阻发生变化，热流传导路径改变，曲线bb'相对于曲线aa'分离，偏离度发 生明显变化处所在的层结构曲线表示层结构即为该半导体器件封装结构的失效部位。
[0045] 如图4所示，曲线aa'和曲线bb'中起始段表示半导体器件封装结构的芯片层，两 曲线芯片层的层结构曲线是重合的，即该封装结构的芯片层未失效，假设与芯片层的层结 构曲线相连接的一段层结构曲线表示焊料层，曲线bb'中的焊料层层结构曲线相对于曲线 aa'的焊料层层结构曲线发生明显变化，说明封装结构的失效部位为焊料层。
[0046] 需要说明的是，本实施例对判断半导体器件封装结构是否失效的标准：偏离度阈 值并不限定，偏离度阈值的大小可根据实际对封装结构的质量要求不同确定，若对封装结 构的质量要求较高，则可适当的缩小偏离度阈值的大小，若对封装结构的质量要求不高，则 可适当的扩大偏离度阈值的大小。所述偏离度阈值优选的可小于或等于30%，若对封装结构 的质量要求较严格，则偏离度阈值优选的可小于或等于10%。
[0047] 本实施例所提供的检测方法适用于各种结构的半导体器件封装结构。优选的，本 实施例所提供的半导体器件封装结构可包括：基板；位于基板一面上的第一焊层；位于第 一焊层上的第一金属层；位于第一金属层上的陶瓷层；位于陶瓷层上的第二金属层，所述 第二金属层包括相互之间电性绝缘的第一部分和第二部分；位于第二金属层的第一部分上 的第二焊层；位于第二焊层上的半导体芯片；电连接半导体芯片和第二金属层的第二部分 的引线。上述半导体器件封装结构共包括7层结构，相对应的检测过程中所得到的第一微 分热阻结构函数曲线和第二微分热阻结构函数曲线均包括7段层结构曲线。
[0048] 本实施例所提供的半导体器件封装结构还可以为其它结构，如图5所示，该半导 体器件封装结构可包括：散热器501 ;位于散热器501 -面上的导热娃脂502 ;位于导热娃 脂502上的金属层503 ;位于金属层503上的焊料层504 ;位于焊料层504上的芯片505。上 述半导体器件封装结构共包括5层结构，相对应的检测过程中所得到的第一微分热阻结构 函数曲线和第二微分热阻结构函数曲线均包括5段层结构曲线。
[0049] 本实施例所提供的半导体器件封装结构中所包含的半导体芯片可为绝缘栅双极 型晶体管芯片。
[0050] 本实施例所提供的半导体器件封装结构的检测方法，利用热阻测试仪测试得到半 导体器件封装结构正常时和进行失效试验后的微分热阻结构函数曲线，然后对比分析两曲 线，若两条曲线基本重合（即各处变化趋势基本相同）则说明半导体器件封装结构进行失效 试验后的热传导性质与正常情况下相同，即该半导体器件未失效，若两条曲线在某处的偏 差较大，则说明该半导体器件封装结构进行失效试验后的热传导性质产生了变化，封装结 构中可能存在裂纹、分层等失效问题，出现较大偏差的部位所表示的层结构即为该半导体 器件封装结构的失效位置。通过上述方法实现了对半导体器件封装结构的无损检测。
[0051] 本实施例所提供的检测方法相对于现有技术中的利用X射线透视技术检测半导 体器件封装结构的方法，避免了 X射线对某些密度大的金属合金等并不能有效的穿透导致 检测结果不准确和X射线存在安全隐患的问题；相对于现有技术中利用反射式扫描声学显 微镜检测半导体器件封装结构的方法，本实施例中的方法所需要的设备仅为热阻测试仪， 其价格和所需的保养成本较反射式扫描声学显微镜低得多。因此，本实施例所提供的方法 能够在提高检测结果的准确性、降低检测过程的安全隐患、降低检测成本的基础上，实现对 半导体封装器件的无损检测，以对半导体器件封装结构进行可靠性筛选，并进一步根据检 测结果对半导体器件封装结构的封装材料和封装工艺进行优化。
[0052] 虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领 域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内 容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此， 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单 修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1. 一种半导体器件封装结构的检测方法，其特征在于，包括： 利用热阻测试仪检测待测的半导体器件封装结构，得到所述半导体器件封装结构的第 一微分热阻结构函数曲线，所述第一微分热阻结构函数曲线包括多段首尾相连的层结构曲 线，每段所述层结构曲线均表示所述半导体器件封装结构的一层结构； 对所述半导体器件封装结构进行失效试验； 利用热阻测试仪检测所述半导体器件封装结构，得到所述半导体器件封装结构的第 二微分热阻结构函数曲线，所述第二微分热阻结构函数曲线包括多段首尾相连的层结构曲 线，每段所述层结构曲线均表示所述半导体器件封装结构的一层结构； 比较所述第一微分热阻结构函数曲线和第二微分热阻函数曲线，若所述第二微分热阻 结构函数曲线相对于所述第一微分热阻结构函数曲线各点的偏离度均小于或等于偏离度 阈值，则判断所述半导体器件封装结构未失效，若所述第二微分热阻结构函数曲线相对于 所述第一微分热阻结构函数曲线存在偏离度大于所述偏离度阈值的点，则判断所述半导体 器件封装结构失效，偏离度大于所述偏离度阈值的点所在的层结构曲线表示的层结构为所 述半导体器件封装结构的失效部位。
2. 根据权利要求1所述的半导体器件封装结构的检测方法，其特征在于，所述偏离度 阈值小于或等于30%。
3. 根据权利要求2所述的半导体器件封装结构的检测方法，其特征在于，所述偏离度 阈值小于或等于10%。
4. 根据权利要求1所述的半导体器件封装结构的检测方法，其特征在于，每段所述层 结构曲线的斜率的变化范围为-〇. 2~0. 2。
5. 根据权利要求1所述的半导体器件封装结构的检测方法，其特征在于，所述失效试 验的持续时间为3~24小时。
6. 根据权利要求1所述的半导体器件封装结构的检测方法，其特征在于，所述半导体 器件封装结构包括： 基板； 位于所述基板一面上的第一焊层； 位于所述第一焊层上的第一金属层； 位于所述第一金属层上的陶瓷层； 位于所述陶瓷层上的第二金属层，所述第二金属层包括相互之间电性绝缘的第一部分 和第二部分； 位于所述第二金属层的第一部分上的第二焊层； 位于所述第二焊层上的半导体芯片； 电连接所述半导体芯片和所述第二金属层的第二部分的引线。
7. 根据权利要求6所述的半导体器件封装结构的检测方法，其特征在于，所述第一微 分热阻结构函数曲线和第二微分热阻结构函数曲线均包括7段所述层结构曲线。
8. 根据权利要求6所述的半导体器件封装结构的检测方法，其特征在于，所述半导体 芯片为绝缘栅双极型晶体管芯片。
【专利摘要】本发明提供了一种半导体器件封装结构的检测方法，包括：利用热阻测试仪检测待测的半导体器件封装结构，得到第一微分热阻结构函数曲线；对该封装结构进行失效试验；利用热阻测试仪检测该封装结构，得到第二微分热阻结构函数曲线；比较所得到的两条曲线，若第二曲线相对于第一曲线各点的偏离度均小于或等于偏离度阈值，则该封装结构未失效，若第二曲线相对于第一曲线存在偏离度大于偏离度阈值的点，则该封装结构失效，偏离度大于偏离度阈值的点所在的层结构曲线表示的层结构为该封装结构的失效部位。本发明所提供的方法能够在提高检测结果的准确性、降低检测过程的安全隐患、降低检测成本的基础上，实现对半导体封装器件的无损检测。
【IPC分类】G01N25-18
【公开号】CN104833692
【申请号】CN201410048620
【发明人】董少华, 朱阳军, 卢烁今, 田晓丽
【申请人】中国科学院微电子研究所, 江苏物联网研究发展中心, 江苏中科君芯科技有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2014年2月12日