《用于电子封装应用的应力传感测试芯片》

   讲师：Jeffrey C. Suhling 

   IEEE EPS

演讲摘要：

集成应力和温度传感器的测试芯片，是表征电子封装内部硅芯片机械性能和热性能的强大工具。芯片上的传感器通常为电阻器、晶体管和二极管等半导体器件，可利用微电子光刻工艺方便地制造于芯片表面。通过合理设计并完成校准的传感器花瓣阵列，研究人员可利用阵列中各传感器元件电学特性的变化（例如电阻变化和二极管电压变化），在芯片表面特定位置实验测量完整的三维应力状态及温度分布。采用集成传感器花瓣阵列的专用测试芯片，还能够获得整个芯片表面应力与温度分布的全场映射。因此，测试芯片可在先进电子封装内部深层区域实现非侵入式原位应力与温度测量。

本报告将回顾集成压阻式应力传感器和二极管温度传感器的硅测试芯片最新发展现状。内容涵盖电阻式应力传感器的传感理论、校准方法以及传感器花瓣阵列设计的最新进展。此外，还将介绍采用场效应晶体管（FET）和 van der Pauw 结构的新型传感器设计，这些设计可实现传感器微型化并提高灵敏度。最后，报告将展示测试芯片在多种电子封装中的应用案例，包括塑封封装、倒装芯片组装以及采用异构集成技术的先进微处理器封装。案例研究将展示测试芯片如何用于识别并评估低应力封装材料、检测和监测底部填充材料分层的发展过程、表征湿气引起的膨胀行为、研究微处理器在温度循环和功率循环过程中的瞬态响应，以及测量散热器夹持过程中微处理器芯片内部产生的压缩应力。

演讲人简介：

Jeffrey C. Suhling 于1985年获得威斯康星大学工程力学博士学位。随后加入奥本大学机械工程系任教，现任 Quina Distinguished Professor。2002年至2008年期间，他担任美国国家科学基金会先进汽车电子中心（CAVE）主任；2008年至2025年担任机械工程系主任。其研究主要聚焦于电子封装与半导体的力学、可靠性及材料科学，重点领域包括应力传感器与测试芯片、材料表征与本构模型建立，以及可靠性测试与建模。Suhling 教授已合作发表电子封装领域技术论文600余篇，在 Google Scholar 上累计引用超过15,000次，H指数为63。在奥本大学任教期间，他已指导超过100名研究生，其中包括40余名博士研究生，这些学生现活跃于电子产业界及学术界。他是 ASME Fellow、IEEE Senior Member，同时也是 SMTA 和 IMAPS 会员。Suhling 教授过去35年来一直积极参与 IEEE Electronics Packaging Society 工作，并将于2026—2027年担任该学会主席。2024年，他获得 EPS William Chen Distinguished Service Award。