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蘇州科準(zhǔn)測控有限公司
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倒裝芯片封裝凸點剪切力測試實例,推拉力測試機應(yīng)用全解析!

時間:2024/4/19閱讀:977
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最近,我們收到了一位來自半導(dǎo)體行業(yè)的客戶的咨詢,他們有一個關(guān)于倒裝芯片封裝凸點剪切力測試的需求,希望能夠獲得合適的測試設(shè)備。為了解決客戶的測試需求,科準(zhǔn)測控為其定制了一套技術(shù)方案,包括相應(yīng)的檢測儀器。

芯片倒裝封裝技術(shù)作為電子行業(yè)中的一項重要工藝,在提高電路可靠性、降低體積重量、優(yōu)化信號傳輸性能等方面具有顯著優(yōu)勢。其中,焊接是芯片倒裝封裝中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一。

針對焊接過程中的關(guān)鍵問題,本文科準(zhǔn)測控小編將重點介紹芯片焊區(qū)上凸點焊接可靠性,旨在深入探討該技術(shù)在提升芯片倒裝封裝可靠性方面的作用與意義。通過對凸點焊接的測試與分析,我們將探索其對電路失效率、組件體積重量、互連電路參數(shù)等方面的影響,以期為該領(lǐng)域的研究與實踐提供有益的參考與借鑒。

一、凸點剪切力測試

凸點剪切力測試是一種破壞性測試方法,用于評估芯片倒裝封裝中的焊接質(zhì)量。在這種測試中,通過施加垂直于焊接表面的力,并以一定的速度將焊接凸點剪切斷,以評估凸點的抗剪切能力。通常,這些凸點的直徑不會超過80μm

二、常用測試設(shè)備

1、推拉力測試機

image.png 

測試設(shè)備應(yīng)當(dāng)使用經(jīng)過校準(zhǔn)的負載單元或傳感器。設(shè)備的最大負載能力應(yīng)不小于凸點最大剪切力的1.1倍,而剪切工具的受力面寬度應(yīng)達到凸點直徑的1.1倍以上。設(shè)備應(yīng)具備能夠提供并記錄施加在凸點上的剪切力的詳細信息,同時也應(yīng)具備對負載提供規(guī)定的移動速率的功能。

2、凸點剪切工具

image.png 

a、剪切工具通常由堅硬的剛性材料、或者陶瓷等不易彎曲的材料制成。

b、根據(jù)被測試凸點的尺寸,可以選擇合適的剪切工具,確保其與芯片表面呈90°±5°的角度。

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c、對凸點和剪切工具進行對齊,確保剪切工具能夠接觸到凸點的一側(cè)。

d、最好使用可移動的試驗臺和工具臺進行對齊,使移動平臺垂直于負載方向。

e、在試驗安裝過程中,需要特別注意避免觸碰到正在進行試驗的凸點。

f、由于剪切工具經(jīng)常使用會導(dǎo)致磨損,進而影響試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

g、如果發(fā)現(xiàn)剪切工具有明顯的磨損跡象,如下圖所示,則應(yīng)及時進行更換。

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3、剪切高度

剪切力和失效模式受剪切工具高度的影響。為保證試驗結(jié)果的有效性,應(yīng)對任何檢驗批進行相同條件的剪切試驗,同時剪切工具高度設(shè)置應(yīng)該是一致的。

剪切高度不低于凸點高度的10%,剪切示意圖如下圖

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4、剪切速度

芯片凸點剪切過程中應(yīng)保持恒定速率,直到剪切力下降到最大值的25%以下,或直到剪切工具的移動距離超過凸點直徑。剪切試驗的速度一般為0.1mm/s-0.8mm/s

5剪切力

試驗數(shù)據(jù)應(yīng)包括芯片凸點剪切力的最大值、最小值、平均值以及標(biāo)準(zhǔn)偏差的失效判據(jù)。凸點剪切力數(shù)值應(yīng)滿足應(yīng)用條件所要求的的最小值。

 

三、測試過程

步驟一、測試前準(zhǔn)備

image.png 

使用顯微鏡對凸點進行檢查,確保形狀完好,無助焊劑殘留或其他污染物。

根據(jù)測試設(shè)備的限制,需要移除鄰近的凸點,確保剪切工具行進路徑暢通,并避免觸碰到殘留的凸點。

確保凸點的殘留高度足夠低,以防止剪切工具在行進過程中碰觸到殘留的凸點。

步驟二、測試要求

根據(jù)采購文件或詳細規(guī)范中的要求進行凸點最小剪切力的計算。

確定試驗的芯片數(shù)量和測試點數(shù)。

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確定數(shù)據(jù)記錄的要求,包括最大剪切力、最小剪切力、平均剪切力以及標(biāo)準(zhǔn)偏差的失效判據(jù)。

步驟三、進行測試

將凸點與剪切工具對齊,確保角度為90°±5°,并保證剪切工具能夠全部接觸到凸點的一側(cè)。

使用可移動的試驗臺和工具臺進行對齊,確保移動平臺垂直于負載方向。

調(diào)整剪切工具高度,保持不低于凸點高度的10%

設(shè)置剪切速度為0.1mm/s0.8mm/s,并保持恒定速率直至剪切力下降到最大值的25%以下,或直到剪切工具移動距離超過凸點直徑。

記錄并保存施加在凸點上的剪切力的詳細信息,包括最大值、最小值、平均值以及標(biāo)準(zhǔn)偏差。

步驟四、測試后處理

分析測試結(jié)果,檢查是否滿足應(yīng)用條件所要求的凸點剪切力最小值。

如有需要,根據(jù)測試數(shù)據(jù)調(diào)整生產(chǎn)流程或材料選擇。

如發(fā)現(xiàn)剪切工具磨損明顯,及時更換以確保后續(xù)測試的準(zhǔn)確性。

 

四、失效判據(jù)

芯片凸點剪切可能引發(fā)四種失效模式,其中模式1和模式2被認為是合格的失效模式,而模式3和模式4則為不合格的失效模式。通常情況下,采用獨立的光學(xué)系統(tǒng)對失效模式進行評估。如果凸點剪切力值較低或出現(xiàn)多種失效模式,應(yīng)對斷裂面進行詳細檢查。這種檢查通常通過使用顯微鏡,在500倍及更高倍數(shù)下進行觀察來完成。

模式

類型

描述

典型示例

 

 

 

1

 

 

 

延性失效

 

 

 

在焊料內(nèi)部的凸點斷裂

image.png 

 

 

 

2

 

 

 

UBM抬起

 

 

UBM和凸點一起抬起,抬起的UBM有可能包括碎裂的基材。

image.png 

 

 

3

 

 

凸點抬起

 

凸點從UBM上表面抬起,UBM表面沒有焊料/金屬間化合物所全部覆蓋,UBM的頂面暴露。

image.png 

 

 

 

4

 

 

 

界面破裂

 

破裂發(fā)生在焊料/金屬間化合物界面或金屬化合物/基板界面界面件的破裂可能沿整個UBM延伸,或在失效模式中占主導(dǎo)。

image.png 

 

 

以上就是小編介紹的倒裝芯片封裝凸點剪切力測試的內(nèi)容了,希望可以給大家?guī)韼椭∪绻€想了解更多關(guān)于倒裝芯片封裝技術(shù)、工藝流程,推拉力測試機怎么使用、靜壓怎么設(shè)置、鉤針、廠家和價格等問題,歡迎您關(guān)注我們,也可以給我們私信和留言,科準(zhǔn)測控技術(shù)團隊為您免費解答!


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