一文掌握半导体芯片剪切测试：方法、标准与设备要求

近期，小编收到了众多半导体领域客户的咨询，他们询问在对微电子芯片进行剪切测试以验证焊接质量的可靠性时，一般会采用哪些设备和标准。本文科准测控小编将为您提供全面的解答，帮助您一文秒懂半导体常用芯片剪切强度测试方法。

芯片剪切强度试验是评价芯片黏结可靠性的主要手段之一。随着芯片的高度集成和小型化发展，对芯片剪切设备的施力范围、灵敏度等能力的要求也逐渐提高。这项测试的目的是确定将半导体芯片或表面安装的无源器件安装在管座或其他基板上所使用的材料和工艺步骤的完整性。

一、芯片测试的重要性

芯片剪切强度试验是评价芯片黏结可靠性的主要手段之一。随着芯片的高度集成和小型化发展，对芯片剪切设备的施力范围、灵敏度等能力的要求也逐渐提高。这项测试的目的是确定将半导体芯片或表面安装的无源器件安装在管座或其他基板上所使用的材料和工艺步骤的完整性。

二、常用推拉力测试标准

冷/热焊凸块拉‍力-JEITAEIAJET-7407

BGA凸点剪切-JEDECJESD22-B117A

冷焊凸块拉力-JEDECJESD22-B115

金球剪切-JEDECJESD22-B116

球焊剪切-ASTMF1269

引线拉力-DT/NDTMILSTD883

立柱拉力-MILSTD883§

倒装焊拉力-JEDECJESD22-B109

芯片剪切-MILSTD883

三、测试设备要求

（一）进行芯片剪切强度测试所需的设备是一台能施加负载的仪器，具备以下要求：

1、芯片接触工具，能把力均匀地加到芯片的一条棱边。

2、保证芯片接触工具与管座或基板上安放芯片的平面垂直。

3、芯片接触工具与管座/基板夹具具有相对旋转能力，有利于与芯片边沿线接触。

4、一台放大倍数至少为10倍的双目显微镜，其照明应有利于在试验过程中对芯片与芯片接触工具的界面进行观察。

（二）常用检测设备

Alpha-W260推拉力测试仪 

1、设备介绍

Alpha-W260推拉力测试机适用于半导体芯片引线键合后的焊接强度测试、焊点与基板表面粘结力测试。常用的测试有晶片推力、金球推力、金线拉力等。可根据测试需要更换相对应的测试模块，系统自动识别模块参数信息。在拉力测试中可以设置安全高度及安全限速并带有着陆保护功能，防止对测试针造成损坏。推力测试中可以设置纳米级的剪切高度和更快的测试速度。W260搭载了科准自主研发的High-Rate测控系统实现了良好的准确度和数据可重复性，可提供值得信赖的结果。

2、测试类型（六大测试类型，满足不同测试需求） 

3、试验流程

a、样品准备

选取待测试的半导体器件芯片，确保其表面干净、无污染。

b、设备校准

使用专用的推拉力测试仪进行设备校准，保证测试结果的准确性。

c、试样安装

根据芯片类型和结构选择合适的推刀，将芯片固定在测试设备上，确保剪切力施加在预定的焊点、键合线或引脚上。

d、设置参数

根据相关标准设定加载速度、最大负荷限制等参数。例如，对于金丝键合，常见的剪切速率可能为0.5-2.0 mm/s。

e、执行测试

启动设备，按照预设参数进行剪切测试，记录下剪切过程中力和位移的变化曲线，直至失效（即键合点断裂）。

f、数据记录

试验结束后，记录下试验过程中的数据，如最大负荷、破坏形式等。

g、结果分析

对试验数据进行分析，评估半导体器件芯片的剪切强度性能。

特别注意事项：

对于无源元件，仅元件末端焊接区与基板焊接，因此用于确定应施加推力的大小只计算元件末端焊接区面积之和。芯片剪切力应施加在无源元件垂直于最长轴线上的方向上。

粘接面积应通过测量实际可能的元件粘接区域确定。例如，典型的陶瓷片式电容器是通过其端金属化区域粘接。粘结面积应从一个入射视角，通过测量两端的金属区域来决定。在进行剪切试验之前应将此测量值乘以2得到粘结面积。

如果任何元件的底部表面存在以提高粘接强度为目的的粘接，对于本评定，此区域面积视为粘接面积。

 

以上就是小编为您带来的半导体常用芯片剪切强度测试方法的详细内容，希望能够帮助到您！如果您对推拉力测试机的使用视频、图解、操作步骤、注意事项、作业指导书、操作规范，以及焊接强度测试仪和键合拉力测试仪的使用方法等话题有更深入的兴趣，欢迎您继续关注我们。您也可以通过私信或留言的方式与我们取得联系，【科准测控】的小编将不断为您更新推拉力测试机在锂电池电阻、晶圆、硅晶片、IC半导体、BGA元件焊点、ALMP封装、微电子封装、LED封装、TO封装等多个领域的应用技巧和解决方案。