隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子封裝作為連接芯片與外部電路的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其可靠性直接決定了整個(gè)電子產(chǎn)品的性能與壽命。在5G通信、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)推動(dòng)下，封裝技術(shù)正朝著高密度、微型化和多功能化方向發(fā)展，這對(duì)封裝材料的機(jī)械性能和可靠性提出了更高要求。

本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將重點(diǎn)介紹推拉力測(cè)試在微電子封裝可靠性評(píng)估中的關(guān)鍵作用，并以Beta S100推拉力測(cè)試機(jī)為例，詳細(xì)闡述其測(cè)試原理、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、儀器特點(diǎn)及操作流程，為封裝材料研發(fā)和質(zhì)量控制提供科學(xué)可靠的測(cè)試解決方案。

一、推拉力測(cè)試原理

推拉力測(cè)試是評(píng)估微電子封裝可靠性的核心方法之一，主要通過(guò)施加精確控制的推力或拉力來(lái)測(cè)量封裝結(jié)構(gòu)中各關(guān)鍵界面的結(jié)合強(qiáng)度。其基本原理基于材料力學(xué)和斷裂力學(xué)理論：

力學(xué)強(qiáng)度測(cè)試原理：通過(guò)測(cè)試機(jī)對(duì)被測(cè)樣品施加垂直于結(jié)合面的推力或平行于結(jié)合面的拉力，記錄力值隨位移變化的曲線，直至界面發(fā)生斷裂或達(dá)到預(yù)設(shè)閾值。

關(guān)鍵參數(shù)測(cè)量：

最大破壞力（Fmax）：界面失效時(shí)的峰值力值

斷裂能量（E）：力-位移曲線下的面積

失效模式：界面斷裂、內(nèi)聚斷裂或混合斷裂

典型測(cè)試對(duì)象：

焊球推力測(cè)試（BGA/CSP封裝）

金線拉力測(cè)試（Wire Bonding）

芯片剪切測(cè)試（Die Shear）

膠粘劑剝離測(cè)試

二、相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

微電子封裝推拉力測(cè)試遵循多項(xiàng)國(guó)際和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保測(cè)試結(jié)果的可比性和可靠性：

1、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：

JESD22-B117：半導(dǎo)體器件焊球剪切測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

MIL-STD-883 Method 2019：微電子器件芯片剪切測(cè)試

IPC-9708：電子組件機(jī)械性能測(cè)試指南

2、行業(yè)通用規(guī)范

焊球推力測(cè)試：通常要求最小推力≥500gf/ball（取決于焊球尺寸）

金線拉力測(cè)試：一般要求最小拉力≥3gf（1mil金線）

芯片剪切強(qiáng)度：通常要求≥5kgf/mm2（硅芯片）

3、數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)

Weibull統(tǒng)計(jì)分析用于可靠性評(píng)估

失效模式分類標(biāo)準(zhǔn)（界面失效/材料失效）

三、測(cè)試設(shè)備和工具

1、Beta S100推拉力測(cè)試機(jī)

設(shè)備優(yōu)勢(shì)：

高精度測(cè)量：采用24Bit超高分辨率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保測(cè)試數(shù)據(jù)的高精度、高重復(fù)性和高再現(xiàn)性。

多功能測(cè)試：支持推力、拉力、剪切力等多種測(cè)試模式，適用于多種封裝形式和測(cè)試需求。

智能化操作：配備搖桿操作和X、Y軸自動(dòng)工作臺(tái)，簡(jiǎn)化了測(cè)試流程，提高了測(cè)試效率。

安全設(shè)計(jì)：每個(gè)工位均設(shè)有獨(dú)立安全高度和限速，有效防止誤操作對(duì)設(shè)備和樣品的損壞。

模塊化設(shè)計(jì)：能夠自動(dòng)識(shí)別并更換不同量程的測(cè)試模組，適應(yīng)不同產(chǎn)品的測(cè)試需求。

2、推刀或鉤針

四、測(cè)試流程

步驟一、樣品準(zhǔn)備

根據(jù)測(cè)試目的選擇適當(dāng)封裝樣品（BGA、QFN、CSP等）

樣品固定：使用專用夾具固定PCB或芯片載體

對(duì)位調(diào)整：通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)精確定位測(cè)試點(diǎn)

步驟二、測(cè)試程序設(shè)置

選擇測(cè)試模式（推力/拉力/剪切）

設(shè)置測(cè)試參數(shù)：

測(cè)試速度（通常0.1-1mm/min）

觸發(fā)力（通常5-10mN）

終止條件（力值下降百分比或最大位移）

設(shè)置數(shù)據(jù)采集頻率（建議≥100Hz）

步驟三、測(cè)試執(zhí)行

啟動(dòng)自動(dòng)測(cè)試程序

實(shí)時(shí)監(jiān)控力-位移曲線

測(cè)試完成后自動(dòng)歸位

步驟四、數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算關(guān)鍵參數(shù)（Fmax，E等）

失效模式分析：

界面斷裂（Adhesive Failure）

內(nèi)聚斷裂（Cohesive Failure）

基材斷裂（Substrate Failure）

生成測(cè)試報(bào)告（包含原始數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析）

五、應(yīng)用案例

以某型BGA封裝焊球可靠性評(píng)估為例：

1、測(cè)試條件

焊球直徑：0.3mm

測(cè)試速度：0.5mm/min

樣品數(shù)量：30個(gè)（統(tǒng)計(jì)顯著性）

2、測(cè)試結(jié)果

平均推力值：8.2N

Weibull斜率：3.2

主要失效模式：焊料/焊盤界面斷裂

3、可靠性分析

對(duì)比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（最小6N/ball）

評(píng)估工藝改進(jìn)需求

以上就是小編介紹的有關(guān)于微電子封裝材料及其可靠性測(cè)試的相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)?lái)幫助。如果您還對(duì)IGBT功率模塊封裝測(cè)試圖片、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試方法和測(cè)試原理，推拉力測(cè)試機(jī)怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項(xiàng)、作業(yè)指導(dǎo)書，原理、怎么校準(zhǔn)和使用方法視頻，推拉力測(cè)試儀操作規(guī)范、使用方法和測(cè)試視頻，焊接強(qiáng)度測(cè)試儀使用方法和鍵合拉力測(cè)試儀等問(wèn)題感興趣，歡迎關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言。【科準(zhǔn)測(cè)控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測(cè)試機(jī)在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點(diǎn)、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問(wèn)題及解決方案。

審核編輯 黃宇