在現代電子制造領域，球柵陣列（BGA）封裝技術因其高密度、高性能和良好的散熱特性，被廣泛應用于各種高端電子產品中。BGA封裝器件的可靠性直接關系到整個電子系統的穩定運行，而焊點作為連接芯片與基板的關鍵結構，其抗剪強度是衡量焊點可靠性的重要指標之一。焊點抗剪強度的高低不僅影響著器件在組裝過程中的質量，更決定了其在實際使用中能否承受各種機械應力和熱應力的考驗。

本文科準測控小編旨在系統地研究BGA封裝器件焊點抗剪強度測試的各個方面，包括測試設備的選擇與校準、測試程序的優化、數據處理與分析方法，以及失效判據的建立與應用。

一、試驗目的

通過破壞性剪切測試評估BGA封裝器件焊點的抗切能力，確保焊點在實際使用中的可靠性和穩定性。

二、檢測標準

如JEDEC標準JESD22-B117A和日本工業標準JIS Z 3198-5等

三、試驗方法

1、檢測設備

a、設備要求：應使用校準的負載單元或傳感器。設備的最大負載能力應不小于凸點最大剪切力的1.1倍。剪切工具的受力面寬度應達到凸點直徑的1.1倍以上。設備應能提供并記錄施加于凸點的剪切力，并能對負載提供規定的移動速率。

b、推薦設備

Beta S100 推拉力測試機

C、設備特點

2、試驗流程

步驟1、測試準備

設備校準：確保推拉力測試機已校準，負載單元或傳感器的最大負載能力不小于凸點最大剪切力的1.1倍。

剪切工具準備：選擇合適的剪切工具，受力面寬度應達到凸點直徑的1.1倍以上，確保推拉力測試機能提供并記錄施加于凸點的剪切力，并能對負載提供規定的移動速率。

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，確保凸點不會受到損傷，且芯片不會變形。

調整位置：調整剪切工具的位置，使其能夠準確地對準受試凸點，確保剪切方向平行于芯片表面。

步驟3、檢查凸點

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

記錄初始狀態：記錄凸點的初始狀態，包括形狀、尺寸和表面狀況，以便與測試后的狀態進行對比。

步驟4、移除鄰近凸點

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

移除凸點：小心地移除鄰近的凸點，確保不會對受試凸點造成損傷。

步驟5、設置剪切參數

剪切高度：設置剪切高度不低于凸點高度的10%。

剪切速度：設置剪切速度為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直徑。

步驟6、進行剪切測試

啟動設備：啟動推拉力測試機，開始對凸點進行剪切。

記錄數據：在剪切過程中，記錄凸點剪切力的最大值、最小值、平均值以及標準偏差。

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、數據分析

計算最小剪切力：根據公式“最小凸點剪切力值=焊盤面積×凸點焊料抗剪切強度”計算最小剪切力。

建立失效判據：完成足夠的數據測量后，建立有代表性的基于平均值和標準偏差的失效判據。

評估失效模式：根據記錄的失效模式，判斷凸點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

整理數據：整理測試數據，包括凸點剪切力的最大值、最小值、平均值、標準偏差以及失效模式。

編寫報告：編寫測試報告，詳細記錄測試過程、測試結果和分析結論。

提交報告：將測試報告提交給相關部門或客戶，以便進一步分析和決策。

四、實際應用中的注意事項

剪切高度：單板結構焊點剪切高度為20 μm，板級結構焊點剪切高度為2.45 mm。

剪切速率：一般為0.5 mm/s。

回流溫度影響：回流溫度對焊點的抗剪強度有顯著影響。在單板結構中，高銀焊點的抗剪強度最高且一直增加，低銀焊點呈現出先增加后降低的趨勢。在板級結構中，焊點的抗剪強度均隨回流溫度的升高呈現出先增加后降低的趨勢，其中添加稀土元素的低銀焊點的抗剪強度最高。

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審核編輯 黃宇