晶片剪切力測試：如何利用推拉力測試機(jī)？步驟詳解

近期，公司成功出貨了一臺專用于晶片剪切測試的推拉力測試機(jī)。在當(dāng)今快速發(fā)展的半導(dǎo)體行業(yè)，芯片制造的復(fù)雜性和精度要求越來越高。從微小的晶片到復(fù)雜的集成電路，每一個環(huán)節(jié)都必須經(jīng)過嚴(yán)格的測試和驗證，以確保產(chǎn)品的性能和可靠性。其中，晶片剪切力測試作為一項關(guān)鍵的質(zhì)量控制手段，正逐漸受到行業(yè)的高度重視。

本文科準(zhǔn)測控小編將詳細(xì)介紹這臺推拉力測試機(jī)在晶片剪切力測試中的應(yīng)用，包括其技術(shù)特點、測試流程、優(yōu)勢以及對行業(yè)發(fā)展的推動作用。

一、工作原理

推拉力測試機(jī)的工作原理基于力學(xué)原理，即通過施加推力或拉力于測試樣品，并測量樣品在受力過程中的位移和力值變化。其核心組成部分包括：

傳動機(jī)構(gòu)：用于生成并施加推力或拉力。

傳感器：測量樣品在受力過程中的位移和力值變化。

控制系統(tǒng)：設(shè)置測試參數(shù)，控制測試過程，并記錄數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：分析測試數(shù)據(jù)，評估樣品的強(qiáng)度和性能。

在測試過程中，設(shè)備會對樣品施加逐漸增大的力，同時監(jiān)測其位移和形變。當(dāng)樣品達(dá)到極限并發(fā)生破壞時，設(shè)備捕捉到的最大力值即為樣品的極限強(qiáng)度。

二、測試目的

晶片剪切力測試的主要目的是評估芯片與基板之間連接的可靠性和穩(wěn)定性。通過施加剪切力并測量其所需的力值，可以判斷芯片與基板的粘接強(qiáng)度是否符合設(shè)計要求，是否存在焊接缺陷或材料問題。此外，該測試還能幫助優(yōu)化封裝工藝參數(shù)，確保芯片在實際使用中能夠承受各種機(jī)械應(yīng)力，從而提高產(chǎn)品的整體質(zhì)量和可靠性。

三、常用檢測設(shè)備

1、Alpha W260推拉力測試儀

A、設(shè)備介紹

Alpha W260推拉力測試機(jī)是一款專為微電子領(lǐng)域設(shè)計的動態(tài)測試設(shè)備，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體封裝測試、LED封裝測試、光電子器件封裝測試以及PCBA電子組裝測試等領(lǐng)域。該設(shè)備支持多種測試模式，包括推力、拉力和剪切力測試，能夠滿足不同封裝形式和測試場景的需求。

B、設(shè)備特點

1、高精度：采用24Bit超高分辨率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保測試數(shù)據(jù)的高精度、高重復(fù)性和高再現(xiàn)性。

2、多功能：支持多種測試模式，如晶片推力、金球推力、金線拉力和焊球剪切力測試。

3、操作簡便：配備搖桿操作和X、Y軸自動工作臺，可快速定位測試點，提高測試效率。

4、安全保障：每個工位均設(shè)有獨立安全高度和限速，防止誤操作損壞測試針頭。

C、常用工裝夾具

D、實測案例展示

四、測試流程

步驟一、樣品準(zhǔn)備

選擇待測試的晶片樣品，確保其表面清潔、無污染且無明顯損傷。

根據(jù)測試需求，對樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)臉?biāo)記或編號，以便區(qū)分和記錄數(shù)據(jù)。

確認(rèn)樣品的封裝形式和尺寸，選擇合適的測試夾具和剪切工具。

步驟二、測試參數(shù)設(shè)置

在測試機(jī)的控制軟件中輸入測試參數(shù)，包括剪切力的加載速率、測試高度、位移范圍等。

設(shè)置數(shù)據(jù)采集頻率，確保能夠準(zhǔn)確記錄力值和位移的變化曲線。

根據(jù)晶片的材料和封裝工藝，選擇合適的測試模式（如剪切力測試）。

步驟三、測試操作

1、樣品安裝

將晶片樣品放置在測試夾具中，確保其位置準(zhǔn)確且固定牢固。

對于倒裝芯片或BGA封裝，需確保測試工具與芯片表面垂直，避免因角度偏差導(dǎo)致測試結(jié)果不準(zhǔn)確。

2、測試頭定位

使用設(shè)備的X、Y軸移動功能，將測試頭精確移動到晶片的測試點上方。

調(diào)整測試頭的高度，使其與晶片表面接觸但不施加壓力。

確認(rèn)測試工具的角度和位置，確保剪切力能夠均勻施加在芯片與基板的粘接面上。

3、測試執(zhí)行

啟動測試程序，設(shè)備按照預(yù)設(shè)的參數(shù)開始施加剪切力。

在測試過程中，實時觀察力值和位移的變化曲線，確保測試過程平穩(wěn)進(jìn)行。

當(dāng)晶片與基板之間的粘接界面發(fā)生斷裂時，設(shè)備自動記錄最大剪切力值，并停止測試。

4、數(shù)據(jù)記錄

測試完成后，設(shè)備將自動保存測試數(shù)據(jù)，包括最大剪切力值、位移曲線等。

將測試結(jié)果導(dǎo)出至數(shù)據(jù)處理軟件，進(jìn)行進(jìn)一步分析和處理。

步驟四、測試后處理

1、數(shù)據(jù)處理與分析

對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，計算晶片的剪切強(qiáng)度（最大剪切力除以剪切面積）。

分析力值和位移曲線，評估晶片與基板的粘接質(zhì)量，判斷是否存在脫層、裂紋或其他缺陷。

將測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)要求或工藝參數(shù)進(jìn)行對比，評估樣品的合格性。

2、設(shè)備維護(hù)

清潔測試夾具和測試頭，去除殘留的樣品碎片或污染物。

檢查設(shè)備的機(jī)械部件和傳感器，確保其正常工作。

對設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)，如潤滑、校準(zhǔn)等，以延長設(shè)備的使用壽命。

3、測試報告生成

根據(jù)測試數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，生成詳細(xì)的測試報告，包括樣品信息、測試參數(shù)、測試結(jié)果、數(shù)據(jù)分析和結(jié)論。

測試報告應(yīng)清晰、準(zhǔn)確地反映晶片剪切力測試的全過程，為后續(xù)的質(zhì)量控制和工藝優(yōu)化提供參考。

五、注意事項

1、在測試過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致設(shè)備損壞或測試結(jié)果不準(zhǔn)確。

2、對于不同類型的晶片和封裝形式，可能需要調(diào)整測試參數(shù)和夾具，以確保測試結(jié)果的可靠性。

3、定期對設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)，確保其長期穩(wěn)定運行。

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