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隨著電子設備向輕、薄、短、小方向發(fā)展,球柵陣列(BGA)封裝因其高密度、高可靠性等優(yōu)勢,在航空航天、數(shù)字通信等領域得到廣泛應用。然而,BGA連接器的植球工藝質量直接影響其焊接可靠性和長期穩(wěn)定性,因此,對焊球的力學性能(拉脫力、剪切力)進行精準測試至關重要。
本文科準測控小編將系統(tǒng)梳理BGA植球工藝的關鍵影響因素,并結合Alpha W260推拉力測試機,詳細介紹焊球力學性能的測試原理、標準、儀器及操作流程,為相關行業(yè)提供技術參考。
一、植球工藝原理
1、熱植球工藝
原理:通過回流焊加熱使錫球熔化,與焊盤形成冶金結合。
工藝流程:
焊盤清潔 → 2. 涂覆助焊膏 → 3. 錫球投放 → 4. 回流焊接 → 5. 焊點檢測
2、激光植球工藝
原理:利用高能激光瞬間熔化錫球,并通過氣壓噴射至焊盤。
工藝流程:
錫球分選 → 2. 激光熔融 → 3. 氣壓噴射 → 4. 快速冷卻
二、 植球工藝影響因素
1、 設計因素
鍍層:推薦鍍金(≤0.8μm)或鍍錫,避免虛焊。
阻焊設計:采用鍍鎳隔離或塑膠過盈配合,防止焊料爬升。
焊盤尺寸:焊盤直徑應略小于錫球直徑(如0.3mm錫球對應0.25mm焊盤)。
2、熱植球工藝參數(shù)
3、激光植球工藝參數(shù)
激光功率:無鉛焊料 > 有鉛焊料
氣壓調節(jié):錫球越大,所需氣壓越高
噴嘴距離:影響焊球落點精度
三、焊球力學性能測試標準
1、拉脫力測試(垂直方向)
標準:
0.3mm錫球 ≥ 0.49N
0.5mm錫球 ≥ 1.23N
失效判定:焊球與焊盤界面斷裂,而非膠水層失效。
2、剪切力測試(水平方向)
標準:
0.3mm錫球 ≥ 0.98N
0.5mm錫球 ≥ 1.96N
失效判定:焊球沿焊盤剪切脫落,無焊盤剝離。
四、測試儀器
1、Alpha W260推拉力測試機
A、設備介紹
Alpha-W260自動推拉力測試機用于為微電子引線鍵合后引線焊接強度測試、焊點與基板表面粘接力測試及其失效分析領域的專用動態(tài)測試儀器,常見的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等,采用高速力值采集系統(tǒng)。根據(jù)測試需要更換相對應的測試模組,系統(tǒng)自動識別模組,并自由切換量程。
B、推刀
C、常用工裝夾具
2、KZ-68SC-05XY高精度拉力試驗機
注:搭配定制工裝夾具,進行拉脫力測試
四、測試流程
步驟一、拉脫力測試
1、樣品固定
將BGA樣品置于真空吸附平臺
2、參數(shù)設置
測試模式:垂直拉伸
測試速度:0.5mm/s(ISO 04805標準)
終止條件:力值下降≥30%峰值或位移超限(通常1mm)
采樣頻率:1000Hz
3、執(zhí)行測試
啟動測試程序,以恒定速度垂直上拉
實時監(jiān)測力-位移曲線
當焊球脫落或力值驟降時自動停止
4、數(shù)據(jù)采集
記錄峰值力值(Fmax)、斷裂位移(Dmax)
導出CSV格式原始數(shù)據(jù)(含時間-力值-位移)
5、失效分析
合格判定:
斷裂面位于焊球/焊盤界面
力值≥標準要求(如0.3mm焊球≥0.49N)
異常處理:
若斷裂發(fā)生在膠層,需重新調整焊膏用量
出現(xiàn)焊盤剝離則判定為基材不良
6、注意事項
環(huán)境溫度需保持23±2℃,濕度40-60%RH
同一焊球不可重復測試(需更換測試點位)
步驟二、剪切力測試
1. 測試前準備
推刀對準:
使用標準高度塊校準剪切刀與平臺平行度(≤0.01mm)
確認刀口鋒利度(刃口半徑≤5μm)
參數(shù)預設:
剪切高度:焊球高度×(1/3~1/2),通常50-100μm
剪切速度:0.2mm/s(JESD22-B117A標準)
剪切角度:0°(刀面與焊盤wan全平行)
2. 測試步驟
樣品定位:
將BGA側置于測試平臺
通過千分尺調整平臺高度,使目標焊球中心與刀口對齊
刀具逼近:
以0.1mm/s慢速接近焊球
當接觸力達到0.01N時停止,此時Z軸坐標歸零
執(zhí)行剪切:
啟動水平推進程序
實時監(jiān)測剪切力曲線(
當力值降至峰值10%時自動停止
數(shù)據(jù)分析:
記錄最大剪切力(Fshear)、剪切位移(Dshear)
計算剪切強度:τ=Fshear/(π×r2),r為焊球半徑
3. 失效模式
4. 關鍵控制點
剪切后需用顯微鏡(100×)檢查焊盤殘留
每測試50次需校驗刀具磨損情況
不同直徑焊球需更換對應刀口寬度(刀口寬=1.2×焊球直徑)
垂直拉拔:速度0.5mm/s,記錄峰值力值。
數(shù)據(jù)分析:檢查斷裂面,確認是否為有效數(shù)據(jù)。
以上就是小編介紹的有關BGA連接器植球工藝研究及焊球力學性能測試分析相關內容了,希望可以給大家?guī)韼椭?!如果您還想了解更多BGA封裝料件焊點的可靠性測試方法、視頻和操作步驟,推拉力測試機怎么使用視頻和圖解,使用步驟及注意事項、作業(yè)指導書,原理、怎么校準和使用方法視頻,推拉力測試儀操作規(guī)范、使用方法和測試視頻 ,焊接強度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題,歡迎您關注我們,也可以給我們私信和留言,【科準測控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領域應用中可能遇到的問題及解決方案。
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