形成合格品参数区间，并通过合格品参数区间对数据库进行筛检，最后通过合格品参数区间与半导体封装主体的检测数据转化的微分热阻结构函数曲线来判断半导体封装主体封装结构是否合格，减小热阻检测的最终判断步骤出现误差的可能性，增加检测的准确性。

Description

一种基于物联网的半导体封装结构检测系统
技术领域
本发明涉及半导体封装检测领域，更具体地说，涉及一种基于物联网的半导体封装结构检测系统。
背景技术
半导体封装是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。半导体器件在封装过程中可能会引入夹杂物、附着物等杂质，封装结构中出现空洞等问题，在工作过程中施加功率的变化或外界环境温度的变化等因素，这些均会引起封装结构热膨胀系数不同的各种材料产生不同的热应力，进而导致封装结构出现裂纹、分层等问题，因此在半导体封装完成后通常需要对封装进行抽检，以判断器件封装结构是否失效，并定位失效位置。无损失效分析技术是半导体器件封装结构检测方法的一个主要发展方向，该技术可实现不必打开封装，对待测封装结构进行失效定位和失效分析。
如今半导体封装的无损检测方法主要包括X射线透视技术和反射式扫描声学显微技术两种，但是，X射线透视技术中，X射线对某些密度大的金属合金(如：含铅金属、过厚的材料)等并不能有效的穿透，导致检测结果不准确，且X射线在使用过程中存在安全隐患，而扫描声学显微镜技术中，所用到的压电换能器价格昂贵且需要保养，导致检测成本较高，两者都具有较为显著的缺陷。
同时，还有热阻检测法，即利用热阻测试仪测试得到半导体器件封装结构正常时和进行失效试验后的微分热阻结构函数曲线，然后对比分析两曲线，若两条曲线基本重合(即各处变化趋势基本相同)则说明半导体器件封装结构进行失效试验后的热传导性质与正常情况下相同，即该半导体器件未失效，若两条曲线在某处的偏差较大，则说明该半导体器件封装结构进行失效试验后的热传导性质产生了变化，封装结构中可能存在裂纹、分层等失效问题，出现较大偏差的部位所表示的层结构即为该半导体器件封装结构的失效位置。然而半导体封装结构的热阻检测数值容易受到环境中的温度和湿度等因素的影响，检测结果容易出现偏差，且通过少量合格半导体封装的热阻检测数据结果难以组成一个合格的热阻数据库，极易在热阻检测的最终判断步骤出现误差，影响检测的准确性。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于物联网的半导体封装结构检测系统，它可以实现控制环境中温度和湿度等容易造成半导体封装结构的热阻检测数值出现误差的因素，减小检测结果应环境而出现偏差的可能，并通过物联网技术，为热阻检测的最后判断步骤提供拥有足够多的建设数据的热阻数据库，减小热阻检测的最终判断步骤出现误差的可能性，增加检测的准确性。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于物联网的半导体封装结构检测系统，包括处理终端，所述处理终端信号连接有热阻测试仪主机，所述热阻测试仪主机信号连接有半导体封装结构检测台，所述半导体封装结构检测台信号连接有半导体封装主体,且热阻测试仪主机安置在半导体封装结构检测台内，且半导体封装主体放置在半导体封装结构检测台内进行检测，所述处理终端信号连接有云端存储装置，所述云端存储装置信号连接有物联网模块，可以实现控制环境中温度和湿度等容易造成半导体封装结构的热阻检测数值出现误差的因素，减小检测结果应环境而出现偏差的可能，并通过物联网技术，为热阻检测的最后判断步骤提供拥有足够多的建设数据的热阻数据库，减小热阻检测的最终判断步骤出现误差的可能性，增加检测的准确性。
进一步的，一种基于物联网的半导体封装结构的检测方法，其主要步骤包括：
S1、检测准备，将半导体封装主体放置到半导体封装结构检测台内的指定位置，并将半导体封装结构检测台闭合后，利用半导体封装结构检测台自身设置的温度和湿度检测装置对半导体封装结构检测台内的温度和湿度进行检测，并将检测结果上传到热阻测试仪主机，再由热阻测试仪主机上传到处理终端，技术人员再将半导体封装主体的型号和封装类型输入处理终端内，并将半导体封装主体的型号和封装类型与半导体封装结构检测台内温度和湿度等检测数据整合，形成状态参数；
S2、数据库建立，处理终端将S1、检测准备中形成的状态参数上传到云端存储装置上，由云端存储装置在云端存储装置和物联网模块内根据状态参数搜寻检测数据，并将对应检测数据下载到处理终端上形成数据库；
S3、合格品参数区间形成，处理终端将S2、数据库建立中形成的数据库进行处理，将数据库内的数据形成微分热阻结构函数曲线，并将数据库内所有数据的形成的微分热阻结构函数曲线整合到一个坐标系下，将多个微分热阻结构函数曲线所存在的区域整合为一个合格品参数区间；
S4、开始检测，利用热阻测试仪主机对半导体封装主体进行检测，并将检测结果上传到处理终端内，处理终端则将检测结果转化为微分热阻结构函数曲线，并放入合格品参数区间所再的坐标系内，当检测结果转化为的微分热阻结构函数曲线完全处于合格品参数区间，检测结果合格，否则检测结果失败。
进一步的，所述S2、数据检测中，检测数据的数量不应低于一千条，确保数据库内数据足够充分，易于保持数据的准确性。
进一步的，所述S3、合格品参数区间形成中，在数据整合过程中，在某个数据的微分热阻结构函数曲线上的点在所有微分热阻结构函数曲线内的重合度不及百分之一时，应当将该微分热阻结构函数曲线的数据从数据库中去除，减少部分特例检测数据对合格品参数区间整合的影响，进一步增加合格品参数区间的准确性。
进一步的，一种半导体封装结构检测装置，包括机架，所述机架上开设有检测室，所述机架的内壁上固定连接有定门窗，所述机架的底板上固定连接有滑轨，所述滑轨上滑动连接有与定门窗相匹配的动门窗，所述定门窗与动门窗之间连接有密封橡胶垫，使得半导体封装结构检测台内整体形成一个密封的检测环境，使外界环境不易影响检测结果。
进一步的，所述机架的侧壁上开凿有与动门窗相匹配的放置槽，所述放置槽内固定连接有接触开关，所述机架的上端固定连接有警报装置，且接触开关与警报装置之间电性连接，在检测开始时，当动门窗没有关实时，接触开关会控制警报装置发出警报，提醒检测人员检查动门窗的关闭情况，减小外界因素通过机架与动门窗之间的存在的缝隙对检测室内检测环境的影响。
进一步的，所述密封橡胶垫包括适应凹槽，所述适应凹槽内开凿有弹性腔，所述弹性腔的侧壁之间固定连接有分割橡胶垫，所述分割橡胶垫将弹性腔分为缓冲室和弹性室两个空间，所述弹性室内填充有多个弹性球，通过缓冲室与弹性室和弹性球的配合，可以大幅增加密封橡胶垫整体的弹性，增加密封橡胶垫的密封效果。
进一步的，所述动门窗上固定连接有多个密封条，所述密封橡胶垫上开凿有与密封条相匹配的适应凹槽，所述密封条上开凿有多个通孔，且通孔均匀分布，在动门窗打开和关闭的过程中，可以通过密封条在适应凹槽内的滑行增加密封橡胶垫与密封条之间的阻力，特别的通孔位于适应凹槽内时，在缓冲室和弹性室的配合作用下，部分外层橡胶将陷入通孔内，进一步增加密封橡胶垫与密封条之间的阻力，减缓动门窗滑动的速度，使动门窗不易在外力作用下与机架发生过大冲击，不易造成动门窗损坏，不易影响半导体封装主体的正常检测。
进一步的，所述缓冲室远离分割橡胶垫的地板上固定了连接有多个限位棒，所述限位棒远离缓冲室的一端贯穿分割橡胶垫并延伸到弹性室内，所述限位棒的一端固定连接有限位板，且限位板位于弹性室内，所述限位棒的外侧套接有压缩弹簧，且压缩弹簧的两端分别与缓冲室底板和分割橡胶垫固定连接，限位棒的存在可以进一步增加密封橡胶垫整体弹性，增加密封橡胶垫的密封效果。
进一步的，所述限位棒包括橡胶棒，所述橡胶棒内插接有弹性金属，弹性金属可以提升橡胶棒的强度，使限位棒整体易于保持原形，不易在外力的作用下发生不可逆形变，进一步增加密封橡胶垫的弹性。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本方案可以实现控制环境中温度和湿度等容易造成半导体封装结构的热阻检测数值出现误差的因素，减小检测结果应环境而出现偏差的可能，并通过物联网技术，为热阻检测的最后判断步骤提供拥有足够多的建设数据的热阻数据库，并对数据库的数据进行拟合处理，形成合格品参数区间，并通过合格品参数区间对数据库内的数据进行筛检，减少部分特例检测数据对合格品参数区间整合的影响，进一步增加合格品参数区间的准确性，最后通过合格品参数区间与半导体封装主体的检测数据转化的微分热阻结构函数曲线来判断半导体封装主体封装结构是否合格，减小热阻检测的最终判断步骤出现误差的可能性，增加检测的准确性。
附图说明
图1为本发明的半导体封装结构检测系统的主要结构示意图；
图2为本发明的半导体封装结构检测台的结构示意图；
图3为图2中A处的结构示意图；
图4为本发明的半导体封装结构检测台动门窗打开时的结构示意图；
图5为图4中B处的结构示意图；
图6为本发明的密封橡胶垫的截面图；
图7为本发明的限位棒的结构示意图。
图中标号说明：
1处理终端、2热阻测试仪主机、3半导体封装结构检测台、301机架、 302检测室、303定门窗、304滑轨、305动门窗、306密封橡胶垫、307密封条、308通孔、309放置槽、310接触开关、311警报装置、4半导体封装主体、 5云端存储装置、6物联网模块、7外层橡胶、8适应凹槽、9分割橡胶垫、10 缓冲室、11弹性室、12限位棒、1201弹性金属、1202橡胶棒、13压缩弹簧、 14限位板、15弹性球。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种基于物联网的半导体封装结构检测系统，包括处理终端 1，处理终端1信号连接有热阻测试仪主机2，热阻测试仪主机2信号连接有半导体封装结构检测台3，半导体封装结构检测台3信号连接有半导体封装主体4,且热阻测试仪主机2安置在半导体封装结构检测台3内，且半导体封装主体4放置在半导体封装结构检测台3内进行检测，处理终端1信号连接有云端存储装置5，云端存储装置5信号连接有物联网模块6，可以实现控制环境中温度和湿度等容易造成半导体封装结构的热阻检测数值出现误差的因素，减小检测结果应环境而出现偏差的可能，并通过物联网技术，为热阻检测的最后判断步骤提供拥有足够多的建设数据的热阻数据库，减小热阻检测的最终判断步骤出现误差的可能性，增加检测的准确性。
一种基于物联网的半导体封装结构的检测方法，其主要步骤包括：
S1、检测准备，将半导体封装主体4放置到半导体封装结构检测台3内的指定位置，并将半导体封装结构检测台3闭合后，利用半导体封装结构检测台3自身设置的温度和湿度检测装置对半导体封装结构检测台3内的温度和湿度进行检测，并将检测结果上传到热阻测试仪主机2，再由热阻测试仪主机2上传到处理终端1，技术人员再将半导体封装主体4的型号和封装类型输入处理终端1内，并将半导体封装主体4的型号和封装类型与半导体封装结构检测台3内温度和湿度等检测数据整合，形成状态参数；
S2、数据库建立，处理终端1将S1、检测准备中形成的状态参数上传到云端存储装置5上，由云端存储装置5在云端存储装置5和物联网模块6内根据状态参数搜寻检测数据，并将对应检测数据下载到处理终端1上形成数据库，其中检测数据的数量不应低于一千条，确保数据库内数据足够充分，易于保持数据的准确性；
S3、合格品参数区间形成，处理终端1将S2、数据库建立中形成的数据库进行处理，将数据库内的数据形成微分热阻结构函数曲线，并将数据库内所有数据的形成的微分热阻结构函数曲线整合到一个坐标系下，将多个微分热阻结构函数曲线所存在的区域整合为一个合格品参数区间，特别的，在数据整合过程中，在某个数据的微分热阻结构函数曲线上的点在所有微分热阻结构函数曲线内的重合度不及百分之一时，应当将该微分热阻结构函数曲线的数据从数据库中去除，减少部分特例检测数据对合格品参数区间整合的影响，进一步增加合格品参数区间的准确性；
S4、开始检测，利用热阻测试仪主机2对半导体封装主体4进行检测，并将检测结果上传到处理终端1内，处理终端1则将检测结果转化为微分热阻结构函数曲线，并放入合格品参数区间所再的坐标系内，当检测结果转化为的微分热阻结构函数曲线完全处于合格品参数区间，检测结果合格，否则检测结果失败。
请参阅图2-5，一种半导体封装结构检测装置，包括机架301，机架301 上开设有检测室302，机架301的内壁上固定连接有定门窗303，机架301的底板上固定连接有滑轨304，滑轨304上滑动连接有与定门窗303相匹配的动门窗305，定门窗303与动门窗305之间连接有密封橡胶垫306。
其中检测室302内用于放置待检测的半导体封装主体4，定门窗303和动门窗305均选用透明隔热材质，使得半导体封装结构检测台3内整体形成一个密封的检测环境，使外界环境不易影响检测结果。
机架301的侧壁上开凿有与动门窗305相匹配的放置槽309，放置槽309 内固定连接有接触开关310，机架301的上端固定连接有警报装置311，且接触开关310与警报装置311之间电性连接，在检测开始时，当动门窗305没有关实时，接触开关310会控制警报装置311发出警报，提醒检测人员检查动门窗305的关闭情况，减小外界因素通过机架301与动门窗305之间的存在的缝隙对检测室302内检测环境的影响，密封橡胶垫306包括适应凹槽8，适应凹槽8内开凿有弹性腔，弹性腔的侧壁之间固定连接有分割橡胶垫9，分割橡胶垫9将弹性腔分为缓冲室10和弹性室11两个空间，弹性室11内填充有多个弹性球15，通过缓冲室10与弹性室11和弹性球15的配合，可以大幅增加密封橡胶垫306整体的弹性，增加密封橡胶垫306的密封效果，动门窗 305上固定连接有多个密封条307，密封橡胶垫306上开凿有与密封条307相匹配的适应凹槽8，密封条307上开凿有多个通孔308，且通孔308均匀分布，在动门窗305打开和关闭的过程中，可以通过密封条307在适应凹槽8内的滑行增加密封橡胶垫306与密封条307之间的阻力，特别的通孔308位于适应凹槽8内时，在缓冲室10和弹性室11的配合作用下，部分外层橡胶7将陷入通孔308内，进一步增加密封橡胶垫306与密封条307之间的阻力，减缓动门窗305滑动的速度，使动门窗305不易在外力作用下与机架301发生过大冲击，不易造成动门窗305损坏，不易影响半导体封装主体4的正常检测，缓冲室10远离分割橡胶垫9的地板上固定了连接有多个限位棒12，限位棒12远离缓冲室10的一端贯穿分割橡胶垫9并延伸到弹性室11内，限位棒 12的一端固定连接有限位板14，且限位板14位于弹性室11内，限位棒12 的外侧套接有压缩弹簧13，且压缩弹簧13的两端分别与缓冲室10底板和分割橡胶垫9固定连接，限位棒12的存在可以进一步增加密封橡胶垫306整体弹性，增加密封橡胶垫306的密封效果；限位棒12包括橡胶棒1202，橡胶棒1202内插接有弹性金属1201，弹性金属1201可以提升橡胶棒1202的强度，使限位棒12整体易于保持原形，不易在外力的作用下发生不可逆形变，进一步增加密封橡胶垫306的弹性。
可以实现控制环境中温度和湿度等容易造成半导体封装结构的热阻检测数值出现误差的因素，减小检测结果应环境而出现偏差的可能，并通过物联网技术，为热阻检测的最后判断步骤提供拥有足够多的建设数据的热阻数据库，并对数据库的数据进行拟合处理，形成合格品参数区间，并通过合格品参数区间对数据库内的数据进行筛检，减少部分特例检测数据对合格品参数区间整合的影响，进一步增加合格品参数区间的准确性，最后通过合格品参数区间与半导体封装主体4的检测数据转化的微分热阻结构函数曲线来判断半导体封装主体4封装结构是否合格，减小热阻检测的最终判断步骤出现误差的可能性，增加检测的准确性。
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；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的半导体封装结构检测系统，包括处理终端(1)，其特征在于：所述处理终端(1)信号连接有热阻测试仪主机(2)，所述热阻测试仪主机(2)信号连接有半导体封装结构检测台(3)，所述半导体封装结构检测台(3)信号连接有半导体封装主体(4),且热阻测试仪主机(2)安置在半导体封装结构检测台(3)内，且半导体封装主体(4)放置在半导体封装结构检测台(3)内进行检测，所述处理终端(1)信号连接有云端存储装置(5)，所述云端存储装置(5)信号连接有物联网模块(6)。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的半导体封装结构的检测方法，其特征在于：其主要步骤包括：
S1、检测准备，将半导体封装主体(4)放置到半导体封装结构检测台(3)内的指定位置，并将半导体封装结构检测台(3)闭合后，利用半导体封装结构检测台(3)自身设置的温度和湿度检测装置对半导体封装结构检测台(3)内的温度和湿度进行检测，并将检测结果上传到热阻测试仪主机(2)，再由热阻测试仪主机(2)上传到处理终端(1)，技术人员再将半导体封装主体(4)的型号和封装类型输入处理终端(1)内，并将半导体封装主体(4)的型号和封装类型与半导体封装结构检测台(3)内温度和湿度等检测数据整合，形成状态参数；
S2、数据库建立，处理终端(1)将S1、检测准备中形成的状态参数上传到云端存储装置(5)上，由云端存储装置(5)在云端存储装置(5)和物联网模块(6)内根据状态参数搜寻检测数据，并将对应检测数据下载到处理终端(1)上形成数据库；
S3、合格品参数区间形成，处理终端(1)将S2、数据库建立中形成的数据库进行处理，将数据库内的数据形成微分热阻结构函数曲线，并将数据库内所有数据的形成的微分热阻结构函数曲线整合到一个坐标系下，将多个微分热阻结构函数曲线所存在的区域整合为一个合格品参数区间；
S4、开始检测，利用热阻测试仪主机(2)对半导体封装主体(4)进行检测，并将检测结果上传到处理终端(1)内，处理终端(1)则将检测结果转化为微分热阻结构函数曲线，并放入合格品参数区间所再的坐标系内，当检测结果转化为的微分热阻结构函数曲线完全处于合格品参数区间，检测结果合格，否则检测结果失败。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的半导体封装结构的检测方法，其特征在于：所述S2、数据检测中，检测数据的数量不应低于一千条。
4.根据权利要求2所述的一种基于物联网的半导体封装结构的检测方法，其特征在于：述S3、合格品参数区间形成中，在数据整合过程中，在某个数据的微分热阻结构函数曲线上的点在所有微分热阻结构函数曲线内的重合度不及百分之一时，应当将该微分热阻结构函数曲线的数据从数据库中去除。
5.根据权利要求1所述的一种半导体封装结构检测装置，其特征在于：包括机架(301)，所述机架(301)上开设有检测室(302)，所述机架(301)的内壁上固定连接有定门窗(303)，所述机架(301)的底板上固定连接有滑轨(304)，所述滑轨(304)上滑动连接有与定门窗(303)相匹配的动门窗(305)，所述定门窗(303)与动门窗(305)之间连接有密封橡胶垫(306)。
6.根据权利要求5所述的一种半导体封装结构检测装置，其特征在于：所述机架(301)的侧壁上开凿有与动门窗(305)相匹配的放置槽(309)，所述放置槽(309)内固定连接有接触开关(310)，所述机架(301)的上端固定连接有警报装置(311)，且接触开关(310)与警报装置(311)之间电性连接。
7.根据权利要求5所述的一种半导体封装结构检测装置，其特征在于：所述密封橡胶垫(306)包括适应凹槽(8)，所述适应凹槽(8)内开凿有弹性腔，所述弹性腔的侧壁之间固定连接有分割橡胶垫(9)，所述分割橡胶垫(9)将弹性腔分为缓冲室(10)和弹性室(11)两个空间，所述弹性室(11)内填充有多个弹性球(15)。
8.根据权利要求5所述的一种半导体封装结构检测装置，其特征在于：所述动门窗(305)上固定连接有多个密封条(307)，所述密封橡胶垫(306)上开凿有与密封条(307)相匹配的适应凹槽(8)，所述密封条(307)上开凿有多个通孔(308)，且通孔(308)均匀分布。
9.根据权利要求7所述的一种半导体封装结构检测装置，其特征在于：所述缓冲室(10)远离分割橡胶垫(9)的地板上固定了连接有多个限位棒(12)，所述限位棒(12)远离缓冲室(10)的一端贯穿分割橡胶垫(9)并延伸到弹性室(11)内，所述限位棒(12)的一端固定连接有限位板(14)，且限位板(14)位于弹性室(11)内，所述限位棒(12)的外侧套接有压缩弹簧(13)，且压缩弹簧(13)的两端分别与缓冲室(10)底板和分割橡胶垫(9)固定连接。
10.根据权利要求9所述的一种半导体封装结构检测装置，其特征在于：所述限位棒(12)包括橡胶棒(1202)，所述橡胶棒(1202)内插接有弹性金属(1201)。
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