最近，小編收到客戶咨詢，想進行晶圓級封裝芯片剪切強度測試，該用什么設(shè)備？工藝研究中，采用推拉力測試儀進行剪切強度測試確定合適的點膠工藝參數(shù)。當(dāng)膠層厚度控制在30um左右時，剪切強度達到25.73MPa;具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，可用于晶圓級封裝中功率芯片的粘接。

隨著射頻微系統(tǒng)技術(shù)在信息技術(shù)、生物醫(yī)療、工業(yè)控制等眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對更高集成度、更高性能、更高工作頻率以及更低成本的多通道多功能器件的需求日益迫切。傳統(tǒng)器件由于其物理極限難以實現(xiàn)進一步的突破，因此在封裝層面提高器件的集成度變得尤為重要。

什么是晶圓級封裝？

晶圓級封裝（WLP）作為一種先進的封裝技術(shù)，通過硅通孔（TSV）技術(shù)制造硅基轉(zhuǎn)接板，再集成GaN、GaAs等化合物多功能芯片和SiCMOS控制芯片，將化合物芯片、SiCMOS芯片與TSV轉(zhuǎn)接板進行三維堆疊。這種技術(shù)是促進射頻微系統(tǒng)器件低成本、小型化與智能化發(fā)展的重要途徑。

一、檢測原理

在晶圓級封裝芯片的剪切強度測試中，檢測原理主要基于對封裝結(jié)構(gòu)施加剪切力，通過測量其失效時的力值來評估封裝的機械強度和可靠性。具體而言，使用推拉力測試儀（如Beta S100）對芯片施加垂直于芯片表面的剪切力，直至封裝結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或分離。測試過程中，設(shè)備會實時記錄力值和位移的變化，最終通過分析失效時的最大剪切力值來確定封裝的剪切強度。這一檢測原理不僅能夠直觀反映封裝結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，還能為優(yōu)化封裝工藝提供重要依據(jù)，確保封裝在實際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性。

二、常用檢測設(shè)備

Beta S100推拉力測試機

a、設(shè)備介紹

多功能焊接強度測試儀，適用于微電子引線鍵合后引線焊接強度測試、焊點與基板表面粘接力測試及其失效分析。該儀器能夠執(zhí)行多種測試，如晶片推力測試、金球推力測試和金線拉力測試，配備有高速力值采集系統(tǒng)，以確保測試的精確性。

b、產(chǎn)品特點

廣泛應(yīng)用：適用于半導(dǎo)體封裝、LED封裝、軍工器件等多個領(lǐng)域，提供破壞性和非破壞性測試。

模塊化設(shè)計：插拔式模塊，更換便捷，自動識別，多量程選擇，精度高。

高精度測量：配備專業(yè)砝碼箱，顯微鏡可調(diào)節(jié)，行程精度高。

多樣化夾具：全品類夾具，360°調(diào)節(jié)，多種鉤針和推刀。

便捷操作：雙搖桿設(shè)計，軟件功能強大，操作簡易。

豐富功能：CPK分析、Mac系統(tǒng)、權(quán)限分配、外接攝像機等。

三、測試流程

步驟一、設(shè)備校準

確保Beta S100推拉力測試機已校準，負載單元的最大負載能力不小于凸點最大剪切力的1.1倍。

檢查測試機、推刀（或鉤針）和夾具等關(guān)鍵部件是否已完成校準，以保證測試數(shù)據(jù)的準確性。

步驟二、樣品安裝

將待測試的晶圓級封裝芯片固定在測試夾具中，確保位置正確。

使用合適的夾具將樣品固定在測試機的工作臺上，并用固定螺絲緊固，模擬實際使用中的固定狀態(tài)。

步驟三、測試執(zhí)行

根據(jù)測試需求選擇合適的推刀或剪切工具，并將其安裝到測試機的指定位置。

在顯微鏡輔助下確認芯片與推刀的相對位置正確，確保推刀能夠準確施加剪切力。

啟動測試程序，對芯片施加剪切力，記錄失效時的力值和分離模式。

步驟四、數(shù)據(jù)分析

測試結(jié)束后，觀察芯片的損壞情況，進行失效分析。

根據(jù)測試結(jié)果，評估封裝芯片的剪切強度性能。若需要，調(diào)整測試參數(shù)并重新進行測試以驗證改進效果。

四、點膠工藝參數(shù)優(yōu)化

在晶圓級封裝中，點膠工藝對封裝質(zhì)量和可靠性至關(guān)重要。通過使用Beta S100推拉力測試機進行剪切強度測試，可以確定合適的點膠工藝參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)膠層厚度控制在30μm左右時，剪切強度可達到25.73 MPa，表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性和可靠性。這一結(jié)果表明，優(yōu)化后的點膠工藝能夠顯著提升封裝的機械性能，滿足功率器件在晶圓級封裝中的應(yīng)用需求。

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審核編輯 黃宇