倒裝焊接的電學測試方法及系統(tǒng)與流程

本發(fā)明特別涉及一種倒裝焊接的電學測試方法及系統(tǒng)，屬于半導體制造和測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

倒裝互聯(lián)技術(shù)在半導體制造工藝中被廣泛應用。這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)兩種芯片之間的混合連接，焊點密度高，可靠性好，被廣泛應用于焦平面探測器陣列(fpa)，led光源陣列，空間光調(diào)制器陣列等光電芯片與其對應的讀出電路或者驅(qū)動電路的連接。但是光電芯片往往價格昂貴，倒裝焊工藝中的焊球直徑一般在20μm左右，直接測試不僅成本高昂，而且測試難度也很高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種倒裝焊接的電學測試方法及系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實施例提供了一種倒裝焊接的電學測試方法，包括：

提供第一測試電路板，所述第一測試電路板上設(shè)置有復數(shù)個彼此電學隔離的第一金屬圖形，

提供第二測試電路板，所述第二測試電路板上設(shè)置有復數(shù)個彼此電學隔離的第二金屬圖形，

設(shè)置沿設(shè)定路徑間隔分布的n個金屬焊球，n為正整數(shù)，

提供主要由一探針、測試電源、電流和/或電壓測試裝置及另一探針順次串聯(lián)形成的測試模塊；

以及，將該n個金屬焊球交替經(jīng)復數(shù)個第一金屬圖形、復數(shù)個第二金屬圖形電連接，從而將該n個金屬焊球串聯(lián)形成一串聯(lián)電路，并將所述的兩個探針分別與所述串聯(lián)電路的兩端電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否正常導通；

或者，將該n個金屬焊球與第一測試電路板或第二測試電路板配合，且使任一個金屬焊球僅可與相應的一第一金屬圖形或一第二金屬圖形電性接觸，再將所述的兩個探針分別與第1個金屬焊球、第n個金屬焊球電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否短路。

本發(fā)明實施例還提供了一種倒裝焊接的電學測試系統(tǒng)，包括：

第一測試電路板，具有復數(shù)個彼此電學隔離的第一金屬圖形，

第二測試電路板，具有復數(shù)個彼此電學隔離的第二金屬圖形，

沿設(shè)定路徑間隔分布的n個金屬焊球，n為正整數(shù)，

主要由一探針、測試電源、電流和/或電壓測試裝置及另一探針順次串聯(lián)形成的測試模塊；

當進行導通性測試時，該n個金屬焊球交替經(jīng)第一金屬圖形、第二金屬圖形電連接而形成一串聯(lián)電路，而所述的兩個探針分別與所述串聯(lián)電路的首、尾段端電連接而形成一測試電路；

當進行短路測試時，該n個金屬焊球與第一測試電路板或第二測試電路板配合，且任一個金屬焊球僅可與相應的一第一金屬圖形或一第二金屬圖形電性接觸，而所述的兩個探針分別與第1個金屬焊球、第n個金屬焊球電連接而形成一測試電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括：本發(fā)明提供的測試方法簡單易操作，成本低，使用方便，可以測試倒裝焊工藝以后芯片是夠正常連通，并能夠有效發(fā)現(xiàn)存在的短路問題，能夠針對性的改進工藝和提高倒裝焊的質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1中導通性測試設(shè)計的圖形結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1中導通性測試設(shè)計的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例1中導通性測試設(shè)計圖形的細節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例2中短路測試設(shè)計的圖形結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例中第一測試電路板和/或第二測試電路版的導通性和短路測試圖形分布示意圖。

具體實施方式

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案發(fā)明人經(jīng)長期研究和大量實踐，得以提出本發(fā)明的技術(shù)方案。如下將對該技術(shù)方案、其實施過程及原理等作進一步的解釋說明。

本發(fā)明實施例一方面提供了一種倒裝焊接的電學測試方法，包括：

提供第一測試電路板，所述第一測試電路板上設(shè)置有復數(shù)個彼此電學隔離的第一金屬圖形，

提供第二測試電路板，所述第二測試電路板上設(shè)置有復數(shù)個彼此電學隔離的第二金屬圖形，

設(shè)置沿設(shè)定路徑間隔分布的n個金屬焊球，n為正整數(shù)，

提供主要由一探針、測試電源、電流和/或電壓測試裝置及另一探針順次串聯(lián)形成的測試模塊；

以及，將該n個金屬焊球交替經(jīng)復數(shù)個第一金屬圖形、復數(shù)個第二金屬圖形電連接，從而將該n個金屬焊球串聯(lián)形成一串聯(lián)電路，并將所述的兩個探針分別與所述串聯(lián)電路的兩端電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否正常導通；

或者，將該n個金屬焊球與第一測試電路板或第二測試電路板配合，且使任一個金屬焊球僅可與相應的一第一金屬圖形或一第二金屬圖形電性接觸，再將所述的兩個探針分別與第1個金屬焊球、第n個金屬焊球電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否短路。

進一步的，所述方法包括：

將其中的一探針和一第一焊盤電性接觸，所述第一焊盤和僅與第1個金屬焊球電連接的第二金屬圖形電性結(jié)合；以及

將另一探針和一第二焊盤電性接觸，所述第二焊盤和僅與第n個金屬焊球電連接的第二金屬圖形電性結(jié)合；

所述第一焊盤和第二焊盤均設(shè)置在第二測試電路板上。

進一步的，該n個金屬焊球中除第1個金屬焊球和第n個金屬焊球之外的任意一個金屬焊球均同時以表面的不同位點與一第一金屬圖形、一第二金屬圖形電性接觸。

進一步的，所述方法具體包括：

于第一測試電路板上沉積復數(shù)個彼此電學隔離的第一金屬圖形，

于第二測試電路板上沉積復數(shù)個彼此電學隔離的第二金屬圖形，

于第一測試電路板和/或第二測試電路板沉積介質(zhì)層，

在第一測試電路板和/或第二測試電路板上對應于焊點和焊盤處加工出窗口，

于焊點位置處沉積金屬焊柱，

使用倒裝焊機進行倒裝焊，以形成包括n個金屬焊球的焊球陣列。

在一些較為具體的實施方案，所述方法包括：至少通過光刻、剝離和電子束蒸發(fā)方式，于第一測試電路板、第二測試電路板上沉積第一金屬圖形、第二金屬圖形。

在一些較為具體的實施方案，所述方法包括：至少通過光刻和反應離子刻蝕方式在第一測試電路板和/或第二測試電路板上對應于焊點和焊盤處加工出窗口；

在一些較為具體的實施方案，所述方法包括：至少通過光刻和熱蒸發(fā)方式在對應于焊點處進行金屬焊柱的沉積，所述金屬焊柱包括in柱。

進一步的，所述方法包括：若測試電路短路，則判斷倒裝焊接存在質(zhì)量問題。

本發(fā)明實施例的另一個方面還提供了一種倒裝焊接的電學測試系統(tǒng)，包括：

第一測試電路板，具有復數(shù)個彼此電學隔離的第一金屬圖形，

第二測試電路板，具有復數(shù)個彼此電學隔離的第二金屬圖形，

沿設(shè)定路徑間隔分布的n個金屬焊球，n為正整數(shù)，

主要由一探針、測試電源、電流和/或電壓測試裝置及另一探針順次串聯(lián)形成的測試模塊；

當進行導通性測試時，該n個金屬焊球交替經(jīng)第一金屬圖形、第二金屬圖形電連接而形成一串聯(lián)電路，而所述的兩個探針分別與所述串聯(lián)電路的首、尾段端電連接而形成一測試電路；

當進行短路測試時，該n個金屬焊球與第一測試電路板或第二測試電路板配合，且任一個金屬焊球僅可與相應的一第一金屬圖形或一第二金屬圖形電性接觸，而所述的兩個探針分別與第1個金屬焊球、第n個金屬焊球電連接而形成一測試電路。

進一步的，僅與第1個金屬焊球電連接的第一金屬圖形或第二金屬圖形還與設(shè)置在第一測試電路板或第二測試電路板上的第一焊盤電性結(jié)合，僅與第n個金屬焊球電連接的第一金屬圖形或第二金屬圖形還與設(shè)置在第一測試電路板或第二測試電路板上的第二焊盤電性結(jié)合，其中一探針與第一焊盤電性接觸，另一探針與第二焊盤電性接觸。

進一步的，所述第一焊盤和第二焊盤均設(shè)置在第二測試電路板上，僅與第1個金屬焊球電連接的第二金屬圖形與第一焊盤電性結(jié)合，僅與第n個金屬焊球電連接的第二金屬圖形與第二焊盤電性結(jié)合。

進一步的，該n個金屬焊球中除第1個金屬焊球和第n個金屬焊球之外的任意一個金屬焊球均同時以表面的不同位點與一第一金屬圖形、一第二金屬圖形電性接觸。

本發(fā)明提供的測試方法簡單，成本低，使用方便，可以測試倒裝焊工藝以后芯片是夠正常連通，并能夠有效發(fā)現(xiàn)存在的短路問題，能夠針對性的改進工藝和提高倒裝焊的質(zhì)量。

如下將結(jié)合具體實施例對該技術(shù)方案、其實施過程及原理等作進一步的解釋說明。

本發(fā)明通過制作一對測試電路板，并在其上沉積相對應的金屬圖形以后沉積焊球金屬，鈍化開孔以后進行倒裝焊，并完成測試。

實施例1導通性測試

本實施例涉及對一個電路板上的選定的一條或兩條線路的導通性進行測試。更具體的，參閱圖1所示，本實施例系對一個電路板上的兩條選定線路的a、b點的導通性進行測試(其中，連接測試的路徑可以是若干行/列像素，也可以是某個角落的一串像素，根據(jù)需要而定)，相應測試方法如下：

提供主要由一探針、測試電源、電流和/或電壓測試裝置及另一探針順次串聯(lián)形成的測試模塊；

提供一對測試電路板(第一測試電路板和第二測試電路板)，并依據(jù)業(yè)界已知的方案，通過光刻、剝離和電子束蒸發(fā)等方式，于第一測試電路板、第二測試電路板上沉積復數(shù)個彼此電學隔離的第一金屬圖形、第二金屬圖形(第一金屬圖形亦可稱為上層金屬圖形，第二金屬圖形亦可稱為下層金屬圖形，上層金屬圖形和下層金屬圖形可以是相同或不相同的，并可依據(jù)實際需求而設(shè)計)。

采用業(yè)界已知的方式于第一測試電路板和/或第二測試電路板沉積介質(zhì)層(如氧化硅或氮化硅等)，

采用業(yè)界已知的方式在第一測試電路板和/或第二測試電路板上對應于焊點和焊盤處加工出窗口，

依據(jù)業(yè)界已知的方案，通過光刻和熱蒸發(fā)等方式在對應于焊點處進行in柱的沉積；

依據(jù)業(yè)界已知的方案，使用倒裝焊機進行倒裝焊，以形成包括n個in球的焊球陣列，n為正整數(shù)；

將該n個in球交替經(jīng)復數(shù)個第一金屬圖形、復數(shù)個第二金屬圖形電連接(第一金屬圖形和第二金屬圖形與in球的連接方式可參閱圖2所示)，從而將該n個in球串聯(lián)形成一串聯(lián)電路(參閱圖3所示)，該n個in球中除第1個in球(對應于a點)和第n個in球(對應于b點)之外的任意一個in球均同時以表面的不同位點與一第一金屬圖形、一第二金屬圖形電性接觸，將所述的兩個探針分別與所述串聯(lián)電路的兩端電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否正常導通。

實施例2短路測試

本實施例涉及對一個電路板上的選定的一條或多條線路是否存在短路進行測試。其中一種典型的測試圖形如圖4所示。相應的測試方法如下：

提供測試模塊(與實施例1相同)；

提供一測試電路板(可以是第二測試電路板)，其可按照實施例1的方式制作；

將該n個in球與第二測試電路板配合，且使任一個in球僅可與相應的一第二金屬圖形電性接觸，與第一個in球電連接的第二金屬圖形電連接設(shè)置第一焊盤，與第n個in球電連接的第二金屬圖形電連接設(shè)置有第二焊盤(第一焊盤和第二焊盤同時設(shè)置在第二測試電路板上)，再將所述的兩個探針分別與第1個in球、第n個in球電連接而形成一測試電路，再觀察測試電路是否短路。

若測試電路短路，則判斷倒裝焊接存在質(zhì)量問題(例如焊球存在被擠壓變形等缺陷)。此時可以結(jié)合x光透視、超聲掃描等手段，可以快速定位問題點，改進工藝。

前述各測試電路板的結(jié)構(gòu)和形式可以依據(jù)實際需求而定，其可僅包含用以進行導通性測試的電路結(jié)構(gòu)，也可以僅包含用以進行短路測試的電路結(jié)構(gòu)，當然也可以同時包含這兩種電路結(jié)構(gòu)，例如其形式可以參閱圖5所示。

應當理解，上述實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。