隨著電子封裝技術(shù)向高密度、微型化方向發(fā)展，陶瓷球柵陣列封裝(CBGA)因其優(yōu)異的電熱性 效問題一直是制約其可靠性的關(guān)鍵因素。

本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將介紹如何基于Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)，結(jié)合有限元仿真技術(shù)，建立了CBGA焊點(diǎn)失效分析的完整方法體系。通過系統(tǒng)的力學(xué)性能測(cè)試與多物理場(chǎng)耦合仿真，揭示了溫度循環(huán)載荷下CBGA焊點(diǎn)的失效演化規(guī)律，為高可靠性電子封裝設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

一、CBGA焊點(diǎn)失效原理

1、 失效機(jī)理

CBGA焊點(diǎn)主要失效模式包括：

熱機(jī)械疲勞失效：由于陶瓷基板與PCB板熱膨脹系數(shù)(CTE)不匹配，在溫度循環(huán)載荷下產(chǎn)生周期性剪切應(yīng)變，導(dǎo)致焊點(diǎn)累積損傷

脆性斷裂失效：SnAgCu無鉛焊料在低溫高應(yīng)變率條件下易發(fā)生脆性斷裂

界面IMC層失效：焊點(diǎn)與UBM層間形成的金屬間化合物(IMC)過厚導(dǎo)致脆性增加

2、失效演化過程

初始階段：焊點(diǎn)內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋

擴(kuò)展階段：裂紋沿高應(yīng)變能密度區(qū)擴(kuò)展

貫通階段：裂紋貫穿焊點(diǎn)截面

完全失效：電氣連接中斷

二、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與方法

1、參考標(biāo)準(zhǔn)

IPC-9701：表面貼裝焊點(diǎn)可靠性測(cè)試方法

JESD22-B104：機(jī)械沖擊測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

MIL-STD-883：微電子器件試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

2、關(guān)鍵參數(shù)

三、測(cè)試儀器

1、Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)

Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)是專為微電子封裝可靠性測(cè)試設(shè)計(jì)的高精度設(shè)備，特別適合CBGA焊點(diǎn)失效分析的測(cè)試需求：

1、設(shè)備特點(diǎn)

高精度：全量程采用自主研發(fā)的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

功能性：支持多種測(cè)試模式，如晶片推力測(cè)試、金球推力測(cè)試、金線拉力測(cè)試以及剪切力測(cè)試等。

操作便捷：配備專用軟件，操作簡(jiǎn)單，支持多種數(shù)據(jù)輸出格式，能夠完美匹配工廠的SPC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2、多功能測(cè)試能力

支持拉力/剪切/推力測(cè)試

模塊化設(shè)計(jì)靈活配置

3、智能化操作

自動(dòng)數(shù)據(jù)采集

SPC統(tǒng)計(jì)分析

一鍵報(bào)告生成

4、安全可靠設(shè)計(jì)

獨(dú)立安全限位

自動(dòng)模組識(shí)別

防誤撞保護(hù)

5、夾具系統(tǒng)

多種規(guī)格的剪切工具（適用于不同尺寸焊球）

鉤型拉力夾具

定制化夾具解決方案

四、測(cè)試流程

步驟一、試驗(yàn)分析流程1. 樣品接收與初步檢查

記錄樣品信息：封裝類型、材料、工藝參數(shù)、失效現(xiàn)象（如開裂、虛焊、腐蝕等）。

外觀檢查：使用光學(xué)顯微鏡或體視顯微鏡觀察焊點(diǎn)表面狀態(tài)（裂紋、空洞、變色等）。

步驟二、非破壞性分析（NDT）

X射線檢測(cè)（2D/3D X-ray）：

檢查焊點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)（空洞、裂紋、界面分離等）。

定位缺陷位置（如BGA邊緣或中心區(qū)域）。

聲學(xué)掃描顯微鏡（C-SAM）（可選）：

檢測(cè)分層、內(nèi)部裂紋（適用于塑封或多層結(jié)構(gòu)）。

步驟三、電性能測(cè)試

導(dǎo)通性測(cè)試：使用萬用表或飛針測(cè)試儀確認(rèn)開路/短路。

阻抗分析（可選）：通過TDR（時(shí)域反射儀）檢測(cè)信號(hào)完整性異常。

步驟四、推拉力測(cè)試（關(guān)鍵步驟）

1、設(shè)備準(zhǔn)備

選用合適的推拉力測(cè)試機(jī)（如Dage 4000、Nordson DAGE等）。

選擇測(cè)試模式（剪切力測(cè)試/拉力測(cè)試）。

2、測(cè)試參數(shù)設(shè)置

剪切測(cè)試（適用于BGA焊點(diǎn)）：

測(cè)試頭選擇：平頭或楔形頭（根據(jù)焊球尺寸）。

測(cè)試速度：通常 100-500 μm/s。

剪切高度：控制在焊球高度的 20-50%（避免PCB損傷）。

拉力測(cè)試（適用于特定失效分析）：

使用專用夾具（如膠粘或焊接固定）。

垂直拉力，速度 50-200 μm/s。

3、執(zhí)行測(cè)試

對(duì)多個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，記錄最大斷裂力（Fmax）和斷裂模式（焊球斷裂、IMC層斷裂、PCB焊盤脫落等）。

4、數(shù)據(jù)分析

對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)值，判斷焊點(diǎn)強(qiáng)度是否合格。

結(jié)合斷裂位置分析失效模式（如脆性斷裂、韌性斷裂）。

步驟五、破壞性分析（驗(yàn)證推拉力測(cè)試結(jié)果）

1、切片制備（Cross-Section）：

對(duì)已測(cè)試的焊點(diǎn)進(jìn)行研磨拋光，觀察斷裂面微觀結(jié)構(gòu)。

使用SEM/EDS分析斷裂面（IMC層、裂紋擴(kuò)展路徑、元素成分）。

2、染色滲透試驗(yàn)（Dye & Pry）（可選）：

注入染色劑（如紅墨水），分離后觀察裂紋分布，驗(yàn)證推拉力測(cè)試結(jié)果。

以上就是小編介紹的有關(guān)于CBGA焊點(diǎn)失效分析的相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭?。如果您還對(duì)CBGA焊點(diǎn)失效分析方法、測(cè)試報(bào)告和測(cè)試項(xiàng)目，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)用中可能遇到的問題及解決方案。

審核編輯 黃宇