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(diǎn)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(diǎn)介紹芯片焊區(qū)上凸點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)剪切力測試

凸點(diǎn)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(diǎn)剪切斷，以評估凸點(diǎn)的抗剪切能力。通常，這些凸點(diǎn)的直徑不會超過80μm。

二、常用測試設(shè)備

1、推拉力測試機(jī)

測試設(shè)備應(yīng)當(dāng)使用經(jīng)過校準(zhǔn)的負(fù)載單元或傳感器。設(shè)備的最大負(fù)載能力應(yīng)不小于凸點(diǎn)最大剪切力的1.1倍，而剪切工具的受力面寬度應(yīng)達(dá)到凸點(diǎn)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(diǎn)上的剪切力的詳細(xì)信息，同時也應(yīng)具備對負(fù)載提供規(guī)定的移動速率的功能。

2、凸點(diǎn)剪切工具

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(diǎn)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。

c、對凸點(diǎn)和剪切工具進(jìn)行對齊，確保剪切工具能夠接觸到凸點(diǎn)的一側(cè)。

d、最好使用可移動的試驗臺和工具臺進(jìn)行對齊，使移動平臺垂直于負(fù)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(jìn)行試驗的凸點(diǎn)。

f、由于剪切工具經(jīng)常使用會導(dǎo)致磨損，進(jìn)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(jìn)行更換。

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(jìn)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(diǎn)高度的10%，剪切示意圖如下圖

4、剪切速度

芯片凸點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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

使用顯微鏡對凸點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)，確保剪切工具行進(jìn)路徑暢通，并避免觸碰到殘留的凸點(diǎn)。

確保凸點(diǎn)的殘留高度足夠低，以防止剪切工具在行進(jìn)過程中碰觸到殘留的凸點(diǎn)。

步驟二、測試要求

根據(jù)采購文件或詳細(xì)規(guī)范中的要求進(jìn)行凸點(diǎn)最小剪切力的計算。

確定試驗的芯片數(shù)量和測試點(diǎn)數(shù)。

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(jìn)行測試

將凸點(diǎn)與剪切工具對齊，確保角度為90°±5°，并保證剪切工具能夠完全接觸到凸點(diǎn)的一側(cè)。

使用可移動的試驗臺和工具臺進(jìn)行對齊，確保移動平臺垂直于負(fù)載方向。

調(diào)整剪切工具高度，保持不低于凸點(diǎn)高度的10%。

設(shè)置剪切速度為0.1mm/s至0.8mm/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(diǎn)直徑。

記錄并保存施加在凸點(diǎn)上的剪切力的詳細(xì)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(diǎn)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(diǎn)剪切可能引發(fā)四種失效模式，其中模式1和模式2被認(rèn)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(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)對失效模式進(jìn)行評估。如果凸點(diǎn)剪切力值較低或出現(xiàn)多種失效模式，應(yīng)對斷裂面進(jìn)行詳細(xì)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(jìn)行觀察來完成。

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審核編輯 黃宇