在當今快速發展的半導體封裝和微電子制造領域，芯片膠粘劑的可靠性至關重要。隨著技術的不斷進步，對芯片封裝的質量和性能要求越來越高。為了確保芯片在各種復雜環境下的穩定性和可靠性，芯片膠粘劑推力測試（Die Shear Test）已成為不可或缺的檢測手段之一。

本文科準測控小編旨在深入探討芯片膠粘劑推力測試的原理、標準、設備及操作流程，為行業內的專業人士提供全面、實用的技術參考。

一、測試原理

芯片膠粘劑推力測試的核心原理是通過測量膠粘劑在垂直或平行方向上的抗剪切力，來評估其粘接強度及可靠性。具體方法是使用推力測試機（如Alpha W260推拉力測試機系列）向芯片施加垂直于粘接面的推力，直至膠層失效，并記錄最大推力值。通過計算單位面積的剪切強度（剪切強度（MPa）= 最大推力（N）/ 粘接面積（mm2）），可以更直觀地評估膠粘劑的性能。

二、測試標準

ASTM D6464：這是評估粘合劑剪切強度的標準方法，詳細規定了測試的流程、設備要求以及數據處理方式。

JIS Z 3198：針對半導體封裝材料的剪切測試標準，為相關測試提供了嚴謹的規范。

MIL-STD-883（美國軍用標準）：適用于對可靠性要求極高的電子元件測試，其嚴格的標準有助于篩選出符合軍事應用要求的高質量產品。

三、測試設備和工具

1、 Alpha W260推拉力測試機

A、設備介紹

Alpha W260推拉力測試儀是一款專為微電子領域設計的高精度動態測試設備，支持晶片推力、金球推力、金線拉力等多種測試模式，并配備高速力值采集系統，可自動識別并更換不同量程的測試模組。其主要特點包括：采用24Bit超高分辨率數據采集系統，確保測試數據的高精度和高重復性；具備多功能性，適用于多種封裝形式；配備搖桿操作和X、Y軸自動工作臺，操作簡便且測試效率高；每個工位均設有獨立安全高度和限速，有效防止誤操作損壞測試針頭。

B、產品特點

2、 推刀

四、測試步驟

1、樣品制備

將芯片通過膠粘劑固定在基板（如引線框架、陶瓷基板或PCB）上。

根據工藝要求進行熱固化、UV固化等操作，確保膠粘劑充分固化。

2、設備設置

調整推力測試機的測試頭位置，使其與芯片邊緣精準對齊。

設定推力速度，通常為0.1~1 mm/min。

3、測試執行

緩慢施加推力至芯片與基板分離，記錄最大推力值，單位為N或kgf。

計算單位面積的剪切強度：剪切強度（MPa）= 最大推力（N） / 粘接面積（mm2）。

4、數據分析

分析失效模式，常見的失效模式包括：

膠層內聚失效：膠粘劑內部斷裂，表明膠粘劑自身強度不足。

界面剝離：芯片或基板與膠層分離，表明界面結合力不足。

基板/芯片斷裂：基板或芯片本身破損，需優化材料或工藝。

五、關鍵影響因素

膠粘劑類型：環氧樹脂、聚酰亞胺、導電膠等不同類型的膠粘劑性能差異顯著。

固化工藝：溫度、時間、濕度等固化參數直接影響最終粘接強度。

表面處理：基板清潔度、粗糙度、等離子處理等表面處理方式對膠粘劑與基板的結合效果至關重要。

環境條件：高溫高濕（如85℃/85% RH）老化后的推力測試，能夠模擬實際使用環境，評估膠粘劑在惡劣條件下的可靠性。

六、應用場景

半導體封裝：用于評估芯片與引線框架、基板的粘接可靠性，確保封裝后的芯片在后續加工及使用過程中不會因粘接問題而失效。

倒裝芯片（Flip Chip）：通過測試底部填充膠（Underfill）的強度，保障倒裝芯片的結構穩定性和電氣性能。

MEMS/傳感器封裝：確保微型器件的機械穩定性，滿足高精度、高可靠性要求。

七、常見問題與解決方法

推力值波動大：需檢查膠層均勻性、固化一致性或設備校準情況，確保測試過程的穩定性和準確性。

膠層未完全固化：優化固化溫度和時間，嚴格按照工藝要求進行固化操作。

界面污染：加強基板清潔或采用表面活化處理，提高界面結合力。

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審核編輯 黃宇