[发明专利]定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法

权利要求书

1.定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法，其特征在于，包括：制备一系列焊料层孔隙率相同、孔隙分布位置不同的标定样品；通过超声波扫描显微镜验证各标定样品焊料层孔隙分布情况；采用瞬态热阻法获得孔隙位置与热阻参数的关系；根据孔隙位置与热阻参数的关系，确定焊料层孔隙的安全分布范围。

2.如权利要求1所述的定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法，其特征在于，所述采用瞬态热阻法获得孔隙位置与热阻参数的关系包括：

采用瞬态热阻法测定标定样品K系数；

在瞬态热阻测试中监测标定样品PN结电压降，通过数学变换得到标定样品的积分函数曲线，提取热阻参数；

叠加各标定样品的积分函数曲线，确定特定焊料层孔隙率标定样品的焊料热阻和总热阻，获得焊料层孔隙位置与热阻参数的关系。

3.如权利要求1所述的定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法，其特征在于，所述制备一系列焊料层孔隙率相同、孔隙分布位置不同的标定样品包括：

采用设有特定图案的掩膜板在NMOS晶体管的金属基板表面的芯片焊盘区域内蒸镀Al₂O₃陶瓷薄膜，构成焊料层孔隙；通过设计掩膜板图案，设计Al₂O₃陶瓷薄膜的面积以及Al₂O₃陶瓷薄膜与芯片焊盘区域中心点的间距；各掩膜板的图案设计，Al₂O₃陶瓷薄膜的面积占芯片焊盘区域面积的比例相同，Al₂O₃陶瓷薄膜与芯片焊盘区域中心点的间距不同，以得到一系列焊料层孔隙率相同、孔隙分布位置不同的标定样品。

4.如权利要求2所述的定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法，其特征在于，所述在瞬态热阻测试中监测标定样品PN结电压降中，在标定样品的金属基板底部涂覆导热硅脂后，将标定样品固定在Cu块冷板上，Cu块冷板的温度保持恒定。

5.如权利要求4所述的定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法，其特征在于，对每个标定样品，该标定样品的积分函数曲线中，横坐标为热阻值，纵坐标为热容值，原点到第一拐点所对应的横坐标热阻值代表NMOS芯片PN结热阻x_i，第一拐点到第二拐点所对应的横坐标热阻值代表焊料热阻h_i，第二拐点到积分函数曲线最右端对应的横坐标热阻值代表金属基板、导热硅脂和Cu块冷板热阻之和m_i；原点到积分函数曲线最右端对应的横坐标热阻值代表标定样品的总热阻z_i，i＝1,2,┄,N，N为标定样品数量；

所述孔隙位置与热阻参数的关系为：各标定样品的NMOS芯片PN结热阻相等；各标定样品的焊料热阻不同，随着焊料层孔隙与芯片焊盘区域中心点间距增大，焊料热阻减小；各标定样品的金属基板、导热硅脂和Cu块冷板热阻之和相等；各标定样品的总热阻不同，随着焊料层孔隙与芯片焊盘区域中心点间距增大，总热阻减小；对于任意两个标定样品，总热阻之差等于对应的焊料热阻之差。

6.如权利要求1所述的定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法，其特征在于，所述根据孔隙位置与热阻参数的关系，确定焊料层孔隙的安全分布范围包括：

设NMOS晶体管热阻标准判据中最大焊料热阻为h，最大总热阻为z；设第i个标定样品焊料层孔隙与芯片焊盘区域中心点的间距为r_i，焊料热阻为h_i，总热阻z_i，i＝1,2,┄,N，N为标定样品数量，且r₁＜r₂＜┄＜r_N；

将各标定样品的焊料热阻h_i和总热阻z_i分别与h和z比对，若满足条件h≥h₁，z≥z₁，则焊料层孔隙与芯片焊盘区域中心点的间距≥r₁的区域为焊料层孔隙的安全分布范围；若满足条件h_i-1≥h≥h_i，z_i-1≥z≥z_i，i≠1，则焊料层孔隙与芯片焊盘区域中心点的间距≥r_i的区域为焊料层孔隙的安全分布范围；若满足条件h_N≥h，z_N≥z，则芯片焊盘区域任何位置都不能存在焊料层孔隙。