在半導體封裝領域，冷焊和熱焊凸塊技術的應用日益廣泛，成為連接芯片與基板、實現電氣互連的關鍵技術。這些凸塊不僅承載著電信號的傳輸，還直接影響著整個封裝結構的機械穩定性和長期可靠性。因此，對冷焊和熱焊凸塊的鍵合質量進行精確評估，是確保半導體器件高性能和高可靠性的關鍵環節。本文科準測控小編將介紹如何焊接強度測試儀進行冷/熱焊凸塊拉力測試。

一、常用試驗方法

1、引線拉力測試（Pull Test）

原理：在鍵合線上施加一個向上的拉力，使鍵合部從芯片表面被拉開，并對拉力的大小進行測量。

操作步驟：

準備測試：將待測引線固定在測試設備上，確保拉鉤能夠穩定勾住引線。

設置測試參數：調整拉力施加點，使其位于內外焊點的中間位置，并確保拉力方向垂直于焊點連線。

非破壞性測試：逐漸增加拉力，直至達到預設的標準規定值，觀察引線和焊點，若在規定拉力下未發生斷裂或脫落，表明鍵合強度合格。

破壞性測試（如需要）：繼續增加拉力，直至引線斷裂或焊點脫落，記錄此時的拉力值，該值為極限鍵合強度。

測試完成：輕輕移開拉鉤，取出測試樣品，并記錄測試結果。

2、鍵合剪切力測試（Shear Test）：

原理：用一個平面的剪切刀（推刀），平行于焊盤向焊球施加推力，使焊球被剝離，此時的力即為鍵合剪切力。

應用：主要用于評估金線球焊連接的可靠性，是生產過程中監控生產能力和穩定性的關鍵標準之一。

二、測試設備

Beta S100焊接強度測試儀

設備介紹：

多功能焊接強測試儀是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。

特點：

廣泛應用：適用于半導體封裝、LED封裝、軍工器件等多個領域，提供破壞性和非破壞性測試。

模塊化設計：插拔式模塊，更換便捷，自動識別，多量程選擇，精度高。

高精度測量：配備專業砝碼箱，顯微鏡可調節，行程精度高。

多樣化夾具：全品類夾具，360°調節，多種鉤針和推刀。

便捷操作：雙搖桿設計，軟件功能強大，操作簡易。

豐富功能：CPK分析、Mac系統、權限分配、外接攝像機等。

三、測試條件

鍵合拉脫測試：通常用于測量器件封裝的外部鍵合。在引線或外引線以及布線板或基板之間，以90°角度施加拉力，記錄失效時的力的大小和分離模式。

引線拉力測試（單個鍵合點）：應用于測量器件的芯片或基板與引線框架上的內部鍵合。引線被切斷，使其兩端都能進行拉力試驗，施加的拉力大致垂直于芯片表面或基板。

引線拉力測試（雙鍵合點）：與單個鍵合點測試類似，但在引線下方插入鉤子夾緊器件，在引線中跨和頂部之間施加拉力，避免引線產生不利變形。

鍵合剪切力測試（倒裝焊）：用于半導體芯片與基板之間的面鍵合結構連接的內部鍵合。使用工具或劈刀在芯片或載體上施加剪切力，記錄失效時的力的大小和分離模式。

四、使用方法

1、設備與配件檢查：檢查推拉力測試機及其所有配件，確保設備完整且功能正常。確認測試機、推刀（或鉤針）和夾具等關鍵部件均已完成校準，以確保測試結果的精確性。

2、模塊安裝與電源連接：將待測試的模塊正確安裝到推拉力測試機上。連接電源，并啟動測試機，等待系統自檢和模塊初始化完成。

3、推刀（或鉤針）的安裝與校準：根據測試的具體需求，選擇適合的推刀。將推刀安裝到推拉力測試機的指定位置，并進行牢固鎖定，以保證測試的精確度。

4、測試夾具固定：將電子元器件精確地放置在測試夾具中，并確保其位置正確。將夾具安裝到測試機的工作臺上，并使用固定螺絲將其緊固，模擬實際使用中的固定狀態。

5、測試參數的設定：在測試機的軟件界面上輸入必要的測試參數，包括但不限于測試方法、傳感器選擇、測試速度、目標力值、剪切高度和測試次數。

6、測試執行：在顯微鏡下確認電子元器件和推刀（或鉤針）的相對位置正確無誤。啟動測試程序，密切監視測試過程中的動作，確保一切按照設定的參數進行。

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審核編輯 黃宇