隨著集成電路技術(shù)的不斷進步,，摩爾定律正面臨前所wei有的挑戰(zhàn),。人們逐漸認(rèn)識到,，在單一芯片上集成更高密度的電路變得越來越困難,。因此,，三維集成技術(shù)被認(rèn)為是超越摩爾定律,、實現(xiàn)器件小型化,、高密度,、多功能化的shou選方案],。在這一背景下，疊層封裝技術(shù)因其高成熟度,，在jun用及航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,。

jun用及航天等領(lǐng)域的產(chǎn)品在應(yīng)用過程中需經(jīng)歷多種特殊的力學(xué)環(huán)境，對所采用的關(guān)鍵器件的力學(xué)可靠性要求較高,。在國jun標(biāo)和美軍標(biāo)的微電子器件試驗方法和程序（GJB548B—2005,、MIL-STD-883K）中，對此類高可靠氣密性封裝器件均要求進行相關(guān)力學(xué)試驗,，如粘接強度試驗和剪切強度試驗,。然而，在實際科研生產(chǎn)中,，對這兩類試驗的選用存在不清晰的現(xiàn)象,，這對微電子器件的可靠性考核帶來了一定的困擾。

為了解決這一問題,，本文科準(zhǔn)測控小編對國內(nèi)外相關(guān)試驗標(biāo)zhun進行了對比分析,，并總結(jié)了兩種試驗的方法及試驗載荷曲線的相關(guān)性規(guī)律。研究結(jié)果表明,，芯片粘接強度試驗與芯片剪切強度試驗的載荷比值隨著芯片粘接區(qū)域面積的增大,，呈現(xiàn)先增大、后減小,、再增大的趨勢,，最小比值為1.07,，最大比值達到5.93[12]。通過對比試驗及有限元仿真方法,，對大,、小兩款疊層芯片分別進行粘接強度試驗、剪切強度試驗及有限元仿真,，研究其試驗過程中的最大應(yīng)力狀態(tài),。最終得出結(jié)論：對于小面積芯片，建議使用剪切強度試驗進行考核,；對于大面積芯片,，建議使用粘接強度試驗進行考核,。

是什么疊層芯片,？

疊層芯片是一種三維集成電路封裝技術(shù)，它通過在垂直方向上堆疊多個芯片層,，并使用微凸點（微連接）或硅通孔（TSV）等技術(shù)實現(xiàn)各層之間的電氣互連,，從而實現(xiàn)更高的集成度、更小的尺寸和更強的性能,。這種技術(shù)能夠顯著提高數(shù)據(jù)處理速度和能效,，同時減少電子設(shè)備的體積和重量，廣泛應(yīng)用于高性能計算,、移動通信和航天等領(lǐng)域,。

一、檢測原理

是指在進行疊層芯片粘接強度與剪切強度試驗時,，通過施加特定的力值并觀察芯片與底座或附著材料之間的脫離情況,，以此來評估芯片粘接的牢固程度和材料工藝步驟的完整性。

二,、檢測相關(guān)標(biāo)zhun

國內(nèi)外有許多標(biāo)zhun對微電子器件的剪切強度和粘接強度進行規(guī)定,，如國jun標(biāo)GJB548B—2005、GJB128A—1998,、國標(biāo)GB/T4937.19—2018及美軍標(biāo)MIL-STD-883K,、MIL-STD-750E等。這些標(biāo)zhun對芯片粘接強度試驗與芯片剪切強度試驗分別都有詳細(xì)的規(guī)定

在jun用標(biāo)zhunGJB548B—2005中,，關(guān)于芯片粘接強度和剪切強度的測試有著明確的指導(dǎo),。該標(biāo)zhun詳細(xì)規(guī)定了對微電子器件進行力學(xué)試驗的方法和程序。具體來說：

a,、芯片粘接強度試驗：這一試驗主要關(guān)注的是器件在Y1軸方向上受到力時的粘附強度,。這意味著測試旨在模擬器件在垂直方向上受到的力，以評估其粘接的牢固程度,。

b,、芯片剪切強度試驗：與粘接強度試驗不同,，剪切強度試驗主要關(guān)注的是器件在X1或者Z1軸方向（通常是長邊方向）受到力時材料的工藝步驟的完整性，即粘附強度,。這一試驗旨在模擬器件在水平方向上受到的剪切力,，以檢驗其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

GJB548B—2005標(biāo)zhun中對于施力方向的取向有具體的圖示說明,，如下圖所示,，這有助于確保試驗的準(zhǔn)確性和一致性。

三,、常用檢測設(shè)備

1,、Beta S100 推拉力測試機

1）設(shè)備概述

a、推拉力測試機是一種專為微電子領(lǐng)域設(shè)計的動態(tài)測試設(shè)備,，用于評估引線鍵合后的焊接強度,、焊點與基板的粘接強度以及進行失效分析。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、用戶可以根據(jù)具體的測試需求更換相應(yīng)的測試模塊,，系統(tǒng)將自動識別并調(diào)整到合適的量程,。這種靈活性使得設(shè)備能夠適應(yīng)不同產(chǎn)品的測試需求。每個測試工位都設(shè)有獨立安全高度和速度限制,，以防止因誤操作而損壞測試探頭,。該系統(tǒng)以快速、精確和廣泛的適用性為特點,。

c,、該推拉力測試機廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路封裝測試、LED封裝測試,、光電器件封裝測試,、PCBA電子組裝測試，以及汽車電子,、航空航天等領(lǐng)域,。同時，它也適用于電子分析和研究單位進行失效分析,，以及教育機構(gòu)的教學(xué)和研究活動,。

2）設(shè)備特點

四、檢測方法

1. 測試前準(zhǔn)備

設(shè)備檢查：確保推拉力測試機及其配件齊全且處于良好的工作狀態(tài),。

設(shè)備校準(zhǔn)：確認(rèn)測試機,、推刀和夾具等設(shè)備均已校準(zhǔn),。

2. 模塊安裝

安裝測試模塊：將測試模塊正確安裝到推拉力測試機上，并接通電源,。

系統(tǒng)初始化：啟動系統(tǒng),，等待模塊初始化完成，確保所有指示燈和顯示屏正常工作,。

3. 推刀與夾具設(shè)置

推刀選擇與安裝：根據(jù)測試需求選擇合適的推刀,，并將其安裝到測試機的相應(yīng)位置，確保牢固鎖定,。

夾具固定：將疊層芯片固定在測試夾具上,，確保元件位置準(zhǔn)確無誤，然后將夾具安裝到測試機的測試臺上,，并固定夾具,。

4. 設(shè)定測試參數(shù)

輸入測試信息：在測試機軟件界面輸入測試方法名稱。

傳感器選擇：選擇合適的傳感器,，并設(shè)置測試速度,、目標(biāo)力值、剪切高度和測試次數(shù)等參數(shù),。

參數(shù)保存：參數(shù)設(shè)置完成后，保存并應(yīng)用到測試中,。

5. 執(zhí)行測試

位置確認(rèn)：在顯微鏡下觀察并確保疊層芯片和推刀的位置正確,。

啟動測試：啟動測試，密切觀察測試過程中的動作,，確保測試按照設(shè)定的參數(shù)進行,。

異常處理：如有異常情況，及時終止測試,。

6. 測試結(jié)果判定

粘接強度試驗：

失效判定：若在F<1.0時發(fā)生脫離,，或在1.0<F<2.0時發(fā)生脫離且芯片與底座間無明顯殘余，則判定為失效,。

剪切強度試驗：

失效判定：若在F<1X時發(fā)生脫離,，或在1X≤F<1.25X時發(fā)生脫離且芯片殘留小于附著區(qū)面積的50%，或在1.25X≤F<2X時發(fā)生脫離且芯片殘留小于附著區(qū)面積的10%,，則判定為失效,。

7. 結(jié)果記錄與分析

觀察破壞情況：測試完成后，觀察疊層芯片的破壞情況,，并進行失效分析,。

參數(shù)調(diào)整：如有必要，根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整測試參數(shù),，并重新進行測試,。

8. 數(shù)據(jù)保存與報告編制

數(shù)據(jù)保存：測試結(jié)束后,，系統(tǒng)提示保存測試結(jié)果，確認(rèn)數(shù)據(jù)已保存,。

報告編制：根據(jù)測試結(jié)果編制詳細(xì)測試報告,，包括測試條件、測試結(jié)果,、數(shù)據(jù)分析和結(jié)論,。

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