[发明专利]热超声倒装键合剪切力测试仪

说明书

[技术领域]本发明属于一种热超声倒装芯片键合强度测试的装置。

[背景技术]微电子业的迅速发展，对制造装备的相关技术提出了前所未有的新挑战。高定位精度(nm～μm级)、高加速度(＞15g)、高制造精度(nm级)以及高可靠性，成了微电子的发展方向。

热超声键合(Thermosonic Bonding)技术多年前即被微电子制造业采用，作为形成微器件电气互连的主要手段。当30-200kHz频率超声驱动键合头(Bonding Tool)，作用于键合点，各种外加能场引起引线或凸点与基体金属塑性变形，软化，使引线或凸点与基体金属在数十ms内键合，形成所需的引线键合电气连接。对高速、细节距键合工艺的稳定性及微电子器件制造的可靠性的要求更高。

美国MIL-STD-883E引线键合强度标准已有10余年，用于微电子工业评价键合效果。如美国Terra公司(Terra Universal，Inc.)生产的引线键合强度测试仪(Wire Bond Strength Tester)，见图1，适应0.3-3，5-5，2-15，3-30，5-50，10-100，15-150 grams等不同测力范围。拉力测试需要两个键合点，拉力测试与拉力点位置、引线长度、以及拉力角度等因素有关。实际测试时，需要同时记录以上参数和具体芯片的类型，然后通过批量测试比较各种不同封装工艺的质量和可靠性。但对于倒装键合芯片，若采用拉力测试，芯片和基体(或引线框架)不易施加拉力；倒装键合芯片一般凸点数＞8-20，扭力测试，实际上仅对芯片上距旋转中心最远的凸点强度进行，亦不能得到真正有意义的键合强度数据。

[发明内容]本发明提供了一种对铝丝或倒装键合芯片进行剪切力测试的装置，用来测试铝丝或者倒装键合芯片的键合强度。本发明装置包括测力计、金属底板、螺栓、滑台、导轨和带手动小轮的丝杠。其主体测力计由SN-10测力计改装，其测量范围为±10N，精度为0.1N。

改装的测力计通过两个金属框架固定于金属底板上，滑台可以在导轨上移动，通过带手动小轮的丝杠来调节移动位移量。滑台上有两个用来固定引线框架的螺栓。

本发明主要用于对铝丝和基板、倒装键合芯片和引线框架(或芯片基板)等连接强度进行测量，能简便而快速地得到铝线或倒装键合芯片键合点剪切力强度数据。

[附图说明]

图1为本发明铝线键合点剪切力测试；

图2为倒装键合芯片剪切强度测试装置示意图。

[实施方式]

从铝线与基板、倒装键合芯片和引线框架两个角度说明：

(1)对铝线与基板，如图1，铝丝1通过超声键合机被压焊在基板2上，将改装的测力计3拆卸下来，从箭头方向推动铝丝1，当铝丝与基板脱离时，表盘上显示的读数表示铝线与基板剪切强度的最大值。

(2)对倒装键合芯片和引线框架，如图2，将改装过的测力计3固定于金属底板4上，引线框架5(待测倒装键合芯片6已连接于其上)用螺栓7固定于可移动的滑台8上，然后，通过带手动小轮的丝杠10调整滑台8在导轨9上向测力计3方向移动。当测力计3测刀触及待测倒装键合芯片6时，测力计同时显示剪切力值。最后，倒装键合芯片从引线框架5上脱离，测力计3上的表盘显示出芯片与引线框架间的实际最大剪切强度值。

此发明装置中滑台8相对位移手动调整精度为10μm，测力计3测力范围大于500gf，测力精度小于10gf。