隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備的微型化和高性能化成為了行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在這一進(jìn)程中，芯片封裝技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用。焊球類封裝作為其中一種廣泛應(yīng)用的形式，其可靠性直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的性能和使用壽命。焊球類封裝通過在芯片與基板之間形成微小的焊球連接，實(shí)現(xiàn)了電氣連接和物理支撐的雙重功能。然而，這些微小的焊球在實(shí)際應(yīng)用中面臨著各種機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的考驗，其中剝離力測試是評估焊球連接可靠性的重要手段之一。本文科準(zhǔn)測控小編旨在深入探討焊球類封裝的剝離力測試方法、影響因素以及測試結(jié)果的分析與應(yīng)用。
一、測試依據(jù)
焊球剪切力測試，也稱為鍵合點(diǎn)強(qiáng)度測試，主要遵循以下行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：
AEC Q-100 - 金球剪：針對金球焊接點(diǎn)的剪切強(qiáng)度進(jìn)行測試，確保其在高可靠性要求下的性能。
AEC Q-100 - 焊球剪切：用于評估焊球的剪切強(qiáng)度，適用于各種類型的焊球焊接結(jié)構(gòu)。
ASTM F1269 - 球鍵剪切：專門針對球鍵焊接點(diǎn)的剪切強(qiáng)度進(jìn)行測試，確保其在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性。
芯片剪切 - MIL STD 883：根據(jù)jun用標(biāo)準(zhǔn)對芯片焊接點(diǎn)的剪切強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格測試，適用于高可靠性要求的電子產(chǎn)品。
二、測試原理
夾具選擇與安裝：根據(jù)所測試的焊球或芯片類型，選用剛硬且精密的推刀夾具，并將其正確安裝在測試設(shè)備上，確保夾具的穩(wěn)定性和精確性。
測試頭定位：利用三軸測試平臺，將測試頭精確移動至所測試產(chǎn)品的后上方，使其與焊球凸點(diǎn)或芯片對齊，為后續(xù)的剪切測試做好準(zhǔn)備。
剪切工具角度調(diào)整：將剪切工具與芯片表面調(diào)整至90°±5°的角度，確保剪切力能夠垂直作用于焊球凸點(diǎn)或芯片表面，提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
觸地功能應(yīng)用：通過靈敏的觸地功能，準(zhǔn)確找到測試基板的表面，確保剪切工具與基板的接觸位置準(zhǔn)確無誤，為后續(xù)的剪切測試提供可靠的基準(zhǔn)。
剪切位置保持與自動化控制：設(shè)備會根據(jù)程序設(shè)置的移動速率，每次都在相同的高度進(jìn)行剪切，同時配備攝像機(jī)系統(tǒng)，對加載工具與焊接進(jìn)行對準(zhǔn)，確保剪切位置的準(zhǔn)確性。許多功能實(shí)現(xiàn)自動化，結(jié)合先進(jìn)的電子和軟件控制，提高測試效率和結(jié)果的穩(wěn)定性。
三、常用檢測設(shè)備
Alpha W260推拉力測試機(jī)
1、設(shè)備介紹
a、多功能焊接強(qiáng)測試儀是用于為微電子引線鍵合后引線焊接強(qiáng)度測試、焊點(diǎn)與基板表面粘接力測試及其失效分析領(lǐng)域的專用動態(tài)測試儀器，常見的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等，采用高速力值采集系統(tǒng)。
b、根據(jù)測試需要更換相對應(yīng)的測試模組,系統(tǒng)自動識別模組量程。可以靈活得應(yīng)用到不同產(chǎn)品的測試，每個工位獨(dú)立設(shè)置安全高度位及安全限速，防止誤操作對測試針頭造成損壞。且具有測試動作迅速、準(zhǔn)確、適用面廣的特點(diǎn)。
c、適用于半導(dǎo)體IC封裝測試、LED 封裝測試、光電子器件封裝測試、PCBA電子組裝測試、汽車電子、航空航天等等。亦可用于各種電子分析及研究單位失效分析領(lǐng)域以及各類院校教學(xué)和研究。
2、推刀
3、設(shè)備特點(diǎn)
三、測試范圍
推球測試：測試范圍可在250克或5千克之間選擇，適用于不同大小和強(qiáng)度的焊球進(jìn)行推力測試。
芯片或CHIP推力測試：測試范圍可達(dá)0-50公斤，甚至0-200公斤比較常見，能夠滿足各種芯片或CHIP在不同應(yīng)用場景下的推力測試需求.
四、適用對象
該工作原理廣泛適用于多種電子元件和焊接結(jié)構(gòu)的推力剪切力測試設(shè)備，包括但不限于：
金球、銅球、錫球：對不同材質(zhì)的焊球進(jìn)行推力剪切力測試，確保其焊接強(qiáng)度和可靠性。
晶圓、芯片：對晶圓和芯片的焊接點(diǎn)進(jìn)行推力剪切力測試，評估其在實(shí)際應(yīng)用中的性能。
貼片元件、晶片、IC封裝：適用于對貼片元件、晶片和IC封裝等電子組件的焊接點(diǎn)進(jìn)行推力剪切力測試，確保其在電子產(chǎn)品中的穩(wěn)定性和可靠性.
焊點(diǎn)、錫膏：對焊點(diǎn)和錫膏的焊接強(qiáng)度進(jìn)行測試，評估其在電子制造過程中的質(zhì)量控制效果。
SMT貼片、貼片電容：對SMT貼片和貼片電容等元件的焊接點(diǎn)進(jìn)行推力剪切力測試，確保其在電子設(shè)備中的穩(wěn)定性和性能表現(xiàn).
0402/0603等元器件：適用于對0402、0603等小型電子元器件的焊接點(diǎn)進(jìn)行推力剪切力測試，確保其在高密度電子電路中的可靠連接。
四、測試方法（推力測試）
步驟1、準(zhǔn)備階段
設(shè)備檢查：確保AlphaW260推拉力測試機(jī)處于正常工作狀態(tài)，檢查3DOM測量設(shè)備的精度和校準(zhǔn)狀態(tài)。
樣品準(zhǔn)備：選取待測Wire bond shear樣品，標(biāo)記測試位置，確保樣品表面清潔無污。
步驟2、測試頭定位
移動測試頭：通過操作左右搖桿，將測試頭精確移動至所測試產(chǎn)品后上方的預(yù)定位置。
Z軸調(diào)整：按下測試按鈕，Z軸自動向下移動。當(dāng)測試針頭觸至測試基板表面后，Z向觸信號啟動，Z軸停止下降。
步驟3、剪切高度設(shè)定
Z軸上升：Z軸自動上升至預(yù)先設(shè)定的剪切高度并停止，此高度應(yīng)根據(jù)實(shí)驗設(shè)計和樣品特性進(jìn)行精確設(shè)定。
步驟4、Y軸移動與測試
Y軸移動：Y軸根據(jù)軟件設(shè)定的參數(shù)開始移動。在移動過程中，Y軸首先以快速運(yùn)行。
觸發(fā)力值感應(yīng)：當(dāng)Y軸在移動過程中感應(yīng)到設(shè)定的觸發(fā)力值時，速度自動調(diào)整為慢速，開始進(jìn)行產(chǎn)品測試。
數(shù)據(jù)采集：在慢速測試過程中，系統(tǒng)自動采集并記錄測試數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
步驟5、數(shù)據(jù)分析與判定
數(shù)據(jù)記錄：測試完成后，記錄所有測試數(shù)據(jù)，包括剪切力、位移等關(guān)鍵參數(shù)。
3DOM測量：使用3DOM設(shè)備測量焊球的厚度和大小，獲取精確的尺寸數(shù)據(jù)。
結(jié)果判定：根據(jù)測試數(shù)據(jù)和3DOM測量結(jié)果，對照預(yù)設(shè)的判定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行結(jié)果判定。判定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)基于行業(yè)規(guī)范和實(shí)驗?zāi)康倪M(jìn)行設(shè)定。
步驟6、結(jié)果報告
報告撰寫：撰寫詳細(xì)的測試報告，包括測試方法、設(shè)備參數(shù)、測試數(shù)據(jù)、測量結(jié)果和判定結(jié)論。
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