专利名称：一种封装器件的应力检测方法
技术领域：
本发明涉及半导体封装的应力检测，尤其涉及一种封装器件再布线结构中的应力检测方法。
背景技术：
随着电子技术的快速发展，微电子器件越来越向微型化、高集成、多功能方向发展，与此相应，电子封装技术也不断进行革新，一方面从工艺上开发小尺寸、高密度的封装形式，另一方面也必须要满足器件可靠性的要求。其中，在外载作用下，封装器件中的应力是对封装器件的可靠性评价的重要依据。再布线是高密度的封装技术中必不可少的工艺，其应用较广泛。例如用于对晶圆片级芯片尺寸封装(Wafer Level Chip Scale Packaging,简称WLCSP)中微凸点阵列的重排布及对娃通孔(Through-Silicon-Via,简称TSV)转接板中微小间距连接点的分散重布置等。而再布线层(Redistribution layer,简称RDL)是封装器件中电性连接的关键结构，倘若封装器件中再布线层的应力过大，就可能造成再布线层引线破坏，导致其断裂而无法实现相应的功能。所以，RDL中应力的检测是封装中应力检测的重要环节。目前，用于获得封装结构中应力的方法主要有有限元计算分析及实验检测两大类。然而，有限元计算分析对合理的模型及准确的材料参数有很高的要求，其因复杂和繁琐而不被普遍适用。实验检测包括多种方法，例如:埋置应力/应变传感器检测法、用X射线(X-Ray)检测材料晶格变化获得应力的方法、全释放法、盲孔法、应力叠加的压痕法、电子散斑等光学方法测量法等。其中，全释放法、盲孔法、应力叠加的压痕法、电子散斑等光学方法测量法属于破坏或局部破坏的检测方法，不能测器件内部，因而均不适合直接用于检测封装器件内部的应力。而埋置应力/应变传感器检测法成本较高，不易与封装制程兼容，且检测周期较长，因而，亦不被普遍适用。然而，X-Ray检测材料晶格变化的方法在检测过程中不损坏样品，属于无损检测，可以被人们广泛适用于RDL的应力检测。但是，传统的X-Ray检测方法对材料特性和样品表面状态依赖大，对于具有多种材料的高密度封装器件的RDL来说，难以确保检测精度。因此，有必要提供一种新的应力检测方法来改善或解决上述的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种不损坏封装结构、且精度较高的检测封装器件应力的方法。本发明通过这样的技术方案解决上述的技术问题:一种封装器件的应力检测方法，其方法包括以下步骤:步骤SOOl:提供封装器件的再布线层，修改再布线层的模板以实现孔洞结构；步骤S002:修改模板后，制备再布线层时可同时制备出若干孔洞，记录孔洞的尺寸和形状；
步骤S003:对所述封装器件施加热或机械外载荷，内部孔洞结构将产生变形；步骤S004:利用X射线检测所述孔洞的变形大小，并通过分析孔洞的变形量而获得封装器件的再布线层中所受的应力大小。作为本发明的一种改进，修改制备再布线层的模板，在再布线层同时制备出若干孔洞。作为本发明的一种改进，所述再布线层设有导电区和非导电区，所述孔洞设置于导电区内。作为本发明的一种改进，所述再布线层设有导电区和非导电区，所述孔洞设置于非导电区内。作为本发明的一种改进，所述孔洞设置于封装器件的再布线层的边角处或周缘处。作为本发明的一种改进，所述孔洞呈圆形或方形等规则的几何图形。作为本发明的一种改进，所述孔洞贯穿再布线层的上下表面。本发明具有以下优点:本发明通过在再布线层上制备规则孔洞，再利用X-Ray检测孔洞的变化，进而得出封装器件的再布线层的孔洞周围所受的应力大小。通过这种高精度的无损检测，就可以在不损坏样品的基础上，利于改进器件设计，或对实际器件历经不同载荷后的内部应力变化进行监控。此外，该方法还具有与封装工艺相容、成本低，检测速度快的优点。
图1为本发明封装器件的应力检测方法的流程示意图；图2为本发明封装器件的应力检测方法的第一个实施例提供的RDL结构的平面示意图；图3为本发明封装器件的应力检测方法的第一个实施例提供的RDL结构的A-A’截面示意图；图4为本发明封装器件的应力检测方法的第二个实施例提供的RDL结构的平面示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式
。以下结合附图和具体实施例对本发明提出的检测方法作进一步详细说明。本发明提供一种带规则空洞形状的RDL结构，通过X-Ray检测孔洞结构的变形，进而得到应力大小。从而可了解RDL及其周围的应力状况，有助于改进器件设计，或者对实际器件历经不同载荷后的内部应力变化进行监控。如图1所示，一种封装器件的应力检测方法，其包括以下步骤:步骤SOOl:提供封装器件的再布线层10，修改再布线层的模板以实现孔洞结构11;步骤S002:修改模板后，制备再布线层时可同时制备出若干孔洞12，记录孔洞的尺寸和形状13 ；
步骤S003:对所述封装器件施加热或机械外载荷F，再布线层的内部孔洞结构将
产生变形；步骤S004:利用X射线检测所述孔洞的变形大小，并通过分析孔洞的变形量14，进而获得封装器件的再布线层中所受的应力大小。图2和图3为本发明封装器件的应力检测方法的第一个实施例提供的再布线层RDL结构100，再布线层100上设有导电区101和非导电区102，导电区101上设有微凸点103和与微凸点103电连接的微焊点104。通过修改模板使孔洞105形成于导电区101上，即在再布线层100的导线区域上。如此，可以检测出导线区孔洞105处的应力情况。优选的，孔洞105贯穿再布线层100的上下表面，且孔洞105为圆形或方形等规则的几何图形。为了不影响RDL的功能，圆孔直径不超过RDL层宽度的一半。图4所示为本发明封装器件的应力检测方法的第二个实施例提供的RDL结构100'，与第一个实施例不同的是，通过修改RDL的模板，使孔洞105'形成于非导电区102上。为了与布线工艺兼容，需在RDL的非导电区102上设置一层金属层106，进而在金属层106上制备出孔洞105'。该孔洞105'可以设置于器件的周缘处，也可以设置在器件的边角处。该设计既可以避免对封装器件功能的影响，又可以检测出封装器件边缘或转角处的应力大小。综上所述，本发明公布一种检测电子封装器件内部应力的方法，在封装器件的再布线层(RDL)工艺中制备规则形状的空洞结构，然后通过X射线(X-Ray)检测封装器件内部规则形状的变形，进而分析得到内部应力。该方法属于无损检测，与封装工艺兼容，成本低，速度快，对封装器件功能无影响。以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
权利要求
1.一种封装器件的应力检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤SOOl:提供封装器件的再布线层，修改再布线层的模板以实现孔洞结构； 步骤S002:修改模板后，制备再布线层时可同时制备出若干孔洞，记录孔洞的尺寸和形状； 步骤S003:对所述封装器件施加热或机械外载荷，内部孔洞结构将产生变形； 步骤S004:利用X射线检测所述孔洞的变形大小，并通过分析孔洞的变形量而获得封装器件的再布线层中所受的应力大小。
2.根据权利要求1所述的一种封装器件的应力检测方法，其特征在于:修改制备再布线层的模板，在再布线层同时制备出若干孔洞。
3.根据权利要求2所述的一种封装器件的应力检测方法，其特征在于:所述再布线层设有导电区和非导电区，所述孔洞设置于导电区内。
4.根据权利要求2所述的一种封装器件的应力检测方法，其特征在于:所述再布线层设有导电区和非导电区，所述孔洞设置于非导电区内。
5.根据权利要求4所述的一种封装器件的应力检测方法，其特征在于:所述孔洞设置于封装器件的再布线层的边角处或周缘处。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种封装器件的应力检测方法，其特征在于:所述孔洞呈圆形或方形等规则的几何图形。
7.根据权利要求6所述的一种封装器件的应力检测方法，其特征在于:所述孔洞贯穿再布线层的上下表面。
全文摘要
本发明提供一种检测电子封装器件内部应力的方法，在封装再布线层(RDL)工艺中制备规则形状的孔洞结构，然后通过X射线(X-Ray)检测封装器件内部规则形状孔洞结构的变形，进而分析得到内部应力。该方法属于无损检测，与封装工艺兼容，成本低，速度快，对封装器件功能无损害，且检测精度高，可被广泛适用。
文档编号G01L1/25GK103185650SQ201110458129
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者王珺, 庞钧文 申请人:复旦大学