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推拉力測試儀:晶圓級封裝中芯片剪切強度測試的“得力助手”!

 更新時間:2025-02-18 點擊量:144

最近,小編收到客戶咨詢,想進行晶圓級封裝芯片剪切強度測試,該用什么設備?工藝研究中,采用推拉力測試儀進行剪切強度測試確定合適的點膠工藝參數(shù)。當膠層厚度控制在30um左右時,剪切強度達到25.73MPa;具有較高的穩(wěn)定性和可靠性,可用于晶圓級封裝中功率芯片的粘接。

隨著射頻微系統(tǒng)技術在信息技術、生物醫(yī)療、工業(yè)控制等眾多領域的廣泛應用,對更高集成度、更高性能、更高工作頻率以及更低成本的多通道多功能器件的需求日益迫切。傳統(tǒng)器件由于其物理極限難以實現(xiàn)進一步的突破,因此在封裝層面提高器件的集成度變得尤為重要。

 

什么是晶圓級封裝?

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晶圓級封裝(WLP)作為一種先進的封裝技術,通過硅通孔(TSV)技術制造硅基轉接板,再集成GaN、GaAs等化合物多功能芯片和SiCMOS控制芯片,將化合物芯片、SiCMOS芯片與TSV轉接板進行三維堆疊。這種技術是促進射頻微系統(tǒng)器件低成本、小型化與智能化發(fā)展的重要途徑。

 

一、檢測原理

在晶圓級封裝芯片的剪切強度測試中,檢測原理主要基于對封裝結構施加剪切力,通過測量其失效時的力值來評估封裝的機械強度和可靠性。具體而言,使用推拉力測試儀(如Beta S100)對芯片施加垂直于芯片表面的剪切力,直至封裝結構發(fā)生破壞或分離。測試過程中,設備會實時記錄力值和位移的變化,最終通過分析失效時的最大剪切力值來確定封裝的剪切強度。這一檢測原理不僅能夠直觀反映封裝結構的力學性能,還能為優(yōu)化封裝工藝提供重要依據(jù),確保封裝在實際應用中的穩(wěn)定性和可靠性。

二、常用檢測設備

Beta S100推拉力測試機

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a、設備介紹

多功能焊接強度測試儀,適用于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。該儀器能夠執(zhí)行多種測試,如晶片推力測試、金球推力測試和金線拉力測試,配備有高速力值采集系統(tǒng),以確保測試的精確性。

b、產(chǎn)品特點

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(yè)砝碼箱,顯微鏡可調(diào)節(jié),行程精度高。

多樣化夾具:全品類夾具,360°調(diào)節(jié),多種鉤針和推刀。

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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(tǒng)、權限分配、外接攝像機等。

 

三、測試流程

步驟一、設備校準

確保Beta S100推拉力測試機已校準,負載單元的最大負載能力不小于凸點最大剪切力的1.1倍。

檢查測試機、推刀(或鉤針)和夾具等關鍵部件是否已完成校準,以保證測試數(shù)據(jù)的準確性。

步驟二、樣品安裝

將待測試的晶圓級封裝芯片固定在測試夾具中,確保位置正確。

使用合適的夾具將樣品固定在測試機的工作臺上,并用固定螺絲緊固,模擬實際使用中的固定狀態(tài)。

步驟三、測試執(zhí)行 

根據(jù)測試需求選擇合適的推刀或剪切工具,并將其安裝到測試機的zhi定位置。

在顯微鏡輔助下確認芯片與推刀的相對位置正確,確保推刀能夠準確施加剪切力。

啟動測試程序,對芯片施加剪切力,記錄失效時的力值和分離模式。

步驟四、數(shù)據(jù)分析

測試結束后,觀察芯片的損壞情況,進行失效分析。

根據(jù)測試結果,評估封裝芯片的剪切強度性能。若需要,調(diào)整測試參數(shù)并重新進行測試以驗證改進效果。

四、點膠工藝參數(shù)優(yōu)化

在晶圓級封裝中,點膠工藝對封裝質(zhì)量和可靠性至關重要。通過使用Beta S100推拉力測試機進行剪切強度測試,可以確定合適的點膠工藝參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn),當膠層厚度控制在30μm左右時,剪切強度可達到25.73 MPa,表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性和可靠性。這一結果表明,優(yōu)化后的點膠工藝能夠顯著提升封裝的機械性能,滿足功率器件在晶圓級封裝中的應用需求。

 

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