[发明专利]一种制备用于观察倒焊互连情况的制样方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备与性能表征领域，具体涉及一种制备用于观察倒焊互连情况的制样方法。该方法适用于对温度和压力敏感的所有样品，不局限于倒装芯片，也适合于封装完成的后样品剖面的检测。

背景技术

虽然IBM公司于上世纪60年代发明了倒装芯片（flip-chip）工艺，但其真正超越引线键合（wire bonding）成为主流是上世纪90年代的事情。倒装芯片技术既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术。以往的一级封闭技术都是将芯片的有源区面朝上，背对基板和贴后键合，倒装芯片技术则是将芯片有源区面对基板，通过芯片上成阵列排列的焊料凸点实现芯片与衬底的互连，互连长度大大缩短，减小了电阻电容延迟，有效地提高了电性能，显然，这种互连方式能够提供更高的输入/输出密度，倒装占有面积计划与芯片大小一致，在所有表面安装技术中，倒装芯片可以达到最小、最薄的封装。

目前，倒装芯片技术广泛应用于高端器件及高密度封装领域。与传统引线键合工艺相比，倒装芯片工艺具有许多明显优点，表现在优越的电学及热学性能，更高的集成度，封装线条更小等。倒装芯片工艺有以下几种实现形式：冷压焊、热压焊、黏附式、回熔焊、超声/超声热焊。其中焦平面、传感器和探测器器件均采用冷压焊形式。

对于倒装互连后器件性能的检测基本都是无损的电学参数，比如焦平面的探测率、噪声等效温差（NETD）等。电学参数不能直接反应互连过程以及互连后底充胶等情况，相反，后者很大程度上会对器件的电学性能产生影响。目前，尚没有报道对互连情况进行制样观察。

发明内容

本发明的目的是建立了一种制备用于观察倒焊互连情况的制样方法，作为器件倒焊互连的反馈指导倒焊互连工艺。

本发明方法的工艺步骤如下（如附图1所示）：

1)用塑料夹具无损无压地固定待观察样品，然后将固定好的待观察样品放入合适的模具，模具是橡胶、塑料器皿、PVC管、硬纸、打印纸自卷桶或塑料瓶盖；

2)将冷镶嵌料粉和冷镶嵌液按技术要求混合，尔后迅速倒入盛有待观察样品的模具中；

3)等待冷镶嵌料自然固化后，取出，用内圆切片机或DISCO切割机切出一个平整的起始观察面；

4)用研磨、抛光的方式将观察面处理光亮，制样完成。

通过这一方法制备得的样品可用于光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线断层扫描检测等。从起始观察面开始，可以一整排一整排的观察整个器件的互连情况，包括互连对准情况、互连均匀性及未互连情况、互连压力与互连后间隙关系、互连后底充胶状况等等。

本发明的优点在于能够对倒装互连样品制样并进行直观的观察，作为互连情况的反馈指导倒焊互连工艺。

附图说明

图1为冷镶嵌制样流程图。

图2为冷镶嵌方式制样后样品光学显微镜照片。

图3为抛光后样品界面的光学显微镜照片。

图4为抛光后样品界面的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

实施实例1

1用塑料夹具水平固定待观察样品，然后将固定好的待观察样品放入尺寸合适的橡胶模具中；

2将冷镶嵌料的粉和液以0.5：1的体积比混合，玻璃棒迅速搅拌20秒左右，期间要防治产生大量气泡。尔后迅速倒入盛有待观察样品的模具中，液面浸没样品顶部；

3等待冷镶嵌料自然固化后，取出，用内圆切片机从样品高度的中间部位切出一个平整的起始观察面；

4用1μm颗粒的氧化铝抛光液将观察面处理光亮，直到能在高倍光学显微镜下观察到互连样品的界面信息，如附图3所示。

实施实例2

1用塑料夹具以一定的倾角固定待观察样品，然后将固定好的待观察样品放入尺寸合适的橡胶模具中；

2将冷镶嵌料的粉和液以0.8：1的体积比混合，玻璃棒迅速搅拌20秒左右，期间要防治产生大量气泡。尔后迅速倒入盛有待观察样品的模具中，液面与模具口齐平；

3等待冷镶嵌料自然固化后，取出，用内圆切片机从样品高度的三分之一部位切出一个平整的起始观察面；

4用1μm颗粒的氧化铝抛光液将观察面处理光亮，直到能在高倍光学显微镜下观察到互连样品的界面信息。

附图4是抛光后样品界面的扫描电子显微镜照片。从图中可以直接丈量出互连后的上下面间距、左右间隔，可以观察到内圆切割机产生的暴力面损伤，互连时对准失衡引起的互连材料倾斜，甚至上下两互连材料间的界面都可以看出。从图中还可以看出样品充胶不完全，互连材料间隙中有抛光掉下的微细颗粒。