[发明专利]高强度芯片剪切测试工具的改进

说明书

本发明关于对一个固定在一个基座片上的半导体芯片进行剪切测试的工具。我们知道，这类测试的方式多种多样，但当进行高强度测试时，会出现一些问题。高强度是指超过约20千克力的强度。本发明不仅仅受限于此类“高强度”的测试，同时它的优势在其它强度下也能体现。

我们知道，半导体芯片是固定在基座片上的。芯片有许多不同的方式固定在基座片上。典型的方式有焊接、键合或者焊球阵列。对于技术人员而言，几乎知道所有的这些固定方式。芯片和基座片的尺寸和形状多种多样，但都适用于本发明。通常芯片呈正方形或矩形，最大尺寸在0.05mm至40mm范围内，但本发明并不仅限于此。基座片的尺寸可以与芯片相当，或者比芯片大好几倍。通常芯片和基座片都为平面。

剪切测试的目的是为了测量键合的质量。测试结果键合可能遭到破坏，也可能没有破坏。芯片材料一般都硬而脆，常用的材料为硅。测试键合的方式是将基座片夹住，在芯片的一边施加一个剪切载荷。这在夹紧点与受力点上产生较高的压力。本发明能够通过保持良好的定位将应力最小化，同时将测试载荷分散到基座片和芯片上。

A系列附图

本发明的特点将结合相应的附图，通过对一个优选实施方案的描述来说明，其中，

图A1为一个典型基座片和芯片的等角视图

图A2为本发明一个优选实施方案的等角视图

图A3为本发明一个优选实施方案的局部侧视图

图A1所示为一个典型基座片1，其上安装了芯片2。

图A2所示为基于本发明的一个优选实施方案，在测试过程中的基座片和芯片。图A3为图A2所示的局部侧视图。基座片与芯片放置在工具的基座3上，基座片的一边插入到与定位块4下方切口的一面相贴合。定位块4与基座1刚性固定。在一个优选实施方案中，通过数个固定螺钉5来实现。然后使基座片夹紧固定在基座上。在一个优选实施方案中，通过数个固定螺栓6来实现，对技术人员而言，他们还可以使用许多其他的方法来实现。在另一个优选实施方案中，基座片与基座的紧固通过一个快速松紧机构来实现。剪切块7位于芯片的另一侧。剪切工具8固定在“键合强度测试器”的测力传感器上。技术人员知道“键合强度测试器”能提供如箭头9所示方向的载荷。在一个优选实施方案中，剪切工具8为一端直径减小的圆柱状，插入剪切块7的定位孔中，形成间隙110。剪切工具直径较小端的圆柱的长度比剪切块的厚度略小，形成间隙111，以保证剪切工具不会碰到基座片。剪切工具8不同直径的两部分形成的台阶面，使得剪切工具能与剪切块7顶端相接触，随后剪切工具8向上提起，形成间隙112。在一个优选实施方案中，间隙112小于间隙111。间隙112通常为5μm至100μm，而间隙111通常为10μm至500μm。按描述与附图所示布置的剪切工具，能在箭头9方向上，给芯片提供测试剪切载荷。

本发明的优势在于，

剪切块7能围绕着剪切工具的圆柱轴自由旋转，这样它能与芯片边缘的整个表面接触。

剪切块7可以是一个耐磨组件，用相对柔性的材料制成，这样它能局部发生变形，与芯片的接触面积最大，从而减小接触应力。在一个优选实施方案中，剪切块7在其一个或多个面上设有下方切口13，使试验过程中芯片从基座片上向上脱离的可能降至最小。剪切块一般较为耐磨，在每个切口都被使用过后，才需要更换一个全新的剪切块。剪切面一般被安排在剪切块的顶面和底面(如图中所示的顶面和底面)，可进一步提升它的寿命，直到更换新的剪切块。

间隙111使剪切工具的底端与基座片之间不发生接触，但尽可能与芯片的一边对齐，这样剪切块在加载剪切载荷时，自身受到的倾翻力矩最小。

间隙112的大小可通过键合强度测试器来控制，从而调整间隙111的大小。

用于补充GB1000758.1“高强度、堆叠和紧凑布置芯片剪切工具”的描述

B系列附图

本发明的这些实施方式在高强度芯片、堆叠芯片或紧凑布置芯片的应用测试上有优势。在这些案例的任意之一或其多重组合中，本发明的这些实施方式都适用。芯片通常很薄(0.025mm至1.0mm)，因此在剪切试验中，要在薄边上施加载荷会有很多困难。芯片也会一片片叠起来布置，或者“肩并肩”布置，这增加了施加载荷的困难。

本发明这些实施方式的特点将结合相应的附图，通过下文对一个优选实施方案的描述来说明，其中，

图B1为一个典型基座片与单片芯片的等角视图

图B2为一个典型基座片上贴有两片芯片，形成狭窄通道的等角视图

图B3为一个典型基座片上贴有两片相叠的芯片的等角视图

图B4为本发明的一个优选实施方案的等角视图