[发明专利]有效管脚连接监测系统和方法

说明书

发明背景

集成电路(integrated circuit, IC)在诸如硅之类的半导体材料的单晶圆上大量地生产。晶圆被切成许多块，其中的每一块都包含一集成电路，并且其中的每一块被称为管芯（die）。集成电路管芯典型地通过引线接合或倒装芯片安装而安装到诸如球栅阵列(ball grid array, BGA)之类的载体基底。采用引线接合，把IC管芯上的小焊盘附连到BGA，例如，用小引线一端焊接或熔接到IC管芯焊盘，且另一端到BGA焊盘或连接点。采用倒装芯片安装，把IC管芯配置为具有预处理的接合焊盘的倒装芯片，在所述预处理的接合焊盘上典型地形成有焊料块，例如通过超声或回流焊接工艺，使得能够实现该倒装芯片到BGA焊盘或连接点的面朝下的附连。

球栅阵列（BGA）经常被用在高管脚数的专用集成电路（ASIC）上，并且它们包括在用于把集成电路附连到印刷电路板（printed circuit board , PCB）的两个通常圆形的焊盘之间的焊料珠。在BGA基底、PCB和/或IC管芯本身上的诸如传输振动以及周期性机械和热负荷之类的各种应力可以致使焊料接点起裂，由此致使集成电路的各个管脚与该PCB分开或者以其它方式松开。这些管脚连接故障典型地发生在BGA和PCB之间的焊球接点中，但是对于引线接合配置和倒装芯片安装配置这二者而言他们也可能发生在IC管芯和BGA之间的焊料接点。

为了降低与起裂焊球接点相关联的管脚连接故障，有时用集成电路的有效（即功能）管脚不使用的假焊球来替代BGA的拐角焊球。因而，在拐角假焊球变得起裂、松动，或以其它方式损坏的情况下，该集成电路的性能不被危及。然而，损坏未必局限于拐角焊球接点。例如，尽管起裂焊球接点最初可能发生在BGA的拐角处，但是起裂状况趋向于朝着BGA的中心向内传播，由此危及与集成电路的有效管脚相关联的非假焊球位置。此外，损坏也可能发生在与集成电路的有效管脚相关联的其它焊料接点中，诸如在引线接合和倒装芯片焊料接点中。

附图说明

现在，通过示例，将参照附图来描述本实施例，其中：

图1示出了按照实施例的有效管脚监测系统的示例；

图2示出了按照另一实施例的有效管脚监测系统的示例；

图3示出了按照实施例的监测至IC管芯的有效管脚的连接的方法的流程图；

图4示出了按照实施例的对在有效管脚监测系统中正监测到的波形的比较的示例；

图5示出了按照实施例的对在有效管脚监测系统中正监测到的波形的比较的另一示例；

图6示出了按照实施例的监测至IC管芯的有效管脚的连接的方法的流程图。

具体实施方式

问题和解决方案概述

如上所述，至管芯上的集成电路的管脚的连接故障经常是由在BGA基底上诸如传输振动以及其它机械和热负荷之类的应力引起的BGA和PCB之间的起裂焊球接点的结果。连接故障的其它潜在诱因包括但不局限于，BGA和IC管芯焊盘之间的断开引线接合，以及把IC管芯耦合到BGA的其它焊料接点的损坏或起裂。

处理此连接故障问题的一个方法已经是牺牲在BGA的诸如在拐角处之类的高应力区中的一个或多个焊球接点。牺牲的焊球接点为印刷电路组件增加了机械稳定性，同时当它们起裂时不影响IC功能性，这是因为它们与IC管芯上的有效管脚不相关联。

然而，起裂的焊料接点和管脚连接故障总的来说可以发生在BGA的除了高应力区以外的地方。这样的故障影响IC管芯上的有效（即功能）管脚，并经常导致集成电路的性能降低或失效。因此，对至印刷电路组件中的IC管芯的有效/功能管脚的连接故障（例如，起裂的焊料接点等）的检测是重要的诊断工具，其可以帮助防止该领域中印刷电路板（例如，笔记本计算机主板等）的显著故障诱因。然而，在功能系统中，尤其在间歇性故障的情况下，对起裂的焊料接点和其它管脚连接故障的检测有些困难。本公开内容的实施例克服了在检测至IC管芯上的有效/功能管脚的连接故障过程中的困难。

在一个实施例中，例如，一种用于监测至IC管芯的有效/功能管脚的连接的系统包括该IC的接合到BGA基底上的接合焊盘的I/O 单元。印刷电路板（PCB）上测试点耦合到该接合焊盘，并且在该测试点和I/O单元之间形成导电通路。时钟波形通过电阻器被注入到测试点中。