[发明专利]一种基于F-P干涉原理的芯片封装静电测量传感器

说明书

本发明公开了一种基于F‑P干涉原理的芯片封装静电测量传感器，包括电容扫描探头，光纤电场传感器，光纤传感器解调仪，计算机；本发明使用尺寸为0.4×0.2mm的贴片电容(0.1pF)进行芯片表面电荷的感应，从而构成电容扫描探头，能够有效的扫描芯片表面不同的位置，得到芯片表面的静电分布；敏感器件采用压电陶瓷片，结合光学测量技术能实现对电场测量的精准性和快速性，同时光纤与陶瓷插针和连接使用可以更好的保证光信号的传输。本发明装置具有结构简单、测量精度高、使用稳定性好、抗干扰能力强等优点，可广泛应用于芯片制造和科研领域。

技术领域

本发明属于静电测量领域，具体涉及一种基于F-P干涉原理的芯片封装静电测量传感器。

背景技术

随着微电子技术的蓬勃发展，以及航空航天、芯片制造等高新产业的迅速崛起，电子器件及电子产品日趋小型化，因此集成电路成为电子信息工业中不可或缺的重要部件。小型集成电路尤其是芯片具有线间距离较短、导体部分较细、运算速度快、功率较低的特点，但是在芯片封装工业中，因为摩擦、感应和传导等过程很容易促进表面静电电荷的积累，进而导致芯片表面的静电放电(electrostatic discharge，ESD)，进而导致芯片的击穿和损毁，同时，因静电放电产生的电磁场亦会干扰周围电子部件的正常运行，从而造成设备故障和失灵。研究报告表明，集成芯片在生产过程中，因静电造成的报废率高达70％，每年因静电放电致使半导体器件损失高达数百亿美元，因此，为保障集成芯片在封装前后的安全性，需要对芯片表面进行静电的实时监测，以避免静电放电而造成的严重损伤，从而有效地进行静电防护，所以静电的测量工作在芯片制造领域起着非常重要的作用。

目前，静电测量按照测量设备是否与被测物体直接接触可以分为接触式和非接触式两类。接触式的测量方法由于测量时测量设备会与被测物体相接触，被测物体会发生放电，从而使被测物体的实际电荷量减少，导致测量的结果偏小而失真。接触式的测量方法分为振动电容式、旋转叶片式和直接感应式测量方法等，其中振动电容式的直接测量方法具有准确度高、稳定性好的优点，但是其工艺技术要求复杂并且成本相对较高；旋转叶片式测量方法功耗多，体积大，并且叶片的机械磨损会影响测量精度；直接感应式测量方法稳定性和抗干扰性能较差，不适合长期使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于F-P干涉原理的芯片封装静电测量传感器，该传感器能够探测芯片封装前后表面静电的微小变化，其传感器探头能够检测同一芯片表面不同位置处的静电大小，可以探测芯片表面的静电分布，为芯片的静电防护提供有力的支撑。本发明具有结构简单、高精度、响应速度快等优点。

本发明所采用的技术方案是，一种基于F-P干涉原理的芯片封装静电测量传感器，包括电容扫描探头，光纤电场传感器，光纤传感器解调仪，计算机；电容扫描探头的两端口输出与光纤电场传感器的敏感材料两极相连，光纤电场传感器的光纤接口与光纤传感器解调仪上的通道相连，光纤传感器解调仪的通信接口端与计算机的输入端口相连；光纤电场传感器还包括亚克力管以及压电陶瓷片；亚克力管内设置有塑胶板，亚克力管的一端设置有压电陶瓷片；塑胶板上固定有同亚克力管轴向布置的沿陶瓷插针，压电陶瓷片与陶瓷插针呈垂直设置，陶瓷插针端口与光纤接口相连，压电陶瓷片两面镀有电极，两个电极通过传输导线分别与电容扫描探头相连。

本发明的特点还在于，

进一步地，光纤电场传感器的外层由亚克力板拼接而成，整体长度为28mm，其截面为规则的矩形，形成长宽为20×15mm内部空腔的亚克力管。其内部塑胶板的长宽略小于截面的长宽尺寸，保证塑胶板能够置于亚克力管内部，在塑胶板的中心处设有能够通过陶瓷插针的圆孔，将陶瓷插针与塑胶板作可靠连接后置于亚克力管内部，放置时，陶瓷插针的端部与亚克力管的末端之间留有微小缝隙。将矩形的压电陶瓷片置于亚克力管的末端，压电陶瓷片与陶瓷插针之间的距离构成法珀腔，固定法珀腔的大小后，光纤电场传感器各部件能够进行可靠的粘接和固定。