最近,科准测控接到一家光模块客户的测试需求,需要对采用FC倒装工艺贴装的芯片进行剪切力测试,通过测量芯片发生脱离或互连结构失效时的最大剪切力,评价芯片与基板之间连接可靠性。
在FC封装中,芯片是通过底部的凸点结构(如焊料凸点、微凸点等)直接与基板实现电气连接。这种结构能够缩短信号传输路径,提高封装密度,但同时也对凸点连接强度、贴装工艺以及长期可靠性提出更高要求。
那么,光模块FC芯片剪切力怎么测试?Flip Chip芯片连接强度如何评价?本文科准测控小编将从测试原理、测试标准、测试设备(Alpha-W260推拉力测试机)及测试步骤进行介绍。
一、测试原理
将完成倒装贴装的芯片样品固定在测试平台上,通过剪切工具从芯片侧面施加载荷,使芯片受到水平剪切力作用。
随着剪切力不断增加,当芯片与基板之间的连接结构发生失效时,设备记录此时的最大剪切力。
测试结果主要包括:最大剪切力、剪切位移、力—位移曲线、失效位置。
常见失效模式包括:凸点内部断裂、凸点与芯片界面分离、凸点与基板焊盘界面失效、芯片或基板损伤。
二、测试标准
FC芯片剪切测试可参考半导体封装可靠性测试相关标准。
1、JESD22-B117:Semiconductor Die Shear Test
该方法主要用于半导体器件芯片剪切强度测试,可作为Die Shear测试方法参考。
2、MIL-STD-883 Method 2019:Die Shear Strength
用于微电子器件内部芯片连接强度评价,可参考芯片剪切测试方法。
3、实际产品要求
由于FC芯片结构差异较大,实际测试时需要根据芯片尺寸、凸点材料、凸点高度、基板结构、产品应用环境制定具体测试条件。
三、测试设备
本次测试采用科准测控 Alpha-W260推拉力测试机
Alpha-W260推拉力测试机主要应用于半导体封装微小力可靠性测试,可完成FC芯片剪切测试、微凸点剪切测试、焊料凸点剪切测试、芯片Die Shear测试、金丝拉力测试。
针对光模块FC芯片测试,设备可配置高倍显微观察系统、芯片剪切工具、精密定位平台、专用样品夹具。设备实时记录剪切力、位移变化、力—位移曲线。用于分析芯片连接强度及失效情况。
四、测试步骤
1、准备测试样品
准备完成FC倒装贴装后的光模块芯片样品。
测试前确认:
芯片贴装位置;
芯片尺寸;
凸点连接状态;
周围是否存在影响剪切的结构。
2、固定样品
根据样品结构选择合适夹具,将光模块样品固定于Alpha-W260测试平台。
固定过程中需要保证:
样品不会移动;
芯片方向稳定;
剪切过程中受力可靠。
3、定位芯片位置
通过显微观察系统观察芯片位置。
调整X/Y/Z运动平台,使剪切工具移动至芯片侧面。
保证:
剪切高度符合要求;
工具与芯片边缘保持正确接触;
避免损伤基板。
4、设置测试参数
根据产品要求设置:
剪切速度;
剪切高度;
测试行程;
触发条件。
其中剪切高度通常需要根据芯片厚度、凸点位置以及测试规范确定。
5、进行FC芯片剪切测试
启动Alpha-W260推拉力测试机。
剪切工具按照设定速度从芯片侧面施加载荷。
随着载荷增加,设备实时记录剪切力变化。
当芯片、凸点或界面发生失效后,测试结束并保存数据。
6、结果分析
测试完成后,需要结合:
最大剪切力;
力—位移曲线;
失效位置;
综合评价FC封装可靠性。
例如:
凸点内部断裂:可能说明互连结构强度较高;
界面脱离:需要分析焊接或材料结合问题;
基板损伤:可能与测试条件或结构设计有关。
以上就是科准测控小编为您介绍的光模块FC芯片剪切力测试方法及测试过程。通过Alpha-W260推拉力测试机进行FC芯片剪切测试,可以有效评价芯片连接强度,为封装工艺优化和产品可靠性验证提供数据支持。
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