一文掌握半導體芯片剪切測試:方法、標準與設備要求
近期,小編收到了眾多半導體領域客戶的谘詢,他們詢問在對微電子芯片進行剪切測試以驗證焊接質量的可靠性時,一般會采用哪些設備和標準。本文榴莲视频成版APP下载測控小編將為您提供全麵的解答,幫助您一文秒懂半導體常用芯片剪切強度測試方法。
芯片剪切強度試驗是評價芯片黏結可靠性的主要手段之一。隨著芯片的高度集成和小型化發展,對芯片剪切設備的施力範圍、靈敏度等能力的要求也逐漸提高。這項測試的目的是確定將半導體芯片或表麵安裝的無源器件安裝在管座或其他基板上所使用的材料和工藝步驟的完整性。
一、芯片測試的重要性
芯片剪切強度試驗是評價芯片黏結可靠性的主要手段之一。隨著芯片的高度集成和小型化發展,對芯片剪切設備的施力範圍、靈敏度等能力的要求也逐漸提高。這項測試的目的是確定將半導體芯片或表麵安裝的無源器件安裝在管座或其他基板上所使用的材料和工藝步驟的完整性。
二、常用推拉力測試標準
冷/熱焊凸塊拉力-JEITAEIAJET-7407
BGA凸點剪切-JEDECJESD22-B117A
冷焊凸塊拉力-JEDECJESD22-B115
金球剪切-JEDECJESD22-B116
球焊剪切-ASTMF1269
引線拉力-DT/NDTMILSTD883
立柱拉力-MILSTD883§
倒裝焊拉力-JEDECJESD22-B109
芯片剪切-MILSTD883
三、測試設備要求
(一)進行芯片剪切強度測試所需的設備是一台能施加負載的儀器,具備以下要求:
1、芯片接觸工具,能把力均勻地加到芯片的一條棱邊。
2、保證芯片接觸工具與管座或基板上安放芯片的平麵垂直。
3、芯片接觸工具與管座/基板夾具具有相對旋轉能力,有利於與芯片邊沿線接觸。
4、一台放大倍數至少為10倍的雙目顯微鏡,其照明應有利於在試驗過程中對芯片與芯片接觸工具的界麵進行觀察。
(二)常用檢測設備
Alpha-W260推拉力測試儀
1、設備介紹
Alpha-W260推拉力測試機適用於半導體芯片引線鍵合後的焊接強度測試、焊點與基板表麵粘結力測試。常用的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等。可根據測試需要更換相對應的測試模塊,係統自動識別模塊參數信息。在拉力測試中可以設置安全高度及安全限速並帶有著陸保護功能,防止對測試針造成損壞。推力測試中可以設置納米級的剪切高度和更快的測試速度。W260搭載了榴莲视频成版APP下载自主研發的High-Rate測控係統實現了良好的準確度和數據可重複性,可提供值得信賴的結果。
2、測試類型(六大測試類型,滿足不同測試需求)
3、試驗流程
a、樣品準備
選取待測試的半導體器件芯片,確保其表麵幹淨、無汙染。
b、設備校準
使用專用的推拉力測試儀進行設備校準,保證測試結果的準確性。
c、試樣安裝
根據芯片類型和結構選擇合適的推刀,將芯片固定在測試設備上,確保剪切力施加在預定的焊點、鍵合線或引腳上。
d、設置參數
根據相關標準設定加載速度、最大負荷限製等參數。例如,對於金絲鍵合,常見的剪切速率可能為0.5-2.0 mm/s。
e、執行測試
啟動設備,按照預設參數進行剪切測試,記錄下剪切過程中力和位移的變化曲線,直至失效(即鍵合點斷裂)。
f、數據記錄
試驗結束後,記錄下試驗過程中的數據,如最大負荷、破壞形式等。
g、結果分析
對試驗數據進行分析,評估半導體器件芯片的剪切強度性能。
特別注意事項:
對於無源元件,僅元件末端焊接區與基板焊接,因此用於確定應施加推力的大小隻計算元件末端焊接區麵積之和。芯片剪切力應施加在無源元件垂直於最長軸線上的方向上。
粘接麵積應通過測量實際可能的元件粘接區域確定。例如,典型的陶瓷片式電容器是通過其端金屬化區域粘接。粘結麵積應從一個入射視角,通過測量兩端的金屬區域來決定。在進行剪切試驗之前應將此測量值乘以2得到粘結麵積。
如果任何元件的底部表麵存在以提高粘接強度為目的的粘接,對於本評定,此區域麵積視為粘接麵積。
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