晶圆芯片推力测试现场：从样品固定到力值采集

在半导体制造与封装工艺中，晶圆上的Die（芯片颗粒）与基板之间的连接强度，直接影响芯片的装配可靠性与长期使用寿命。晶圆推力测试通过对Die施加水平推力，评价其与贴装材料之间的连接强度，是晶圆级工艺验证与来料检验中的重要手段。当推力值异常或晶圆在测试中出现破碎时，往往指向贴装工艺、受力状态或工装配合等问题，需要通过实测数据定位原因。 

为了评价晶圆上Die的连接承载能力，可以根据样品结构及测试要求开展晶圆推力测试。那么，晶圆推力测试怎么做？需要使用什么设备？本文科准测控小编围绕测试原理、测试标准、测试设备及操作步骤，结合实测案例为您介绍具体测试方法。

 

一、测试原理

晶圆推力测试，是将晶圆通过真空吸附方式固定在专用工装上，用推刀以恒定速度、特定剪切高度水平推压晶圆上的单个Die边缘，直至Die与晶圆表面分离或发生破坏，记录过程中的最大推力值。

力值的大小，直接反映了Die与贴装材料之间连接界面的承载能力。测试软件实时记录力值变化曲线，并结合合格判定值自动输出PASS/FAIL判定，支持CPK过程能力分析，用于评价批次一致性。

 

二、测试标准

晶圆Die推力测试的具体标准，需要根据Die结构、贴装方式及客户技术规范确定，常用参考标准包括：

MIL-STD-883E 微电路标准测试方法

JESD22-B117 高速剪向推球测试

JESD22-B116 焊线剪切测试

GJB548B-2005 微电子器件测试方法和程序

本类测试以客户技术要求为主要验收依据，测试前应确认加载速度、剪切高度、合格判定值及失效判定方法。

 

三、测试设备

本次测试采用科准测控Alpha-W360推拉力测试机，配合真空吸附晶圆专用工装、定制款自对正旋转推刀及DS-100KG推力测试模块，对晶圆Die进行破坏性推力测试。  

测试条件：

样品名称：晶圆Die（破坏性测试）

测试模式：破坏性推力测试

设备型号：Alpha-W360

测试速度：300 μm/s

剪切高度：1 μm

选择量程：100 kg

样本数量：共7颗（两组）

 

四、测试步骤

1. 固定晶圆样品

将晶圆置于真空吸附晶圆专用工装上，开启真空将晶圆平整吸牢，确保测试过程中晶圆无位移、无翘曲。

2. 配置推刀与推力模块

根据Die预估力值选择DS-100KG推力测试模块，安装定制款自对正旋转推刀，推刀自对正设计可降低对位偏差带来的侧向受力。

3. 显微对位

通过显微镜观察并调整推刀与目标Die的相对位置，确认推刀贴合高度与推压方向，保证推力均匀作用于Die边缘。 

4. 设置测试参数

在测试软件中设置测试速度300 μm/s、剪切高度1 μm、量程100 kg及合格判定值等参数。

5. 执行推力测试

启动设备，推刀按设定条件对Die施加水平台力，软件实时记录力值曲线，直至Die分离、破坏或达到停止条件，自动输出最大力值与判定结果。

6. 记录测试结果

逐颗记录每个Die的最大推力值、失效情况及测试位置，按组汇总平均值、标准方差及CPK。

7. 数据分析与工艺定位

结合Die在晶圆上的排布位置分析力值分布，观察晶圆破碎、Die剥离等异常情况的发生位置与形态，为贴装工艺和工装改进提供依据。

以上就是科准测控小编为您介绍的晶圆推力测试原理、测试标准、测试设备、操作步骤及数据分析。针对晶圆推力测试、晶圆Die剪切力检测、半导体封装可靠性评价及晶圆破碎分析等需求，我们可根据样品结构、贴装方式、预期载荷及测试要求评估相应的设备配置与测试方案。如您对晶圆推力测试机选型、真空吸附工装配置或测试方法有疑问，欢迎联系科准测控获取专业技术支持。