應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述芯片封裝結(jié)構(gòu)包括多個通過貼片膠平鋪粘貼于封裝基板表面的測試芯片以及開孔的遮擋片，所述多個測試芯片以及開孔的遮擋片組裝成堆疊結(jié)構(gòu)；其中，所述測試芯片平鋪于所述封裝基板表面的區(qū)域不大于寬束輻照面積，所述堆疊結(jié)構(gòu)的上層是所述開孔的遮擋片，所述測試芯片通過鍵合絲或者焊球與封裝基板電連接。本發(fā)明能夠縮短輻照試驗時長，降低輻照試驗費(fèi)用，在現(xiàn)有的封裝工藝基礎(chǔ)上提高輻照試驗效率。
【專利說明】
應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及芯片封裝設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法。【背景技術(shù)】
[0002]單粒子效應(yīng)試驗主要考核星上大規(guī)模和超大規(guī)?；A(chǔ)電路抗單粒子效應(yīng)的能力。 通過加速器模擬試驗和锎源試驗獲得大規(guī)模集成電路的單粒子翻轉(zhuǎn)截面和翻轉(zhuǎn)閾值，再結(jié)合衛(wèi)星具體軌道環(huán)境和元器件的工藝參數(shù)預(yù)示元器件在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率。單粒子效應(yīng)地面模擬試驗技術(shù)主要是寬束輻照技術(shù)、微束輻照技術(shù)。寬束輻照試驗具有離子束斑面積大、離子能量高、輻照效率高等特點。但由于寬束輻照束斑大，測量得到的器件響應(yīng)是被輻照的所有電路單元的響應(yīng)的組合效果，無法得到器件響應(yīng)的詳細(xì)信息。微束輻照試驗束斑面積小、 可以更清晰準(zhǔn)確的得到單粒子效應(yīng)發(fā)生的位置信息，消除了寬束輻照帶來的不確定性，但微束束斑能量相對較低，離子穿透能力有限。
[0003]電子元器件尤其是半導(dǎo)體集成電路從保護(hù)硅片以及電氣互連等角度考慮需要先進(jìn)行封裝。常規(guī)的塑料、陶瓷、金屬封裝將整個元件包裹起來實現(xiàn)水汽隔離以及電氣互連， 但這樣的包封形式不利于高效地進(jìn)行單粒子效應(yīng)輻照試驗，束斑穿透模塑料或者陶瓷、金屬蓋板時，存在能量以及粒子損耗，地面模擬輻照效果大打折扣。
[0004]從輻照試驗效果考慮，電子元器件試驗樣品進(jìn)行離子輻照實驗時通常不加任何屏蔽。但這樣使得裸芯片以及鍵合線(或者焊球)直接暴露在空氣中，在存儲搬運(yùn)過程中，極易造成元件的污染、損壞，影響元件正常測試。
[0005]此外，當(dāng)前電子產(chǎn)品的設(shè)計不斷朝著輕、薄、短、小的趨勢邁進(jìn)，許多芯片出現(xiàn)了系統(tǒng)化設(shè)計的概念，即單顆芯片具備有多個功能模塊。但不同功能電路結(jié)構(gòu)不一樣，對輻照的敏感程度不一樣，對不同功能電路模塊的抗輻照研究需要單獨進(jìn)行。
[0006]隨著我國航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，對加速器束流的需求將會急劇增加，但受加速器可提供束流時間的限制，束流供求矛盾將會愈來愈突出。此外，為了消除寬束輻照帶來的不確定性，使單粒子效應(yīng)研究更深入、更細(xì)致，常采用開蓋的方式進(jìn)行微束掃描，模擬器件單粒子效應(yīng)，從而有針對性地采取加固措施。但是，采用重離子微束輻照模擬器件單粒子效應(yīng)，微束能量有限，而且輻照效率低，試驗時間長，試驗成本高。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，能夠縮短輻照試驗時長，降低輻照試驗費(fèi)用，在現(xiàn)有的封裝工藝基礎(chǔ)上提高輻照試驗效率。
[0008]第一方面，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)，所述芯片封裝結(jié)構(gòu)包括多個通過貼片膠平鋪粘貼于封裝基板表面的測試芯片以及開孔的遮擋片，所述多個測試芯片以及開孔的遮擋片組裝成堆疊結(jié)構(gòu)；其中，所述測試芯片平鋪于所述封裝基板表面的區(qū)域不大于寬束輻照面積，所述堆疊結(jié)構(gòu)的上層是所述開孔的遮擋片，所述測試芯片通過鍵合絲或者焊球與封裝基板電連接。
[0009]第二方面，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括:
[0010]預(yù)先在遮擋片上開孔；
[0011]在封裝基板上平鋪多顆測試芯片，實現(xiàn)一次寬束輻照試驗同時輻照芯片不同的功能區(qū)域；
[0012]將開孔的遮擋片與平鋪有多顆芯片的封裝基板進(jìn)行組裝，形成堆疊結(jié)構(gòu)，以使所述開孔的遮擋片能夠在將不需要輻照的區(qū)域保護(hù)起來的同時將需要輻照的電路區(qū)域暴露出來。進(jìn)一步地，所述方法還包括:
[0013]當(dāng)所述測試芯片鍵合引線較多較長時，通過點膠將鍵合絲固化保護(hù)起來。
[0014]進(jìn)一步地，所述方法還包括:當(dāng)所述測試芯片鍵合引線較多較長時，對不需要輻照的區(qū)域采取架空的遮擋形式，其中，遮擋用的金屬片用于實現(xiàn)定向輻照的目的。
[0015]可選地，所述對不需要輻照的區(qū)域采取架空的遮擋形式包括:
[0016]采用常規(guī)塑料封裝對多芯片模塊進(jìn)行注塑包封；
[0017]采取研磨、激光切割、化學(xué)刻蝕的方法去掉芯片上方的模塑料；
[0018]遮擋用的金屬板采用激光切割進(jìn)行開孔處理；
[0019]將開好孔的金屬板粘接到對應(yīng)的芯片上方，從而實現(xiàn)對特定區(qū)域的輻照。
[0020]可選地，所述遮擋片上開孔的位置及其形狀大小與所述測試芯片的功能區(qū)域相匹配。
[0021]本發(fā)明提供的應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，借助重離子寬束束流，實現(xiàn)一次輻照，多顆芯片定區(qū)域輻照測試，得到多個敏感區(qū)測試結(jié)果;重離子寬束束流具有粒子能量大，能量可調(diào)節(jié)范圍寬的特點，能夠更容易地觀測到芯片單粒子效應(yīng)從而進(jìn)行更高效的芯片單粒子效應(yīng)研究;從重離子束流時間有限以及試驗經(jīng)費(fèi)高昂的角度考慮， 采用本發(fā)明實施例提供的應(yīng)用于輻照試驗的新型封裝結(jié)構(gòu)，能夠有效提高輻照試驗測試效率，縮短試驗所需的加速器束流時間，節(jié)省實驗經(jīng)費(fèi)?！靖綀D說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0023]圖1(a)為多功能芯片不同電路區(qū)域示意圖；[〇〇24]圖1(b)為引線鍵合互連類型芯片的常規(guī)輻照試驗封裝結(jié)構(gòu)截面示意圖；
[0025]圖1(c)為倒裝鍵合互連類型芯片的常規(guī)輻照試驗封裝結(jié)構(gòu)截面示意圖；
[0026]圖2(a)至圖2(e)為本發(fā)明實施例提供的應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法的流程圖?！揪唧w實施方式】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]本發(fā)明實施例提供一種應(yīng)用于輻照試驗的新型封裝結(jié)構(gòu)，所述芯片封裝結(jié)構(gòu)包括多個通過貼片膠平鋪粘貼于封裝基板表面或者載板空腔內(nèi)的測試芯片以及開孔的遮擋片，所述多個測試芯片以及開孔的遮擋片組裝成堆疊結(jié)構(gòu)；其中，所述測試芯片平鋪于所述封裝基板表面的區(qū)域不大于寬束輻照面積，所述堆疊結(jié)構(gòu)的上層是所述開孔的遮擋片，所述測試芯片通過鍵合絲或者焊球與封裝基板電連接。
[0029]其中，所述遮擋片可以為硅片、玻璃片，但不僅限于此。
[0030]圖1(a)至圖1(c)為所述應(yīng)用于輻照試驗的新型封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，其中，不同陰影區(qū)域代表不同的功能電路，芯片通過鍵合絲或者焊球與底部基板進(jìn)行電連接。圖1(a)為多功能芯片不同電路區(qū)域示意圖，其中數(shù)字標(biāo)識的不同陰影區(qū)域代表不同的功能模塊，圖1(b)和圖1(c)分別為常規(guī)輻照試驗封裝結(jié)構(gòu)截面示意圖，其中圖1(b)為引線鍵合形式互連類型芯片，圖1 (C)為倒裝鍵合互連類型的芯片。
[0031]本發(fā)明實施例還提供一種應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括:
[0032]預(yù)先在遮擋片上開孔；
[0033]在封裝基板上平鋪多顆測試芯片，實現(xiàn)一次寬束輻照試驗同時輻照芯片不同的功能區(qū)域；
[0034]將開孔的遮擋片與平鋪有多顆芯片的封裝基板進(jìn)行組裝，形成堆疊結(jié)構(gòu)，以使所述開孔的遮擋片能夠在將不需要輻照的區(qū)域保護(hù)起來的同時將需要輻照的電路區(qū)域暴露出來。
[0035]進(jìn)一步地，所述方法還包括:
[0036]當(dāng)所述測試芯片鍵合引線較多較長時，通過點膠將鍵合絲固化保護(hù)起來。
[0037]進(jìn)一步地，所述方法還包括:當(dāng)所述測試芯片鍵合引線較多較長時，對不需要輻照的區(qū)域采取架空的遮擋形式，其中，遮擋用的金屬片用于實現(xiàn)定向輻照的目的。
[0038]可選地，所述對不需要輻照的區(qū)域采取架空的遮擋形式包括:
[0039]采用常規(guī)塑料封裝對多芯片模塊進(jìn)行注塑包封；
[0040]采取研磨、激光切割、化學(xué)刻蝕的方法去掉芯片上方的模塑料；
[0041 ]遮擋用的金屬板采用激光切割進(jìn)行開孔處理；
[0042]將開好孔的金屬板粘接到對應(yīng)的芯片上方，從而實現(xiàn)對特定區(qū)域的輻照。
[0043]可選地，所述遮擋片上開孔的位置及其形狀大小與所述測試芯片的功能區(qū)域相匹配。
[0044]圖2(a)至圖2(e)為本發(fā)明實施例提供的應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法的流程圖。
[0045]其中，圖2(a)是預(yù)先通過刻蝕或者其他辦法開孔的硅片或玻璃片或者其他材料，開孔的位置及其形狀大小與測試芯片的功能區(qū)域相匹配；圖2(b)是封裝芯片截面示意圖，通過在封裝基板上平鋪多顆芯片，從而實現(xiàn)一次寬束試驗輻照同時輻照芯片不同的功能區(qū)域；圖2(c)是圖2(a)和圖2(b)組裝后的截面圖，通過堆疊結(jié)構(gòu)，圖2(a)中開孔硅片能夠有效地將不需要輻照的區(qū)域保護(hù)起來同時將需要輻照的電路區(qū)域暴露出來;當(dāng)測試芯片鍵合引線較多較長時，可以通過點膠或者其他方式將鍵合絲固化保護(hù)起來，如圖2(d);此外，圖2(e)為另外一種實現(xiàn)方式，對不需要輻照的區(qū)域采取架空的遮擋形式，遮擋用的金屬片或者其他板材的蓋板，同樣用于實現(xiàn)定向輻照的目的。圖2(e)所示的封裝結(jié)果實現(xiàn)方案是先采用常規(guī)塑料封裝對多芯片模塊進(jìn)行注塑包封，然后采取研磨、激光切割、化學(xué)刻蝕或者其他方式的方法去掉芯片上方的模塑料，此外遮擋用的金屬板或者其他材料的蓋板、蓋帽采用激光切割或者其他方式進(jìn)行開孔處理，孔位置以及形狀類似于圖2(a)，最后將開好孔的金屬板粘接到對應(yīng)的芯片上方從而實現(xiàn)對特定區(qū)域的輻照。
[0046]本發(fā)明實施例提供的應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，借助重離子寬束束流，實現(xiàn)一次輻照，多顆芯片定區(qū)域輻照測試，得到多個敏感區(qū)測試結(jié)果;重離子寬束束流具有粒子能量大，能量可調(diào)節(jié)范圍寬的特點，能夠更容易地觀測到芯片單粒子效應(yīng)從而進(jìn)行更高效的芯片單粒子效應(yīng)研究;從重離子束流時間有限以及試驗經(jīng)費(fèi)高昂的角度考慮，采用本發(fā)明實施例提供的應(yīng)用于輻照試驗的新型封裝結(jié)構(gòu)，能夠有效提高輻照試驗測試效率，縮短試驗所需的加速器束流時間，節(jié)省實驗經(jīng)費(fèi)。
[0047]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述芯片封裝結(jié)構(gòu)包括多個通 過貼片膠平鋪粘貼于封裝基板表面的測試芯片以及開孔的遮擋片，所述多個測試芯片以及 開孔的遮擋片組裝成堆疊結(jié)構(gòu);其中，所述測試芯片平鋪于所述封裝基板表面的區(qū)域不大 于寬束輻照面積，所述堆疊結(jié)構(gòu)的上層是所述開孔的遮擋片，所述測試芯片通過鍵合絲或 者焊球與封裝基板電連接。2.—種應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括:預(yù)先在遮擋片上開孔；在封裝基板上平鋪多顆測試芯片，實現(xiàn)一次寬束輻照試驗同時輻照芯片不同的功能區(qū) 域；將開孔的遮擋片與平鋪有多顆芯片的封裝基板進(jìn)行組裝，形成堆疊結(jié)構(gòu)，以使所述開 孔的遮擋片能夠在將不需要輻照的區(qū)域保護(hù)起來的同時將需要輻照的電路區(qū)域暴露出來。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所 述方法還包括:當(dāng)所述測試芯片鍵合引線較多較長時，通過點膠將鍵合絲固化保護(hù)起來。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所 述方法還包括:當(dāng)所述測試芯片鍵合引線較多較長時，對不需要輻照的區(qū)域采取架空的遮 擋形式，其中，遮擋用的金屬片用于實現(xiàn)定向輻照的目的。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所 述對不需要輻照的區(qū)域采取架空的遮擋形式包括:采用常規(guī)塑料封裝對多芯片模塊進(jìn)行注塑包封；采取研磨、激光切割、化學(xué)刻蝕的方法去掉芯片上方的模塑料；遮擋用的金屬板采用激光切割進(jìn)行開孔處理；將開好孔的金屬板粘接到對應(yīng)的芯片上方，從而實現(xiàn)對特定區(qū)域的輻照。6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的應(yīng)用于輻照試驗的芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其 特征在于，所述遮擋片上開孔的位置及其形狀大小與所述測試芯片的功能區(qū)域相匹配。
【文檔編號】G01R31/303GK106019128SQ201610294307
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】陳珊, 畢津順, 王艷, 劉明
【申請人】中國科學(xué)院微電子研究所