在半導(dǎo)體封裝工藝中,，焊球（Solder Ball）的可靠性直接影響芯片的性能和壽命,。為確保焊球的機(jī)械強(qiáng)度符合要求,，球形剪切測(cè)試（Ball Shear Test） 成為關(guān)鍵的質(zhì)量檢測(cè)手段之一,?？茰?zhǔn)測(cè)控依據(jù) JEDEC JESD22-B116 標(biāo)準(zhǔn),，采用 Alpha W260 推拉力測(cè)試機(jī)進(jìn)行高精度測(cè)試，評(píng)估焊球的剪切強(qiáng)度,，為半導(dǎo)體封裝工藝提供可靠的數(shù)據(jù)支持,。

本文將詳細(xì)介紹球形剪切測(cè)試的原理、標(biāo)準(zhǔn),、儀器設(shè)備及測(cè)試流程,，幫助行業(yè)同仁更好地理解和應(yīng)用該測(cè)試方法。

一,、測(cè)試原理

球形剪切測(cè)試是通過(guò)施加水平剪切力,，使焊球在基板或芯片表面發(fā)生斷裂，從而測(cè)量其最大剪切力（Shear Force） 和失效模式（Failure Mode）,。測(cè)試過(guò)程中,，推刀（Shear Tool）以恒定速度推動(dòng)焊球，直至其脫落或斷裂,。通過(guò)分析剪切力曲線,，可以評(píng)估焊球的焊接質(zhì)量、界面結(jié)合強(qiáng)度以及可能存在的工藝缺陷（如虛焊,、脆性斷裂等）,。

關(guān)鍵參數(shù)：

剪切力（Shear Force）：焊球被剪斷時(shí)的最大力值（單位：gf 或 N）。

剪切高度（Shear Height）：推刀距離基板的高度（通常為焊球高度的25%）,。

失效模式：包括焊球斷裂、界面剝離,、基板損傷等,。

二、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（JEDEC JESD22-B116）

JEDEC JESD22-B116 是半導(dǎo)體行業(yè)廣泛采用的焊球剪切測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),，規(guī)定了測(cè)試條件,、設(shè)備要求和數(shù)據(jù)分析方法。

主要要求：

剪切速度：通常為 100-500 μm/s,，具體取決于焊球尺寸和材料,。

剪切高度：推刀距離基板的高度為焊球高度的 20%-30%（避免基板干擾）。

測(cè)試環(huán)境：常溫（25°C）或高溫（如 150°C,、260°C）下進(jìn)行,，以模擬實(shí)際應(yīng)用條件。

數(shù)據(jù)記錄：需記錄最大剪切力,、位移曲線及失效模式,。

三,、測(cè)試儀器

1、Alpha W260 推拉力測(cè)試機(jī)

Alpha W260 是一款高精度推拉力測(cè)試機(jī),，專為半導(dǎo)體封裝焊球剪切,、引線鍵合拉力測(cè)試等設(shè)計(jì)，具有高分辨率力和位移傳感器,，確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,。

儀器特點(diǎn)：

多軸運(yùn)動(dòng)控制：X/Y/Z三軸精密定位

智能測(cè)試軟件：支持自動(dòng)測(cè)試、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和CPK分析

儀器配備專用剪切夾具,，可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊球的非破壞性和破壞性測(cè)試,。

高精度光學(xué)定位系統(tǒng)，確保測(cè)試位置準(zhǔn)確性,。

2,、常用剪切工具

3、工裝夾具

四,、測(cè)試流程

步驟一,、樣品準(zhǔn)備

將待測(cè)芯片或基板固定在測(cè)試臺(tái)上，確保焊球處于水平位置,。

使用顯微鏡調(diào)整推刀位置,，使其對(duì)準(zhǔn)焊球邊緣。

步驟二,、參數(shù)設(shè)置

根據(jù) JESD22-B116 設(shè)置剪切高度（如焊球高度的25%）,。

設(shè)定剪切速度（如 200 μm/s）。

步驟三,、執(zhí)行測(cè)試

啟動(dòng)設(shè)備,，推刀以恒定速度推動(dòng)焊球，直至其斷裂,。

系統(tǒng)自動(dòng)記錄最大剪切力和位移曲線,。

步驟四、數(shù)據(jù)分析

檢查剪切力是否在合格范圍內(nèi)（如 ≥ 標(biāo)準(zhǔn)要求的最小值）,。

觀察失效模式（理想情況為焊球內(nèi)部斷裂,，而非界面剝離）。

步驟五,、報(bào)告生成

導(dǎo)出測(cè)試數(shù)據(jù),，生成包含剪切力、失效模式和統(tǒng)計(jì)分析的報(bào)告,。

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