随着5G通信、物联网和汽车电子产业的飞速发展,声表面波滤波器作为射频前端的关键器件,其性能与可靠性直接决定了通信质量。为了满足终端设备小型化、高频化及高可靠性的需求,圆片级封装技术已成为SAW滤波器主流的先进封装形式。然而,在制造、测试及使用过程中,WLP结构中的焊球、凸点、粘接界面等薄弱环节极易出现开裂、脱落、分层等失效问题,严重影响器件的电气性能和长期寿命。
因此,对SAW圆片级封装进行精确、量化的机械强度测试与失效分析,是保障产品良率与可靠性的重中之重。科准测控小编认为,推拉力测试是揭示这些界面结合强度的“金标准"手段。本文将重点介绍如何利用科准测控的Alpha W260推拉力测试仪,对SAW圆片级封装进行专业的失效分析,深入剖析其测试原理、遵循标准、仪器特性及标准操作流程,为相关领域的工程师和质量控制人员提供一套完整、可行的解决方案。
一、 测试原理
推拉力测试的核心原理是通过一个精密的力传感器和探针,向待测样品的特定界面施加一个持续且可控的推力或拉力,直至界面发生失效(如焊球剪切、芯片翘离、引线断裂等),并实时记录下失效发生时的峰值力值。通过分析这个临界力值和失效模式,可以定量评估界面的结合强度。
剪切测试: 主要用于评估焊球、凸点与芯片或基板之间的结合强度。测试时,测试探针平行于基板平面,以恒定速度推向焊球的侧面,将其从焊盘上剪切下来。
拉力测试: 主要用于评估焊球、引线或芯片贴装的整体抗拉强度。测试时,使用专用夹具(如钩子、夹钳)或胶粘方式,垂直于基板平面施加拉力,将元件拉离。
通过对大量样品进行测试,可以统计出平均剪切/拉力强度,并结合失效位置的显微观察,判断失效模式是内聚失效(材料内部断裂)、界面失效(粘接界面脱落)还是混合失效,从而为工艺改进提供明确方向。
二、 遵循标准
MIL-STD-883 Method 2019/2039: 微电子器件测试方法标准
JEDEC JESD22-B116/B117: JEDEC制定的标准,B116为“ wire Bond Shear Test Method"
IPC-9701: 针对表面贴装器件的性能测试方法
企业内部标准: 各封装厂通常会根据自身产品结构、材料和客户要求,制定更为严格的内控标准。
三、检测设备
1、Alpha W260推拉力测试仪
Alpha W260推拉力测试仪是科准测控推出的一款高精度、全自动的微电子封装强度测试平台,特别适用于SAW滤波器等精密器件的圆片级封装分析。
1、主要技术特点与优势
高精度力值系统: 配备高分辨率、多量程的力传感器,力值测量精度可达±0.25%,最小分辨率达0.001g,确保了对微小WLP焊球强度的精确捕捉。
2、zhuo越的运动与控制
X-Y-Z精密平台: 提供微米级的定位精度和重复定位精度,确保探针能精确对准微小的焊球。
3、强大的软件系统
图形化操作界面: 直观易用,可预设和调用多种测试配方。
实时曲线显示: 测试过程中实时显示力-位移/时间曲线,便于即时判断。
数据自动处理: 自动计算峰值力、平均值、标准差等统计参数,并生成专业报告。
丰富的测试工具与夹具: 提供多种规格的剪切工具、拉钩、粘合剂等,全面覆盖剪切、拉力等多种测试模式。
高清视觉系统: 集成高倍率光学显微镜和CCD相机,提供清晰的实时图像,辅助精确定位,并可在测试后对失效点进行观察和拍照记录。
四、 标准测试流程
以下以SAW WLP焊球的剪切测试为例
1、样品准备与安装
将承载有SAW滤波器的圆片或切割好的单颗芯片固定在测试夹具上,确保放置平稳。
通过真空吸附或机械夹持固定,防止测试过程中移动。
2、测试程序设置
设置关键参数:剪切高度(通常为焊球高度的25% - 50%)、测试速度(根据标准,如100-500 μm/s)、力值量程、目标测试次数等。
3、视觉定位与对焦
使用操纵杆或软件控制X-Y平台,将待测焊球移动到显微镜视野中心。
调整Z轴高度和焦距,使探针和焊球清晰成像。使用软件中的十字线或框选工具,精确设定探针的剪切位置。
4、执行测试
启动自动测试序列。仪器将自动完成:探针下降至设定剪切高度 -> 沿水平方向匀速推进 -> 接触并剪切焊球 -> 记录峰值力值 -> 探针退回原位。
测试过程中,软件界面会实时显示力-位移曲线。
5、数据记录与失效分析
测试完成后,系统自动记录峰值剪切力。
操作员使用显微镜观察焊球剪切后的失效界面,判断失效模式(例如:焊球根部断裂、焊盘脱落、界面分层等),并在软件中选择对应的失效模式代码。
Alpha W260软件可自动将力值数据、失效图片和失效模式关联存储。
6、生成报告
完成一批样品测试后,利用软件的数据分析模块,生成包含力值统计分布图(如韦伯分布)、CPK过程能力指数、平均值、最小值、最大值以及代表性失效照片的综合性测试报告。
以上就是小编介绍的有关于SAW滤波器圆片级封装失效分析的相关内容了,希望可以给大家带来帮助。如果您还对推拉力测试机怎么使用视频和图解,使用步骤及注意事项、作业指导书,原理、怎么校准和使用方法视频,推拉力测试仪操作规范、使用方法和测试视频,焊接强度测试仪使用方法和键合拉力测试仪等问题感兴趣,欢迎关注我们,也可以给我们私信和留言。【科准测控】小编将持续为大家分享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封装等领域应用中可能遇到的问题及解决方案。