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BGA封裝器件焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度測試全解析,應(yīng)用推拉力機(jī)

科準(zhǔn)測控 ? 來源:科準(zhǔn)測控 ? 作者:科準(zhǔn)測控 ? 2025-01-14 14:32 ? 次閱讀

在現(xiàn)代電子制造領(lǐng)域,球柵陣列(BGA)封裝技術(shù)因其高密度、高性能和良好的散熱特性,被廣泛應(yīng)用于各種高端電子產(chǎn)品中。BGA封裝器件的可靠性直接關(guān)系到整個電子系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,而焊點(diǎn)作為連接芯片與基板的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),其抗剪強(qiáng)度是衡量焊點(diǎn)可靠性的重要指標(biāo)之一。焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度的高低不僅影響著器件在組裝過程中的質(zhì)量,更決定了其在實(shí)際使用中能否承受各種機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的考驗。
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本文科準(zhǔn)測控小編旨在系統(tǒng)地研究BGA封裝器件焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度測試的各個方面,包括測試設(shè)備的選擇與校準(zhǔn)、測試程序的優(yōu)化、數(shù)據(jù)處理與分析方法,以及失效判據(jù)的建立與應(yīng)用。

一、試驗?zāi)康?/p>

通過破壞性剪切測試評估BGA封裝器件焊點(diǎn)的抗切能力,確保焊點(diǎn)在實(shí)際使用中的可靠性和穩(wěn)定性。
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二、檢測標(biāo)準(zhǔn)

如JEDEC標(biāo)準(zhǔn)JESD22-B117A和日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS Z 3198-5等

三、試驗方法

1、檢測設(shè)備

a、設(shè)備要求:應(yīng)使用校準(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。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)能提供并記錄施加于凸點(diǎn)的剪切力,并能對負(fù)載提供規(guī)定的移動速率。

b、推薦設(shè)備

Beta S100 推拉力測試機(jī)
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C、設(shè)備特點(diǎn)
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2、試驗流程

步驟1、測試準(zhǔn)備

設(shè)備校準(zhǔn):確保推拉力測試機(jī)已校準(zhǔn),負(fù)載單元或傳感器的最大負(fù)載能力不小于凸點(diǎn)最大剪切力的1.1倍。

剪切工具準(zhǔn)備:選擇合適的剪切工具,受力面寬度應(yīng)達(dá)到凸點(diǎn)直徑的1.1倍以上,確保推拉力測試機(jī)能提供并記錄施加于凸點(diǎn)的剪切力,并能對負(fù)載提供規(guī)定的移動速率。

步驟2、安裝剪切工具和試驗樣品

安裝剪切工具:將剪切工具安裝在推拉力測試機(jī)上,確保剪切工具的受力面與芯片表面平行。

安放芯片:小心地將BGA封裝器件安放在測試平臺上,確保凸點(diǎn)不會受到損傷,且芯片不會變形。

調(diào)整位置:調(diào)整剪切工具的位置,使其能夠準(zhǔn)確地對準(zhǔn)受試凸點(diǎn),確保剪切方向平行于芯片表面。

步驟3、檢查凸點(diǎn)

使用金相顯微鏡:在試驗前,使用金相顯微鏡對凸點(diǎn)進(jìn)行檢查,確保凸點(diǎn)的形狀完好,無助焊劑殘留或其他污染物。

記錄初始狀態(tài):記錄凸點(diǎn)的初始狀態(tài),包括形狀、尺寸和表面狀況,以便與測試后的狀態(tài)進(jìn)行對比。

步驟4、移除鄰近凸點(diǎn)

評估設(shè)備限制:如果受推拉力測試機(jī)的限制,受試凸點(diǎn)鄰近的凸點(diǎn)(和在剪切工具行進(jìn)路徑上)可能需要先從樣品上移去。

移除凸點(diǎn):小心地移除鄰近的凸點(diǎn),確保不會對受試凸點(diǎn)造成損傷。

步驟5、設(shè)置剪切參數(shù)

剪切高度:設(shè)置剪切高度不低于凸點(diǎn)高度的10%。

剪切速度:設(shè)置剪切速度為0.1 mm/s到0.8 mm/s,確保剪切過程中保持恒定速率,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。

步驟6、進(jìn)行剪切測試

啟動設(shè)備:啟動推拉力測試機(jī),開始對凸點(diǎn)進(jìn)行剪切。

記錄數(shù)據(jù):在剪切過程中,記錄凸點(diǎn)剪切力的最大值、最小值、平均值以及標(biāo)準(zhǔn)偏差。

觀察失效模式:觀察剪切過程中的失效模式,記錄失效界面(焊料/焊盤、焊盤/pcb基板、元器件端子/焊料)。

步驟7、數(shù)據(jù)分析

計算最小剪切力:根據(jù)公式“最小凸點(diǎn)剪切力值=焊盤面積×凸點(diǎn)焊料抗剪切強(qiáng)度”計算最小剪切力。

建立失效判據(jù):完成足夠的數(shù)據(jù)測量后,建立有代表性的基于平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的失效判據(jù)。

評估失效模式:根據(jù)記錄的失效模式,判斷凸點(diǎn)的失效是否為合格失效模式(模式1和2)或不合格失效模式(模式3和4)。

步驟8、測試報告

整理數(shù)據(jù):整理測試數(shù)據(jù),包括凸點(diǎn)剪切力的最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差以及失效模式。

編寫報告:編寫測試報告,詳細(xì)記錄測試過程、測試結(jié)果和分析結(jié)論。

提交報告:將測試報告提交給相關(guān)部門或客戶,以便進(jìn)一步分析和決策。

四、實(shí)際應(yīng)用中的注意事項

剪切高度:單板結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)剪切高度為20 μm,板級結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)剪切高度為2.45 mm。

剪切速率:一般為0.5 mm/s。

回流溫度影響:回流溫度對焊點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度有顯著影響。在單板結(jié)構(gòu)中,高銀焊點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度最高且一直增加,低銀焊點(diǎn)呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。在板級結(jié)構(gòu)中,焊點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度均隨回流溫度的升高呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢,其中添加稀土元素的低銀焊點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度最高。

以上就是小編介紹的有關(guān)于BGA封裝器件焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度測試相關(guān)內(nèi)容了,希望可以給大家?guī)韼椭?!如果您還想了解更多關(guān)于焊點(diǎn)抗剪力、bag焊點(diǎn)檢測、焊點(diǎn)抗拉強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度,推拉力測試機(jī)原理、怎么使用和使用方法視頻,推拉力測試儀操作規(guī)范 、使用方法、測試視頻和原理,焊接強(qiáng)度測試儀使用方法等問題,歡迎您關(guān)注我們,也可以給我們私信和留言,【科準(zhǔn)測控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測試機(jī)在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點(diǎn)、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方案。

審核編輯 黃宇

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