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，這對封裝材料的機械性能和可靠性提出了更高要求。

本文科準測控小編將重點介紹推拉力測試在微電子封裝可靠性評估中的關(guān)鍵作用，并以Beta S100推拉力測試機為例，詳細闡述其測試原理、相關(guān)標準、儀器特點及操作流程，為封裝材料研發(fā)和質(zhì)量控制提供科學(xué)可靠的測試解決方案。

一、推拉力測試原理

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

力學(xué)強度測試原理：通過測試機對被測樣品施加垂直于結(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)生斷裂或達到預(yù)設(shè)閾值。

關(guān)鍵參數(shù)測量：

最大破壞力（Fmax）：界面失效時的峰值力值

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

典型測試對象：

焊球推力測試（BGA/CSP封裝）

金線拉力測試（Wire Bonding）

芯片剪切測試（Die Shear）

膠粘劑剝離測試

二、相關(guān)測試標準

微電子封裝推拉力測試遵循多項國際和行業(yè)標準，確保測試結(jié)果的可比性和可靠性：

1、國際標準：

JESD22-B117：半導(dǎo)體器件焊球剪切測試標準

MIL-STD-883 Method 2019：微電子器件芯片剪切測試

IPC-9708：電子組件機械性能測試指南

2、行業(yè)通用規(guī)范

焊球推力測試：通常要求最小推力≥500gf/ball（取決于焊球尺寸）

金線拉力測試：一般要求最小拉力≥3gf（1mil金線）

芯片剪切強度：通常要求≥5kgf/mm2（硅芯片）

3、數(shù)據(jù)分析標準

Weibull統(tǒng)計分析用于可靠性評估

失效模式分類標準（界面失效/材料失效）

三、測試設(shè)備和工具

1、Beta S100推拉力測試機

設(shè)備優(yōu)勢：

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

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

智能化操作：配備搖桿操作和X、Y軸自動工作臺，簡化了測試流程，提高了測試效率。

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

模塊化設(shè)計：能夠自動識別并更換不同量程的測試模組，適應(yīng)不同產(chǎn)品的測試需求。

2、推刀或鉤針

四、測試流程

步驟一、樣品準備

根據(jù)測試目的選擇適當封裝樣品（BGA、QFN、CSP等）

樣品固定：使用專用夾具固定PCB或芯片載體

對位調(diào)整：通過光學(xué)系統(tǒng)精確定位測試點

步驟二、測試程序設(shè)置

選擇測試模式（推力/拉力/剪切）

設(shè)置測試參數(shù)：

測試速度（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、測試執(zhí)行

啟動自動測試程序

實時監(jiān)控力-位移曲線

測試完成后自動歸位

步驟四、數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)自動計算關(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）

生成測試報告（包含原始數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析）

五、應(yīng)用案例

以某型BGA封裝焊球可靠性評估為例：

1、測試條件

焊球直徑：0.3mm

測試速度：0.5mm/min

樣品數(shù)量：30個（統(tǒng)計顯著性）

2、測試結(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

對比行業(yè)標準（最小6N/ball）

評估工藝改進需求

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試的相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭?。如果您還對IGBT功率模塊封裝測試圖片、測試標準、測試方法和測試原理，推拉力測試機怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項、作業(yè)指導(dǎo)書，原理、怎么校準和使用方法視頻，推拉力測試儀操作規(guī)范、使用方法和測試視頻，焊接強度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題感興趣，歡迎關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言。【科準測控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點、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