BGA封裝焊球推力測(cè)試解析：評(píng)估焊點(diǎn)可靠性的原理與實(shí)操指南

在電子封裝領(lǐng)域，BGA（Ball Grid Array）封裝因其高密度、高性能的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于集成電路和芯片模塊中。然而，BGA焊球的機(jī)械強(qiáng)度直接影響到器件的可靠性和使用壽命，因此焊球推力測(cè)試成為評(píng)估焊接質(zhì)量的重要手段?？茰?zhǔn)測(cè)控小編將詳細(xì)介紹BGA焊球推力測(cè)試的原理、標(biāo)準(zhǔn)、儀器及測(cè)試流程，幫助工程師和研究人員掌握科學(xué)的測(cè)試方法，確保產(chǎn)品的可靠性。

一、檢測(cè)原理

BGA焊球推力測(cè)試是通過(guò)推拉力測(cè)試機(jī)對(duì)單個(gè)焊球施加垂直或水平方向的力，直至焊球斷裂或脫落，從而測(cè)量其最大承載能力。該測(cè)試可評(píng)估焊球的焊接強(qiáng)度、界面結(jié)合力及失效模式，為工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制提供數(shù)據(jù)支持。

測(cè)試過(guò)程中，焊球的失效模式通常包括：

1、焊球斷裂（斷裂發(fā)生在焊球內(nèi)部）

2、焊盤(pán)脫落（焊球與PCB焊盤(pán)分離）

3、界面剝離（焊球與芯片基板分離）

通過(guò)分析失效模式，可以判斷焊接工藝的薄弱環(huán)節(jié)，如焊料成分、回流焊溫度或焊盤(pán)鍍層質(zhì)量等。

二、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

BGA焊球推力測(cè)試可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：

IPC-9701：電子組件的機(jī)械性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，適用于BGA焊點(diǎn)的可靠性評(píng)估。

JESD22-B117：半導(dǎo)體器件的機(jī)械應(yīng)力測(cè)試方法，涵蓋焊球推力測(cè)試。

MIL-STD-883：軍用電子器件的可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，適用于高可靠性應(yīng)用場(chǎng)景。

不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試速度、施力方向（垂直/剪切）和合格判據(jù)有不同要求，測(cè)試前需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)。

三、測(cè)試儀器

1、Beta S100推拉力測(cè)試機(jī)

利用Beta S100推拉力測(cè)試機(jī)進(jìn)行BGA焊球推力測(cè)試，該設(shè)備具有高精度、高穩(wěn)定性及自動(dòng)化測(cè)試能力，適用于微電子封裝力學(xué)性能分析。

儀器特點(diǎn)

精密運(yùn)動(dòng)控制：XYZ三軸可調(diào)，確保測(cè)試推刀精準(zhǔn)定位焊球。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：自動(dòng)記錄力-位移曲線，分析焊球斷裂強(qiáng)度及失效模式。

多種測(cè)試模式：支持推力、拉力、剪切力測(cè)試，適配不同標(biāo)準(zhǔn)要求。

2、推刀

3、工裝夾具

四、測(cè)試流程

步驟一、樣品準(zhǔn)備

選取待測(cè)BGA樣品，確保焊球表面清潔，無(wú)氧化或污染。

將樣品固定在測(cè)試平臺(tái)上，調(diào)整位置使待測(cè)焊球位于測(cè)試推刀下方。

步驟二、設(shè)備校準(zhǔn)

使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)Beta S100的力傳感器，確保測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

設(shè)置測(cè)試參數(shù)（測(cè)試速度、施力方向、采樣頻率等）。

步驟三、焊球定位

通過(guò)顯微鏡或CCD攝像頭觀察焊球位置，調(diào)整探針使其對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)焊球中心。

步驟四、執(zhí)行測(cè)試

啟動(dòng)測(cè)試程序，探針以恒定速度（通常0.1~1mm/s）下壓焊球，直至焊球斷裂或脫落。

設(shè)備自動(dòng)記錄最大推力值（F max ）及力-位移曲線。

步驟五、數(shù)據(jù)分析

根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算焊球平均推力，結(jié)合失效模式評(píng)估焊接質(zhì)量。

若推力值低于標(biāo)準(zhǔn)要求或出現(xiàn)異常失效模式，需排查焊接工藝問(wèn)題。

步驟六、報(bào)告輸出

生成測(cè)試報(bào)告，包含推力數(shù)據(jù)、失效模式分析及工藝改進(jìn)建議。

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審核編輯 黃宇