近期，小編收到不少半導(dǎo)體行業(yè)客戶的咨詢，大多都是咨詢集成電路芯片的封裝與測試。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路芯片正朝著更高集成度、更小尺寸和更復(fù)雜封裝結(jié)構(gòu)的方向演進。在這一背景下，封裝可靠性測試作為確保芯片性能穩(wěn)定性和使用壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其重要性日益凸顯。
推拉力測試作為評估芯片封裝機械性能的核心手段，能夠有效檢測焊點、鍵合線等關(guān)鍵連接部位的強度特性。本文科準測控小編將圍繞Beta S100推拉力測試機在集成電路芯片封裝測試中的應(yīng)用，系統(tǒng)介紹其測試原理、檢測儀器及標準操作流程，為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員提供實用參考。
一、推拉力測試原理
（一）推拉力測試是評估集成電路封裝可靠性的重要力學(xué)測試方法，主要通過施加精確控制的推力或拉力來測量芯片封裝中各連接部位的機械強度：
a、焊球剪切測試原理：通過水平推刀以恒定速度對BGA/CSP封裝焊球施加推力，測量焊球與焊盤分離時的最大剪切力，評估焊球焊接可靠性
b、鍵合拉力測試原理：使用微型鉤針垂直向上拉動鍵合線，測量鍵合線與芯片焊盤或引線框架分離時的拉力值，評估鍵合強度
c、芯片推力測試原理：對裸芯片表面施加垂直推力，測量芯片與基板分離時的推力值，評估貼片粘接強度
（二）測試過程中，設(shè)備實時記錄力-位移曲線，通過分析曲線特征點可獲取以下關(guān)鍵參數(shù)：
a、最大破壞力（Fmax）
b、斷裂能量（Area under curve）
c、破壞模式（界面斷裂、焊球斷裂等）
二、測試標準體系
1、國際通用標準
JESD22-B117：半導(dǎo)體器件鍵合拉力測試標準方法
IPC/JEDEC-9704：印制板組件焊球剪切測試標準
MIL-STD-883H 方法2024：微電子器件鍵合強度測試方法
2、行業(yè)應(yīng)用標準
GB/T 4937-2012：半導(dǎo)體器件機械和氣候試驗方法
GJB 548B-2005：微電子器件試驗方法和程序
三、檢測儀器
1、Beta S100推拉力測試機
2、試驗條件
a、鍵合測試模塊：配備1gf-500gf微型力傳感器，適用于25-50μm細線測試
b、焊球測試模塊：專用剪切工具組，支持50μm-1mm焊球測試
c、芯片測試模塊：大面積平推頭，最大支持20×20mm芯片測試
四、標準測試流程
步驟一、樣品準備
確認封裝類型（如BGA、QFN等）及測試點位置；
清潔樣品表面，避免污染影響測試精度。
步驟二、設(shè)備設(shè)置
安裝對應(yīng)夾具（剪切刀/鉤針/平推頭）；
選擇力值傳感器（如1gf~50kgf范圍）；
設(shè)置測試參數(shù)（速度、剪切高度、觸發(fā)閾值等）。
步驟三、定位與校準
使用高清攝像頭定位測試點（精度±2μm）；
執(zhí)行零點校準，消除機械間隙誤差。
步驟四、執(zhí)行測試
自動接觸樣品并施加推力/拉力；
實時記錄力-位移曲線，捕捉斷裂峰值；
自動判定破壞模式（界面斷裂、焊球斷裂等）。
步驟五、數(shù)據(jù)分析
導(dǎo)出最大力值（Fmax）、位移等關(guān)鍵數(shù)據(jù)；
生成統(tǒng)計報告（CPK、均值、標準差等）。
步驟六、結(jié)果驗證
對比行業(yè)標準（如JESD22-B117）；
異常數(shù)據(jù)復(fù)測，確保結(jié)果可靠性。
五、典型應(yīng)用案例分析
QFN封裝鍵合拉力測試優(yōu)化：
某功率器件生產(chǎn)企業(yè)使用Beta S100對QFN-48封裝進行金線鍵合測試時發(fā)現(xiàn)：
初始CPK僅1.12（低于1.33要求）
破壞模式分析顯示60%為界面斷裂
通過測試數(shù)據(jù)反推工藝參數(shù)：
調(diào)整鍵合溫度從160℃→175℃
優(yōu)化超聲功率（從60mW→72mW）
實施后CPK提升至1.58，界面斷裂降至15%以下
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