[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

说明书

本发明的定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法包括：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。本发明根据焊料孔隙‑芯片焊盘中心点间距，定量确定焊料层孔隙的安全分布区域，剔除含有显著影响散热性能孔隙的器件，保留含有不显著影响散热性能孔隙的器件，减少NMOS晶体管不必要的批退、返厂和报废，提升NMOS晶体管的利用率，解决了传统方法无法定量评估焊料孔隙位置对NMOS晶体管散热性能影响程度的不足。

技术领域

本发明涉及电子工程学领域的检测技术，具体涉及一种定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法。

背景技术

在航天用塑封NMOS晶体管的制备过程中，可通过焊料将NMOS芯片连接在金属基板上，以实现对NMOS芯片的固定和电路导通。NMOS芯片的粘结质量主要由焊料层内部存在的孔隙尺寸、孔隙比例和孔隙分布等因素决定。在老化和服役过程中，NMOS晶体管处于大电流状态下，焊料层孔隙的存在会显著增大焊料层的热阻，降低器件内部散热路径的导热性，造成芯片温度因散热不佳而显著上升。然而，并不是任何位置的孔隙都会显著增大焊料层的热阻，降低器件散热路径的导热性。因此，需进一步确定焊料层孔隙的安全分布范围，剔除含有显著影响散热性能孔隙的器件，保留含有不显著影响散热性能孔隙的器件，减少NMOS晶体管不必要的批退、返厂和报废，提升NMOS晶体管的利用率。

目前主要通过X射线法、超声波扫描显微镜法和热阻测试法来检测塑封NMOS晶体管焊料层的孔隙。其中，X射线法和超声波扫描显微镜法都只能检测NMOS晶体管焊料层是否存在孔隙，无法评估焊料层孔隙对器件散热性能的影响程度。传统的热阻测试方法也可检测器件焊料层内部是否存在孔隙，如专利《一种大功率LED器件固晶层散热性能的快速评估方法》(申请号201510078344.9)公开了一种检测器件固晶层是否存在缺陷的方法，该方法提取了表征固晶层的特征参数，有效识别了固晶层中存在的孔隙缺陷。但是该专利也只能定性判断固晶层中是否存在缺陷，难以评估不同位置的孔隙对器件散热性能的影响程度，无法确定孔隙的安全分布范围。只有定量确定不同位置的孔隙对器件散热性能的影响程度，才能判定特定位置的孔隙是否会显著影响器件的整体散热性能，从而有效保留不显著增加器件热阻的孔隙，降低器件返厂率和报废率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法，解决现有技术无法评估焊料层不同位置孔隙对器件散热性能影响程度的问题。

为了达到上述的目的，本发明提供一种定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法，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。

上述定量评估NMOS晶体管焊料层孔隙安全分布区域的方法，其中，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。