【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)總體上涉及諸如半導(dǎo)體封裝等電子器件中的缺陷或質(zhì)量不一致的自動(dòng)檢驗(yàn)，特別涉及一種用于檢驗(yàn)電子器件的方法和裝置，以便在該電子器件的制造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)非接觸式無(wú)介質(zhì)在線(xiàn)缺陷檢驗(yàn)。
技術(shù)介紹
1、在諸如半導(dǎo)體封裝等電子器件的制造期間，半導(dǎo)體封裝中可能會(huì)出現(xiàn)各種缺陷，必須有一種有效且高效的質(zhì)量或缺陷檢驗(yàn)解決方案，以確保成品電子器件的質(zhì)量是可接受的。雖然已在制造后為自動(dòng)檢驗(yàn)采用無(wú)損離線(xiàn)缺陷檢驗(yàn)方法，但需要一種在線(xiàn)缺陷檢驗(yàn)解決方案，以防止缺陷器件被轉(zhuǎn)移到后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，及時(shí)提供缺陷反饋來(lái)加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程控制，提高產(chǎn)量并且減少資源浪費(fèi)。
2、在半導(dǎo)體行業(yè)中，用于封裝的在線(xiàn)檢驗(yàn)方法應(yīng)當(dāng)是無(wú)損、無(wú)污染的，并且具有高速掃描能力和高吞吐量，因?yàn)殡娮悠骷馁|(zhì)量對(duì)濕度和污染非常敏感。然而，現(xiàn)有技術(shù)的檢驗(yàn)設(shè)備不足以達(dá)到此目的。例如，使用運(yùn)行壽命有限的傳統(tǒng)x射線(xiàn)檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行在線(xiàn)檢查將導(dǎo)致與輻射防護(hù)相關(guān)的成本增加，并降低檢驗(yàn)速度。同樣，壓電陶瓷和其他超聲波發(fā)生器的有效性受到攜帶超聲波信號(hào)的必要傳輸介質(zhì)的限制。然而，引入此類(lèi)介質(zhì)可能會(huì)損害被檢驗(yàn)電子器件的質(zhì)量和可靠性。
3、已經(jīng)提出了一些非接觸式無(wú)介質(zhì)超聲波測(cè)量方法，對(duì)電子器件進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。然而，由于超聲波在空氣中的傳播速度慢，這些方法的準(zhǔn)確性有限，導(dǎo)致分辨率較低。此外，由于有效測(cè)量區(qū)域有限，有必要頻繁移動(dòng)被檢驗(yàn)電子器件以便對(duì)整個(gè)器件進(jìn)行測(cè)量，這一需要將會(huì)限制檢驗(yàn)吞吐量。
4、例如，激光超聲波測(cè)量方法通過(guò)在電子器件中包含的裸片(die)的目標(biāo)表面上引起突然的熱變形來(lái)產(chǎn)生超聲波，
5、因此，提供至少可以解決傳統(tǒng)缺陷檢測(cè)方法面臨的一些問(wèn)題的電子器件在線(xiàn)檢驗(yàn)解決方案，將會(huì)是有益的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、因此，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是尋求在電子器件制造期間提供一種用于電子器件的有效且高效的在線(xiàn)缺陷檢驗(yàn)方法。
2、根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的第一方面，提供了一種用于檢驗(yàn)半導(dǎo)體封裝的方法，該方法包括：產(chǎn)生激發(fā)激光束并且將其導(dǎo)向至該半導(dǎo)體封裝的第一側(cè)的激發(fā)區(qū)域，從而在該半導(dǎo)體封裝中產(chǎn)生超聲波振動(dòng)；產(chǎn)生測(cè)量激光束并且將其導(dǎo)向至該半導(dǎo)體封裝的第二側(cè)的測(cè)量區(qū)域，該第一側(cè)和該第二側(cè)彼此相對(duì)；并且檢測(cè)從該測(cè)量區(qū)域反射的該測(cè)量激光束，以測(cè)量由該激發(fā)激光束產(chǎn)生的該超聲波振動(dòng)，從而檢驗(yàn)該半導(dǎo)體封裝的質(zhì)量。
3、使用所提出的檢驗(yàn)方法，將該激發(fā)激光束和該測(cè)量激光束瞄準(zhǔn)到該半導(dǎo)體封裝的兩個(gè)相對(duì)側(cè)，使得通過(guò)基于透射的檢測(cè)方法而不是現(xiàn)有技術(shù)中使用的反射檢驗(yàn)方法，對(duì)該半導(dǎo)體封裝中由該激發(fā)激光束產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。該基于透射的檢測(cè)方法意指在該半導(dǎo)體封裝的一側(cè)的由該激發(fā)激光束產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)被傳輸?shù)皆摪雽?dǎo)體封裝的另一側(cè)，并且通過(guò)被導(dǎo)向至該相對(duì)側(cè)的測(cè)量激光束進(jìn)行檢測(cè)。這可以防止損壞半導(dǎo)體封裝的敏感表面，因?yàn)榧ぐl(fā)激光束可以被導(dǎo)向至該半導(dǎo)體封裝的敏感度較低或非敏感表面，例如，襯底。
4、所提出的方法可以用來(lái)檢驗(yàn)在將裸片鍵合到包含在半導(dǎo)體封裝中的襯底上之后形成的各種缺陷。在一些實(shí)施例中，該半導(dǎo)體封裝的第一側(cè)可以包括包含在該半導(dǎo)體封裝中的襯底的表面，并且該半導(dǎo)體封裝的第二側(cè)可以包括已附接到襯底上的半導(dǎo)體裸片的表面和/或已鍵合到裸片上的互連部的表面。相應(yīng)地，檢驗(yàn)該半導(dǎo)體封裝可以包括檢驗(yàn)在制造過(guò)程中引入的半導(dǎo)體封裝中的質(zhì)量不一致，其中該質(zhì)量不一致可以包括該半導(dǎo)體封裝中的以下一個(gè)或多個(gè)缺陷：在該裸片與包含在該半導(dǎo)體封裝中的該襯底之間的粘合劑層中形成的空隙和/或分層缺陷，在該裸片與鍵合到包含在該半導(dǎo)體封裝中的該裸片的該互連部之間的粘合劑層中形成的空隙缺陷，在該裸片中形成的裂紋，和該裸片與包含在該半導(dǎo)體封裝中的該襯底之間的粘合劑層的不均勻分布。
5、在另一個(gè)實(shí)施例中，所提出的方法可以用來(lái)檢驗(yàn)在模制該半導(dǎo)體封裝后形成的缺陷。該半導(dǎo)體封裝的該第一側(cè)和該第二側(cè)可以包括該半導(dǎo)體封裝的模制外殼的兩個(gè)相對(duì)表面。在模制過(guò)程中形成的缺陷可以包括在模制外殼中形成的裂紋。相應(yīng)地，檢驗(yàn)該半導(dǎo)體封裝的步驟還包括：檢驗(yàn)該模制外殼中是否形成裂紋。
6、為了對(duì)半導(dǎo)體封裝進(jìn)行全面的質(zhì)量檢驗(yàn)，在一些實(shí)施例中，激發(fā)激光束可以被依次導(dǎo)向至該半導(dǎo)體封裝的該第一側(cè)的多個(gè)激發(fā)區(qū)域。例如，當(dāng)?shù)谝粋?cè)包括包含在該半導(dǎo)體封裝中的襯底的表面時(shí)，該多個(gè)激發(fā)區(qū)域可以基本上覆蓋整個(gè)表面。相應(yīng)地，該測(cè)量激光束可以被導(dǎo)向至第二側(cè)的固定測(cè)量區(qū)域或多個(gè)對(duì)應(yīng)測(cè)量區(qū)域。
7、另選地，在一些實(shí)施例中，該測(cè)量激光束可以被依次導(dǎo)向至該半導(dǎo)體封裝的該第二側(cè)的多個(gè)測(cè)量區(qū)域。例如，當(dāng)?shù)诙?cè)包括附接到襯底上的裸片的表面時(shí)，該多個(gè)測(cè)量區(qū)域可以基本上覆蓋裸片的整個(gè)表面。相應(yīng)地，該激發(fā)激光束可以被導(dǎo)向至第一側(cè)上的固定激發(fā)區(qū)域或多個(gè)激發(fā)區(qū)域。
8、該第二側(cè)的每個(gè)測(cè)量區(qū)域與該半導(dǎo)體封裝的該第一側(cè)的對(duì)應(yīng)激發(fā)區(qū)域可以具有預(yù)定的空間關(guān)系。優(yōu)選地，為了進(jìn)一步提高檢驗(yàn)準(zhǔn)確性，該第二側(cè)的每個(gè)測(cè)量區(qū)域和該第一側(cè)的對(duì)應(yīng)激發(fā)區(qū)域可以定位為彼此直接相對(duì)并且共同延伸。換言之，每個(gè)測(cè)量區(qū)域都有一個(gè)與其直接相對(duì)、具有相同形狀和尺寸的對(duì)應(yīng)激勵(lì)區(qū)域。
9、在本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例中，該檢測(cè)該測(cè)量激光束的步驟可以包括：檢測(cè)該測(cè)量激光束在該多個(gè)測(cè)量區(qū)域的頻率變化，從而在制造過(guò)程中檢驗(yàn)該半導(dǎo)體封裝中是否存在質(zhì)量不一致。這些質(zhì)量不一致可以從檢測(cè)到的頻率變化中推斷出來(lái)。該振動(dòng)檢測(cè)器包括測(cè)振儀。
10、根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的第二方面，提供了一種用于在半導(dǎo)體封裝制造期間檢驗(yàn)半導(dǎo)體封裝的裝置。該裝置包括：激發(fā)激光組件，該激發(fā)激光組件操作成產(chǎn)生激發(fā)激光束并且將其導(dǎo)向至該半導(dǎo)體封裝的第一側(cè)上的激發(fā)區(qū)域，從而在該半導(dǎo)體封裝中產(chǎn)生超聲波振動(dòng)；測(cè)量激光組件，該測(cè)量激光組件操作成產(chǎn)生測(cè)量激光束并且將其導(dǎo)向至該半導(dǎo)體封裝的第二側(cè)上的測(cè)量區(qū)域，該第二側(cè)和該第一側(cè)相對(duì)，該激發(fā)激光組件和該測(cè)量激光組件位于該半導(dǎo)體封裝的相對(duì)側(cè)；和振動(dòng)檢測(cè)器，該振動(dòng)檢測(cè)器操作成檢測(cè)從該半導(dǎo)體封裝的該第二側(cè)反射的該測(cè)量激光束，以測(cè)量由該激發(fā)激光束產(chǎn)生的該超聲波振動(dòng)，從而檢驗(yàn)該半導(dǎo)體封裝的質(zhì)量。
11、該振動(dòng)檢測(cè)器和該測(cè)量激光組件可以采用共用光學(xué)系統(tǒng)來(lái)使整個(gè)裝置更加緊湊。該共用光學(xué)系統(tǒng)可以包括振鏡(galvanometer)和f-θ透鏡。該振鏡被配置和操作成將該測(cè)量激光束導(dǎo)向至該半導(dǎo)體封裝的該第二側(cè)上的該測(cè)量區(qū)域，并且通過(guò)該f-θ透鏡，將從該測(cè)量區(qū)域反射的該測(cè)量激光束導(dǎo)向至該振動(dòng)檢測(cè)器。在一些實(shí)施例中，該共用光學(xué)系統(tǒng)還包括偏振分束器和四分之一波片，該偏振分束器和該四分之一波片被配置成將該測(cè)量激光束從該測(cè)量激光組件導(dǎo)向至該振鏡，并且將從該測(cè)量區(qū)域反射的該測(cè)量激光導(dǎo)向至該振動(dòng)檢測(cè)器。...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于檢驗(yàn)半導(dǎo)體封裝的方法，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體封裝的所述第一側(cè)包括包含在所述半導(dǎo)體封裝中的襯底的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述半導(dǎo)體封裝的所述第二側(cè)包括附接到所述襯底上的裸片的表面，和/或鍵合到所述附接到所述襯底上的裸片的互連部的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中檢驗(yàn)所述半導(dǎo)體封裝的步驟包括：檢驗(yàn)所述半導(dǎo)體封裝中是否存在質(zhì)量不一致，其中所述質(zhì)量不一致包括以下一個(gè)或多個(gè)缺陷：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體封裝的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)包括所述半導(dǎo)體封裝的模制外殼的兩個(gè)相對(duì)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中檢驗(yàn)所述半導(dǎo)體封裝的步驟包括：檢驗(yàn)所述模制外殼中是否形成裂紋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括依次將所述激發(fā)激光束導(dǎo)向至所述半導(dǎo)體封裝的所述第一側(cè)上的多個(gè)激發(fā)區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括依次將所述測(cè)量激光束導(dǎo)向至所述半導(dǎo)體封裝的所述第二側(cè)上的多個(gè)測(cè)量區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述半導(dǎo)體封裝的所述第二側(cè)上的每個(gè)測(cè)量區(qū)域與所述半導(dǎo)體封裝的所述第一側(cè)的對(duì)應(yīng)激發(fā)區(qū)域具有預(yù)定的空間關(guān)系。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第二側(cè)的每個(gè)測(cè)量區(qū)域和所述第一側(cè)的對(duì)應(yīng)激發(fā)區(qū)域定位為彼此直接相對(duì)并且共同延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中檢測(cè)所述測(cè)量激光束的步驟包括：檢測(cè)所述測(cè)量激光束在所述多個(gè)測(cè)量區(qū)域的頻率變化，從而檢驗(yàn)所述半導(dǎo)體封裝中的能從所檢測(cè)到的頻率變化中推斷出的質(zhì)量不一致。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述振動(dòng)檢測(cè)器包括測(cè)振儀。
14.一種用于檢驗(yàn)半導(dǎo)體封裝的裝置，所述裝置包括：
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述激發(fā)激光組件和所述測(cè)量激光組件位于所述半導(dǎo)體封裝的相對(duì)側(cè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述振動(dòng)檢測(cè)器和所述測(cè)量激光組件使用共用光學(xué)系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述共用光學(xué)系統(tǒng)包括振鏡和f-θ透鏡，所述振鏡被配置和操作成將所述測(cè)量激光束導(dǎo)向至所述半導(dǎo)體封裝的所述第二側(cè)上的所述測(cè)量區(qū)域，并且通過(guò)所述f-θ透鏡，將從所述測(cè)量區(qū)域反射的所述測(cè)量激光束導(dǎo)向至所述振動(dòng)檢測(cè)器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述共用光學(xué)系統(tǒng)還包括偏振分束器和四分之一波片，所述偏振分束器和所述四分之一波片被配置成將所述測(cè)量激光束從所述測(cè)量激光組件導(dǎo)向至所述振鏡，并且將從所述測(cè)量區(qū)域反射的所述測(cè)量激光導(dǎo)向至所述振動(dòng)檢測(cè)器。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述振動(dòng)檢測(cè)器包括測(cè)振儀。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，所述裝置還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置成記錄來(lái)自所述振動(dòng)檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果并且對(duì)所述檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，以識(shí)別所述半導(dǎo)體封裝中的質(zhì)量不一致。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述控制系統(tǒng)包括控制模塊，所述控制模塊被配置成向所述激發(fā)激光組件和/或所述測(cè)量激光組件發(fā)送控制信號(hào)，以調(diào)整所述激發(fā)激光束的方向和/或所述測(cè)量激光束的方向。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于檢驗(yàn)半導(dǎo)體封裝的方法，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體封裝的所述第一側(cè)包括包含在所述半導(dǎo)體封裝中的襯底的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述半導(dǎo)體封裝的所述第二側(cè)包括附接到所述襯底上的裸片的表面，和/或鍵合到所述附接到所述襯底上的裸片的互連部的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中檢驗(yàn)所述半導(dǎo)體封裝的步驟包括：檢驗(yàn)所述半導(dǎo)體封裝中是否存在質(zhì)量不一致，其中所述質(zhì)量不一致包括以下一個(gè)或多個(gè)缺陷：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體封裝的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)包括所述半導(dǎo)體封裝的模制外殼的兩個(gè)相對(duì)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中檢驗(yàn)所述半導(dǎo)體封裝的步驟包括：檢驗(yàn)所述模制外殼中是否形成裂紋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括依次將所述激發(fā)激光束導(dǎo)向至所述半導(dǎo)體封裝的所述第一側(cè)上的多個(gè)激發(fā)區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括依次將所述測(cè)量激光束導(dǎo)向至所述半導(dǎo)體封裝的所述第二側(cè)上的多個(gè)測(cè)量區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括依次將所述測(cè)量激光束導(dǎo)向至所述半導(dǎo)體封裝的所述第二側(cè)上的多個(gè)測(cè)量區(qū)域，所述多個(gè)測(cè)量區(qū)域?qū)?yīng)于所述激發(fā)激光束相對(duì)于所述多個(gè)激發(fā)區(qū)域的位置變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述半導(dǎo)體封裝的所述第二側(cè)上的每個(gè)測(cè)量區(qū)域與所述半導(dǎo)體封裝的所述第一側(cè)的對(duì)應(yīng)激發(fā)區(qū)域具有預(yù)定的空間關(guān)系。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第二側(cè)的每個(gè)測(cè)量區(qū)域和所述第一側(cè)的對(duì)應(yīng)激發(fā)區(qū)域定位為彼此直接相對(duì)并且共同延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭宜龍，張培亮，楊東，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：先進(jìn)科技新加坡有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
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