CN219015884U - 一种集成电路芯片断裂强度测试夹具 - Google Patents
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Abstract
一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，属于半导体芯片物理测试领域。包括夹具底座、底座导轨、左侧支撑模块、测量尺、右侧支撑模块、弹簧、右侧固定模块、固定螺丝、螺旋微分头、调节螺杆和推刀。夹具底座宽度方向中央区域为贯穿右侧的底座导轨，左侧支撑模块固定于底座导轨的左端，测量尺左端固定于左侧支撑模块中，右侧贯穿右侧支撑模块，右侧支撑模块的右侧通过弹簧和调节螺杆连接右侧固定模块，螺旋微分头固定于右侧固定模块中并与调节螺杆连接，推刀连接在推拉力设备上，位于左右支撑模块上芯片的正上方。解决了现有芯片断裂强度测试装置不适用于不同芯片尺寸测试、不能直观读取测量跨距数据的问题。广泛应用于集成电路芯片的断裂强度测试。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体芯片物理测试领域，进一步来说涉及集成电路芯片断裂强度测试领域，具体来说，涉及一种集成电路芯片强度测试夹具。
背景技术
随着集成电路封装向着薄型封装和系统级封装发展，要求芯片的厚度越来越小，以满足封装的发展需求。集成电路封装后的各项测试会对芯片产生各种应力，随着芯片厚度减小，强度会急剧降低，产品存在失效风险。为此，对集成电路制造过程中晶圆减薄划片后芯片断裂强度的测试十分必要。
中国专利数据库中，涉及半导体芯片强度测试夹具装置的专利申请件很多，例如申请号为201510602379的《LED芯片抗断裂强度的测试方法及其测试装置》、申请号为201810589912的《一种LED芯片抗断裂强度测试装置》、申请号为201810590303的《一种LED芯片强度测试装置》、申请号为201820889512的《一种LED芯片强度测试装置》、申请号为201922303801的《一种LED芯片抗断裂强度测试装置》以及申请号为201922408234的《一种LED芯片强度测试装置》等。但没有针对集成电路芯片断裂强度测试方面的专利申请，由于不同集成电路芯片的芯片尺寸相差很大，现有的LED芯片抗断裂强度测试装置并不适合集成电路芯片的断裂强度测试。
有鉴于此，特提出本实用新型。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：解决现有芯片断裂强度测试装置不适用于不同芯片尺寸测试、不能直观读取测量跨距数据的问题。
本实用新型的发明构思是：采用两个支撑模块支撑芯片的对称两边，其中一个支撑模块可调节，以适应不同尺寸的芯片，在两个支撑模块之间设置测量尺，用于读取芯片相关尺寸，利用推刀对左右支撑模块上的芯片向下施加推力直到断裂，得到芯片断裂时的推力值，从而计算出芯片的断裂强度值。利用测量尺可方便地读取相关数据，在芯片减薄过程中适时测试芯片断裂强度，对芯片减薄工艺提供芯片断裂强度的数据支撑，避免后续封装产品因芯片减薄失控而产生封装失效，提高芯片封装的可靠性。
为此，本实用新型提供一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，如图1-8所示。包括夹具底座1、底座导轨2、左侧支撑模块3、测量尺4、右侧支撑模块5、弹簧6、右侧固定模块7、固定螺丝8、螺旋微分头9、调节螺杆10和推刀11。
在夹具底座1宽度方向中央区域制作贯穿右侧的底座导轨2，在设定位置的底座导轨2两侧开有螺旋通孔，便于用固定螺丝8固定右侧固定模块7。
左侧支撑模块3固定于底座导轨2的左端，包括左侧支撑模块圆弧形顶端301、左侧支撑模块顶端斜面302、测量尺固定槽303、左侧支撑模块道轨插脚304。左侧支撑模块圆弧形顶端301顶部直线边缘呈圆弧形，用于支撑芯片的一端；测量尺固定槽303呈长方形开口，位于左侧支撑模块3的下方中央位置，用于固定测量尺4的一端。
测量尺4呈长方形，左端固定于测量尺固定槽303中，其余部分垂直固定于底座导轨2底面中央位置。
右侧支撑模块5位于左侧支撑模块3的右侧，中间贯穿测量尺4，可沿底座导轨2左右移动。包括右侧支撑模块圆弧形顶端501、右侧支撑模块顶端斜面502、调节螺杆固定孔503、测量尺穿孔槽504、右侧支撑模块弹簧安装孔505、右侧支撑模块道轨插脚506。右侧支撑模块圆弧形顶端501顶部直线边缘呈圆弧形，用于支撑芯片的另一端；测量尺4贯穿测量尺穿孔槽504。测量尺穿孔槽504呈长方形开口，位于右侧支撑模块5的下方中央位置，右侧支撑模块5可沿测量尺4左右移动，用于直接测量右侧支撑模块5与左侧支撑模块3之间的间距。调节螺杆固定孔503位于右侧支撑模块5右侧面，测量尺穿孔槽504的正上方，用于固定调节螺杆10的一端。右侧支撑模块弹簧安装孔505双数，位于右侧支撑模块5右侧面，对称分布在测量尺穿孔槽504在两侧，用于安装弹簧6的一端。右侧支撑模块道轨插脚506分布在右侧支撑模块5底部两，尺寸略小于底座导轨2两侧的沟槽，便于右侧支撑模块5可沿底座导轨2左右移动。
右侧固定模块7位于右侧支撑模块5的右侧。包括螺旋微分头固定孔701、右侧固定模块弹簧安装孔702、右侧固定模块固定脚703、固定螺孔704。螺旋微分头固定孔701位于右侧固定模块7中部上端，用于安装和固定螺旋微分头9；螺旋微分头9的左端与调节螺杆10的另一端连接，调节螺旋微分头9时，带动右侧支撑模块5沿底座导轨2左右移动；右侧固定模块弹簧安装孔702位于右侧固定模块7左侧面下端，为双数，对称分布于右侧固定模块7左侧面竖向中心线的两侧，与右侧支撑模块弹簧安装孔505的位置和数量相对应，用于安装弹簧6的另一端；在底座导轨2右端方向的设定位置，采用固定螺丝8将右侧固定模块7固定在底座导轨2两侧的夹具底座1上。
右侧固定模块7安装的螺旋微分头9，可调节左右支撑模块之间的距离，螺旋微分头顺时针旋转，左右支撑模块之间距离减小，逆时针旋转，弹簧复位，将右侧支撑模块往螺旋微分头方向移动，左右支撑模块之间距离增大；
推刀11包括推刀顶端斜面1101、推刀圆弧形顶端1102，推刀11连接在推拉力设备上，位于左右支撑模块上芯片的正上方。推刀圆弧形顶端1102顶部直线边缘呈圆弧形，顶端1102的宽度大于芯片的宽度，用于向下推压时，使芯片断裂,得到芯片断裂时的力值，从而计算断裂强度值。
本实用新型的运作机理是：
(1)将芯片置于左右芯片支撑模块之间，调节螺旋微分头，使得芯片长边略大于左右芯片支撑模块之间的距离，读取测量尺数值L1，跨距L＝(L1+0.6)mm为所测量的跨距值，其中0.6mm为两个支撑边缘的半径之和。
(2)将所述测试模具固定于推拉力测试机载物台的中心位置，操作推拉力测试机，调整推刀居中垂直于芯片表面，并加载下压力，芯片表面受到压力，当载荷达到一定值时，芯片表面会产生破坏，造成芯片断裂，从而测量出芯片断裂所需施加力PB值。
(3)将步骤(2)测量出的PB值代入公式模型δfB＝3PBL/2bh2，其中δfB为芯片断裂时的强度；PB为最大载荷或断裂弯曲载荷；L为左右芯片支撑模块之间的跨距值(左右芯片支撑模块与芯片接触线之间的距离)；b为芯片的短边宽度；h为芯片的厚度；
(4)通过上述步骤，即可计算出芯片的弯曲强度δfB。
本实用新型的技术效果是：
(1)芯片强度测试夹具制作操作简单、定位准确，可以用于不同芯片尺寸的断裂强度测试。
(2)可以直观读取测量跨距数据，方便断裂强度计算。
本实用新型可广泛应用于集成电路制造过程中晶圆减薄划片后，不同芯片尺寸集成电路芯片的断裂强度测试。
附图说明
图1为芯片断裂强度测试夹具立体结构示意图。
图2为芯片断裂强度测试夹具立体透视结构示意图。
图3为芯片断裂强度测试夹具俯视结构示意图。
图4为芯片断裂强度测试夹具主视结构示意图。
图5为芯片断裂强度测试夹具右视结构示意图。
图6为左侧支撑模块结构示意图。
图7为右侧支撑模块结构示意图。
图8为右侧固定模块结构示意图。
图9为芯片断裂强度测试夹具测试状态透视结构示意图。
图10为芯片断裂强度测试原理结构示意图。
图11为推刀结构示意图。
图中：1为夹具底座，2为底座导轨，3为左侧支撑模块，301为左侧支撑模块圆弧形顶端，302为左侧支撑模块顶端斜面，303为测量尺固定槽，304为左侧支撑模块道轨插脚，4为测量尺，5为右侧支撑模块，501为右侧支撑模块圆弧形顶端，502为右侧支撑模块顶端斜面，503为调节螺杆固定孔，504为测量尺穿孔槽，505为右侧支撑模块弹簧安装孔，506为右侧支撑模块道轨插脚，6为弹簧，7为右侧固定模块，701为螺旋微分头固定孔，702为右侧固定模块弹簧安装孔，703为右侧固定模块固定脚，704为固定螺孔，8为固定螺丝，9为螺旋微分头，10为调节螺杆，11为推刀，1101为推刀顶端斜面，1102为推刀圆弧形顶端，12为测试芯片样品。
具体实施方式
如图1-11所示，所述一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，具体实施方式如下：
在夹具底座1宽度方向中央区域制作贯穿右侧的底座导轨2，测量尺4的一端固定在测量尺固定槽303内，测量尺4的的另一端穿过测量尺穿孔槽504。在底座导轨2右侧两边的设定位置开螺旋通孔，用内六角螺丝固定右侧固定模块7。
在右侧支撑模块5与右侧固定模块7之间使用两个弹簧相连，在右侧支撑模块5固定调好螺杆10的一端，在右侧固定模块7上固定螺旋微分头9，螺旋微分头9的左端与调好螺杆10的另一端连接，调节螺旋微分头9，带动右侧支撑模块5左右移动，即可调左右侧支撑模块之间的距离，适用不同芯片尺寸测量，调节左右侧支撑模块之间的距离使得芯片长边距离略大于跨距L。
推刀11与推拉力机连接，对芯片12进行下压，得到芯片断裂应力PB，将L与PB值代入强度计算公式，计算得到芯片断裂强度值。
底座导轨2的宽度为24mm，高度为2mm，长度为70mm；
测量尺4的长度为18mm，宽度为2mm，高度为16mm；
左侧支撑模块3高出底座导轨2部分的尺寸为：长20mm，宽5mm，高37mm，顶端圆弧形半径为0.3mm；
右侧支撑模块5高出底座导轨2部分的尺寸为：长20mm，宽5mm，高37mm，顶端圆弧形半径为0.3mm；
右侧固定模块7的宽度为9mm，长度为30mm；
内六角螺丝上方高度36mm，内六角螺丝下方宽度40mm，高度4mm，内六角螺丝8规格为M2；
弹簧6的直径为3.1mm；
螺旋微分头9行程为13mm，头部直径为5mm；
推刀的推刀圆弧形顶端半径为0.3mm。
左右支撑模块与推刀材质为高速钢(W18Cr4V或W6Mo5Cr4V2)，满足硬度大于HRc60(洛氏硬度)；
右侧固定模块7的材质为铝合金；
弹簧6的材质是弹簧钢(65Mn或60Si2Mn)。
最后应说明的是：上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，本实用新型包括但不限于以上实施例，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡符合本实用新型要求的实施方案均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，其特征在于，包括夹具底座(1)、底座导轨(2)、左侧支撑模块(3)、测量尺(4)、右侧支撑模块(5)、弹簧(6)、右侧固定模块(7)、固定螺丝(8)、螺旋微分头(9)、调节螺杆(10)和推刀(11)；
在夹具底座(1)宽度方向中央区域制作贯穿右侧的底座导轨(2)，在设定位置的底座导轨(2)两侧开有螺旋通孔；
左侧支撑模块(3)固定于底座导轨(2)的左端，包括左侧支撑模块圆弧形顶端(301)、左侧支撑模块顶端斜面(302)、测量尺固定槽(303)、左侧支撑模块道轨插脚(304)；左侧支撑模块圆弧形顶端(301)顶部直线边缘呈圆弧形，测量尺固定槽(303)呈长方形开口，位于左侧支撑模块(3)的下方中央位置；
测量尺(4)呈长方形，左端固定于测量尺固定槽(303)中，其余部分垂直固定于底座导轨(2)底面中央位置；
右侧支撑模块(5)位于左侧支撑模块(3)的右侧，中间贯穿测量尺(4)，包括右侧支撑模块圆弧形顶端(501)、右侧支撑模块顶端斜面(502)、调节螺杆固定孔(503)、测量尺穿孔槽(504)、右侧支撑模块弹簧安装孔(505)、右侧支撑模块道轨插脚(506)；右侧支撑模块圆弧形顶端(501)顶部直线边缘呈圆弧形，测量尺(4)贯穿测量尺穿孔槽(504)；测量尺穿孔槽(504)呈长方形开口，位于右侧支撑模块(5)的下方中央位置，右侧支撑模块(5)可沿测量尺(4)左右移动；调节螺杆固定孔(503)位于右侧支撑模块(5)右侧面，测量尺穿孔槽(504)的正上方；右侧支撑模块弹簧安装孔(505)为双数，位于右侧支撑模块(5)右侧面，对称分布在测量尺穿孔槽(504)在两侧；右侧支撑模块道轨插脚(506)分布在右侧支撑模块(5)底部两，尺寸略小于底座导轨(2)两侧的沟槽；
右侧固定模块(7)位于右侧支撑模块(5)的右侧，包括螺旋微分头固定孔(701)、右侧固定模块弹簧安装孔(702)、右侧固定模块固定脚(703)、固定螺孔(704)；螺旋微分头固定孔(701)位于右侧固定模块(7)中部上端，螺旋微分头(9)的左端与调节螺杆(10)的另一端连接，右侧固定模块弹簧安装孔(702)为双数，位于右侧固定模块(7)左侧面下端，对称分布于右侧固定模块(7)左侧面竖向中心线的两侧，与右侧支撑模块弹簧安装孔(505)的位置和数量相对应；在底座导轨(2)右端方向的设定位置，采用固定螺丝(8)将右侧固定模块(7)固定在底座导轨(2)两侧的夹具底座(1)上；
推刀(11)包括推刀顶端斜面(1101)、推刀圆弧形顶端(1102)，推刀(11)连接在推拉力设备上，位于左右支撑模块上芯片的正上方；推刀圆弧形顶端(1102)顶部直线边缘呈圆弧形，顶端(1102)的宽度大于芯片的宽度。
2.如权利要求1所述的一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，其特征在于，所述固定螺丝(8)为内六角螺丝。
3.如权利要求2所述的一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，其特征在于，所述内六角螺丝的规格为M2。
4.如权利要求1所述的一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，其特征在于：
所述底座导轨(2)的宽度为24mm，高度为2mm，长度为70mm；
所述测量尺(4)的长度为18mm，宽度为2mm，高度为16mm；
所述左侧支撑模块(3)高出底座导轨(2)部分的尺寸为：长20mm，宽5mm，高37mm，顶端圆弧形半径为0.3mm；
所述右侧支撑模块(5)高出底座导轨(2)部分的尺寸为：长20mm，宽5mm，高37mm，顶端圆弧形半径为0.3mm；
所述右侧固定模块(7)的宽度为9mm，长度为30mm；
所述弹簧(6)的直径为3.1mm；
所述螺旋微分头(9)的行程为13mm，头部直径为5mm；
所述推刀(11)的推刀圆弧形顶端(1102)圆弧形半径为0.3mm。
5.如权利要求1所述的一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，其特征在于，所述左侧支撑模块(3)、右侧支撑模块(5)和推刀(11)的材质硬度大于HRc60。
6.如权利要求5所述的一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，其特征在于，所述材质为高速钢。
7.如权利要求6所述的一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，其特征在于，所述高速钢为W18Cr4V或W6Mo5Cr4V2。
8.如权利要求1所述的一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，其特征在于，所述右侧固定模块(7)的材质为铝合金。
9.如权利要求1所述的一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，其特征在于，所述弹簧(6)的材质是弹簧钢。
10.如权利要求9所述的一种集成电路芯片断裂强度测试夹具，其特征在于，所述弹簧钢为65Mn或60Si2Mn。
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| CN202222618337.1U CN219015884U (zh) | 2022-10-06 | 2022-10-06 | 一种集成电路芯片断裂强度测试夹具 |
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| CN219015884U true CN219015884U (zh) | 2023-05-12 |
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| CN202222618337.1U Active CN219015884U (zh) | 2022-10-06 | 2022-10-06 | 一种集成电路芯片断裂强度测试夹具 |
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