一种夹具及X射线成像系统的制作方法

一种夹具及x射线成像系统
技术领域
1.本实用新型涉及半导体分析技术领域，尤其涉及一种夹具及x射线成像系统。


背景技术：

2.3d x-射线(3d x-ray)是半导体集成电路器件和芯片失效分析中无损分析的重要分析仪器和手段。
3.使用传统的3d x-射线样品分析夹具，样品通过胶水或者胶带的方法粘合在夹具上，然后样品通过自转的角度来拍摄多张2d x-射线(2d x-ray)的图片及数据，并通过软件合成为三维x-射线图片，通过无损切片的方式来进行异常表征。
4.图1为相关技术中的夹具的结构示意图，如图1所示，常规的样品连接是通过热熔枪使胶水融化，通过胶水10’将样品11’与夹具12’粘合在一起，上述样品与夹具的固定方式存在以下缺陷和风险：
5.1、在样品与夹具粘合的过程中可能会有热应力的引入，对于样品，特别是热敏样品具有一定的损伤风险。
6.2、如果样品的粘合不牢固，在实验的过程中：a、样品的固定位置与ccd相机的焦点位置不一致，需要重复拆解与连接样品。b、样品可能会发生偏移及掉落的情况，就会需要多次开仓调整，大大影响工作效率。
7.3、在完成实验，样品拆解的过程中，可能会有机械应力的引入，对于低应力材质的样品会有损伤的风险。


技术实现要素：

8.本实用新型提供了一种夹具及x射线成像系统，以解决上述技术问题。
9.根据本实用新型的一方面，提供了一种夹具，包括底座和位于所述底座上的至少一个夹具组件；
10.所述夹具组件包括中空支撑柱、载物升降支架和样品固定螺栓；
11.所述中空支撑柱与所述底座固定连接，所述中空支撑柱包括竖直导向槽，所述载物升降支架的一端位于所述竖直导向槽中，且所述载物升降支架和所述竖直导向槽活动连接；
12.所述载物升降支架上设置有沿水平方向开口的载物槽，所述载物槽远离所述中空支撑柱一侧的侧壁上设置有第一螺纹通孔，所述样品固定螺栓与所述第一螺纹通孔活动连接，所述样品固定螺栓靠近所述中空支撑柱的端面与所述载物槽靠近所述中空支撑柱一侧的侧壁相对设置。
13.可选的，所述夹具组件还包括升降固定螺栓；
14.所述中空支撑柱的侧壁上设置有与所述竖直导向槽连通的第二螺纹通孔，所述升降固定螺栓与所述第二螺纹通孔活动连接。
15.可选的，所述载物升降支架的侧壁上设置有升降限位槽，所述升降固定螺栓靠近
所述载物升降支架的端部位于所述升降限位槽中。
16.可选的，所述载物升降支架的侧壁上设置有刻度标尺。
17.可选的，所述载物升降支架为铝合金支架。
18.可选的，所述夹具组件还包括弹簧，所述弹簧位于所述竖直导向槽底部和所述载物升降支架之间。
19.可选的，所述载物升降支架的横截面为多边形。
20.可选的，所述夹具包括至少两个所述夹具组件。
21.可选的，所述底座为微磁底座。
22.根据本实用新型的另一方面，提供了一种x射线成像系统，包括x射线成像装置和第一方面所述的任一夹具。
23.本实用新型实施例提供的夹具及x射线成像系统具有以下优点：
24.1、避免了热应力的引入，可以防止对热敏样品造成热损伤。
25.2、避免了传统夹具对样品粘合不牢固、需要重复拆解和连接样品、以及样品可能偏移及掉落的情况。
26.3、样品在夹具上固定好后，可在x-射线成像装置中通过将载物升降支架沿竖直导向槽上下移动来调节样品的高低，从而在不拆解样品的情况下，实现样品高度的调节，使得样品位置与x-射线成像装置中ccd相机的焦点位置一致，大大提升工作效率与准确度。
27.4、在样品拆解的过程中，避免了机械应力变化对低应力材质样品的损伤，大大提高了分析结果的成功率和准确性。
28.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为相关技术中的夹具的结构示意图；
31.图2为本实用新型实施例提供的一种夹具的结构示意图；
32.图3为本实用新型实施例提供的另一种夹具的结构示意图；
33.图4为本实用新型实施例提供的一种x射线成像系统的局部结构示意图。
具体实施方式
34.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
35.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
36.图2为本实用新型实施例提供的一种夹具的结构示意图，如图2所示，本实用新型实施例提供的夹具包括底座20和位于底座20上的至少一个夹具组件21，夹具组件21包括中空支撑柱22、载物升降支架23和样品固定螺栓24。中空支撑柱22与底座20固定连接，中空支撑柱22包括竖直导向槽221，载物升降支架23的一端位于竖直导向槽221中，且载物升降支架23和竖直导向槽221活动连接。载物升降支架23上设置有沿水平方向开口的载物槽231，载物槽231远离中空支撑柱22一侧的侧壁上设置有第一螺纹通孔232，样品固定螺栓24与第一螺纹通孔232活动连接，样品固定螺栓24靠近中空支撑柱22的端面与载物槽231靠近中空支撑柱22一侧的侧壁相对设置。
37.本实用新型实施例提供的夹具用于3d x-射线成像装置对样品进行无损分析时的样品固定环节。
38.其中，3d x-射线成像装置可以为蔡司机台或ge机台等。
39.样品为半导体样品，具体可以为半导体器件或芯片，例如，样品可以为采用chiplet封装技术所封装的芯片，chiplet封装技术是将一类满足特定功能的die(裸片)，通过die-to-die内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起，形成一个系统芯片。
40.在利用3d x-射线成像装置对样品进行无损分析时，将样品固定在本实用新型实施例所提供的夹具上。
41.本实用新型实施例提供的夹具包括底座20和固定于底座20上的至少一个夹具组件21，如图2所示，以底座20上设置一个夹具组件21为例进行说明，夹具组件21的中空支撑柱22固定在底座20上，中空支撑柱22中间设置有竖直导向槽221，竖直导向槽221的水平横截面尺寸与载物升降支架23的水平横截面尺寸相匹配，以使载物升降支架23的下部可以插装在竖直导向槽221中，同时，载物升降支架23能够沿竖直导向槽221竖直移动或锁止，从而可以调节载物升降支架23的高度。
42.继续参考图2，载物升降支架23暴露于竖直导向槽221的部分设置有载物槽231，载物槽231的开口方向为水平方向，载物槽231上端侧壁上设置有与样品固定螺栓24尺寸相匹配的第一螺纹通孔232，样品固定螺栓24的一端穿过第一螺纹通孔232伸入载物槽231内，样品固定螺栓24靠近中空支撑柱22一侧的端面与载物槽231底部侧壁之间形成夹持空间。同时，样品固定螺栓24与第一螺纹通孔232之间形成螺纹配合，样品固定螺栓24远离底座20的端部可设置有旋钮，通过旋转旋钮，使样品固定螺栓24在第一螺纹通孔232内进行转动，可使样品固定螺栓24沿样品固定螺栓24的轴向方向上下移动，从而可以调整样品固定螺栓24底部端面与载物槽231底部侧壁之间的距离。
43.在使用夹具时，将样品放置在样品固定螺栓24底部端面与载物槽231底部侧壁之
间，通过转动样品固定螺栓24，带动样品固定螺栓24向载物槽231底部侧壁移动，直到样品固定螺栓24的底部端面抵住并压紧样品，从而使得样品固定螺栓24的底部端面和载物槽231底部侧壁夹住样品，可以在10分钟内达到稳固样品而不滑落的目标。
44.进一步地，可通过将载物升降支架23沿竖直导向槽221上下移动，以调节载物升降支架23的高度，进而调节样品的可测范围。
45.需要说明的是，夹具中载物槽231、样品固定螺栓24、中空支撑柱22和竖直导向槽221等结构的尺寸可根据样品大小进行设置，在实际应用中，可设计多种尺寸规格的夹具，在3d x-射线成像系统对样品进行成像时，可根据样品大小选择合适尺寸的夹具，本实用新型实施例对此不做具体限定。
46.本实用新型实施例提供的夹具具有以下优点：
47.1、避免了热应力的引入，可以防止对热敏样品造成热损伤。
48.2、避免了传统夹具对样品粘合不牢固、需要重复拆解和连接样品、以及样品可能偏移及掉落的情况。
49.3、样品在夹具上固定好后，可在x-射线成像装置中通过将载物升降支架沿竖直导向槽上下移动来调节样品的高低，从而在不拆解样品的情况下，实现样品高度的调节，使得样品位置与x-射线成像装置中ccd相机的焦点位置一致，大大提升工作效率与准确度。
50.4、在样品拆解的过程中，避免了机械应力变化对低应力材质样品的损伤，大大提高了分析结果的成功率和准确性。
51.继续参考图2，可选的，夹具组件21还包括升降固定螺栓25，中空支撑柱22的侧壁上设置有与竖直导向槽221连通的第二螺纹通孔222，升降固定螺栓25与第二螺纹通孔222活动连接。
52.具体的，如图2所示，中空支撑柱22的侧壁上设置有与升降固定螺栓25尺寸相匹配的第二螺纹通孔222，升降固定螺栓25与第二螺纹通孔222螺纹连接，通过旋转升降固定螺栓25，使升降固定螺栓25在第二螺纹通孔222内进行转动，可使升降固定螺栓25沿升降固定螺栓25的轴向方向水平移动，进而可使升降固定螺栓25靠近载物升降支架23的端部与载物升降支架23的侧壁抵接，从而可以对载物升降支架23的高度进行锁定。
53.其中，通过旋转升降固定螺栓25，在升降固定螺栓25松开时，载物升降支架23能够沿竖直导向槽221竖直移动，从而可调节载物升降支架23上固定的样品高度；在升降固定螺栓25拧紧时，升降固定螺栓25伸入竖直导向槽221的端部抵住载物升降支架23的侧壁，使得载物升降支架23无法沿竖直导向槽221竖直移动，可避免样品高度发生偏移。
54.继续参考图2，可选的，升降固定螺栓25远离载物升降支架23的端部可设置有六角旋钮，从而可借助六角扳手对升降固定螺栓25进行紧固，从而将载物升降支架23与竖直导向槽221进行锁紧，避免载物升降支架23发生回落而导致样品高度发生偏移。
55.继续参考图2，可选的，载物升降支架23的侧壁上设置有升降限位槽233，升降固定螺栓25靠近载物升降支架23的端部位于升降限位槽233中。
56.具体的，如图2所示，载物升降支架23的侧壁上设置有升降限位槽233，升降限位槽233的宽度与升降固定螺栓25的螺杆直径相匹配，升降固定螺栓25的螺杆通过第二螺纹通孔222伸入竖直导向槽221中，螺杆端部与载物升降支架23的侧壁在升降限位槽233中抵接。
57.在松开升降固定螺栓25时，将载物升降支架23沿竖直导向槽221上下移动以调节
样品高度，此时，升降限位槽233跟随载物升降支架23上下移动，通过使升降固定螺栓25靠近载物升降支架23的端部位于升降限位槽233中，可使升降限位槽233的上下移动范围无法脱离升降固定螺栓25的设置位置，从而可对载物升降支架23的上下移动范围起到限位作用，进而可避免载物升降支架23与竖直导向槽221分离。
58.其中，升降限位槽233沿竖直方向的长度可根据实际样品高度所需的调节范围进行设置，本实用新型实施例对此不做具体限定。
59.继续参考图2，可选的，载物升降支架23的侧壁上设置有刻度标尺(图中未示出)。
60.其中，通过在载物升降支架23的侧壁表面上设置刻度标尺，样品固定好后，在x-射线成像装置中可以对照刻度表来调节样品的高低，即在不拆解样品的情况下，可根据刻度标尺调节样品的高度，从而可减少样品调整的次数，减少实验前的调试时间(调试时间可从30分钟减少到10分钟)，提升实验效率并大大提高x-射线成像装置的利用率。
61.可选的，载物升降支架23为铝合金支架。
62.其中，载物升降支架23采用铝合金支架，在具有坚固和轻盈的优点的同时，不会对x-射线成像效果产生不利影响。
63.继续参考图2，可选的，夹具组件21还包括弹簧(图中未示出)，弹簧位于竖直导向槽221底部和载物升降支架23之间。
64.其中，可在竖直导向槽221底部放入弹簧，在升降固定螺栓25松开时，弹簧可以将载物升降支架23向上弹起，此时仅需对载物升降支架23进行下压动作来调节载物升降支架23的高度。如此设置，在x-射线成像装置中调节样品高度时，可减少向上提拉的动作，从而可避免将整个夹具从x-射线成像装置中拆解下来。
65.继续参考图2，可选的，载物升降支架23的横截面为多边形。
66.具体的，如图2所示，载物升降支架23的水平横截面为多边形，相应的，竖直导向槽221的水平横截面为与载物升降支架23相匹配的多边形，即竖直导向槽221的水平横截面的形状与载物升降支架23的水平横截面的形状相同且尺寸相匹配，可避免载物升降支架23在竖直导向槽221中水平转动，从而保证载物升降支架23上固定的样品正对ccd相机，不会发生水平方向的偏移，提升分析结果的成功率和准确性。
67.其中，载物升降支架23的横截面可以为图2中所示的正方形，即载物升降支架23为正方形柱体，以便于使载物升降支架23上固定的样品正对ccd相机，但并不局限于此，在其他实施例中，载物升降支架23的横截面还可以为三角形、六边形等，本实用新型实施例对此不做具体限定。
68.图3为本实用新型实施例提供的另一种夹具的结构示意图，如图3所示，可选的，本实用新型实施例提供的夹具包括至少两个夹具组件21。
69.示例性的，如图3所示，以夹具包括两个夹具组件21为例进行说明，当样品尺寸较大时，可采用本实施例所提供的夹具，通过两个夹具组件21对样品进行固定，从而保证样品固定的稳定性，避免样品发生偏移或掉落的情况。
70.进一步地，通过两个夹具组件21上的刻度标尺，可以保证两个夹具组件21中载物升降支架23的高度相同，从而可对样品进行调平，提升分析结果的成功率和准确性。
71.继续参考图2和图3，可选的，底座20为微磁底座。
72.其中，底座20采用微磁底座，可以与蔡司机台或ge机台等x-射线成像装置相匹配，
通过微磁底座上的微磁性，在将夹具放置在蔡司机台或ge机台等x-射线成像装置中时，可起到快速定位的作用，并使夹具的放置更加稳定。
73.基于同样的发明构思，本实用新型实施例还提供了一种x射线成像系统，图4为本实用新型实施例提供的一种x射线成像系统的局部结构示意图，如图4所示，该x射线成像系统包括x射线成像装置30和本实用新型任意实施例所述的夹具12，因此，本实用新型实施例提供的x射线成像系统具有上述任一实施例中的技术方案所具有的技术效果，与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述。
74.示例性的，如图4所示，在通过x射线成像装置30对样品11进行成像时，可根据样品11的大小与重量，选择合适尺寸规格的夹具12，通过夹具12的样品固定螺栓将样品11固定在夹具12上，然后按照夹具12上的刻度标尺调节样品11的可测范围。
75.其中，x射线成像装置30可以为蔡司机台或ge机台等任意x-射线成像装置，本实用新型实施例对此不做具体限定。
76.样品为半导体样品，具体可以为半导体器件或芯片，例如，样品可以为采用chiplet封装技术所封装的芯片。
77.示例性的，以x射线成像装置30采用蔡司620型号为例进行说明，可选择实验参数和条件，调整蔡司机台的电压、功率和穿透率等参数，以对样品实现最佳的成像效果。
78.例如，电压：40kv-160kv。
79.功率：3w-25w。
80.穿透率：30％。
81.进一步地，可通过dragonfly软件进行数据处理，对于样品中锡球上的微孔、微缺陷、微裂缝和封装结构偏移等等，甚至器件局部氧化等现象均可实现清晰成像。
82.本实用新型实施例提供的x射线成像系统，通过采用上述实施例所提供的夹具，可避免热应力的引入，防止对热敏样品的损伤；也避免了传统夹具对样品的粘合不牢固、需要重复拆解和连接样品、以及样品可能偏移及掉落的情况，大大提升了工作效率；在样品拆解的过程中，也避免了机械应力变化对低应力材质样品的损伤，大大提高了分析结果的成功率和准确性。另外样品在实验前的调试时间从30分钟可减低到10分钟，整体效率大大提高，提高了x射线成像系统的利用率。
83.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

技术特征：
1.一种夹具，其特征在于，包括底座和位于所述底座上的至少一个夹具组件；所述夹具组件包括中空支撑柱、载物升降支架和样品固定螺栓；所述中空支撑柱与所述底座固定连接，所述中空支撑柱包括竖直导向槽，所述载物升降支架的一端位于所述竖直导向槽中，且所述载物升降支架和所述竖直导向槽活动连接；所述载物升降支架上设置有沿水平方向开口的载物槽，所述载物槽远离所述中空支撑柱一侧的侧壁上设置有第一螺纹通孔，所述样品固定螺栓与所述第一螺纹通孔活动连接，所述样品固定螺栓靠近所述中空支撑柱的端面与所述载物槽靠近所述中空支撑柱一侧的侧壁相对设置。2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹具组件还包括升降固定螺栓；所述中空支撑柱的侧壁上设置有与所述竖直导向槽连通的第二螺纹通孔，所述升降固定螺栓与所述第二螺纹通孔活动连接。3.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述载物升降支架的侧壁上设置有升降限位槽，所述升降固定螺栓靠近所述载物升降支架的端部位于所述升降限位槽中。4.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述载物升降支架的侧壁上设置有刻度标尺。5.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述载物升降支架为铝合金支架。6.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹具组件还包括弹簧，所述弹簧位于所述竖直导向槽底部和所述载物升降支架之间。7.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述载物升降支架的横截面为多边形。8.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹具包括至少两个所述夹具组件。9.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述底座为微磁底座。10.一种x射线成像系统，其特征在于，包括x射线成像装置和权利要求1-9任一项所述的夹具。

技术总结
本实用新型公开了一种夹具及X射线成像系统。其中，夹具包括底座和夹具组件，夹具组件包括与底座固定连接的中空支撑柱、载物升降支架和样品固定螺栓，中空支撑柱包括竖直导向槽，载物升降支架和竖直导向槽活动连接，载物升降支架上设置有沿水平方向开口的载物槽，载物槽远离中空支撑柱一侧的侧壁上设置有第一螺纹通孔，样品固定螺栓与第一螺纹通孔活动连接，样品固定螺栓靠近中空支撑柱的端面与载物槽靠近中空支撑柱一侧的侧壁相对设置。本实用新型实施例提供的夹具及X射线成像系统，避免引入热应力和机械应力的同时，也避免了传统夹具对样品的粘合不牢固、需要重复拆解和连接样品、以及样品可能偏移及掉落的情况，提升了工作效率。作效率。作效率。


技术研发人员：张林华 施志洋 顾秋燕 华佑南 李晓旻
受保护的技术使用者：胜科纳米（苏州）股份有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/8/5