KiCad 华秋发行版 new
供应链、设计、制造，一体成就未来
华秋PCB
高可靠多层板制造商
华秋SMT
高可靠一站式PCBA智造商
华秋商城
自营现货电子元器件商城
PCB Layout
高多层、高密度产品设计
钢网制造
专注高品质钢网制造
BOM配单
专业的一站式采购解决方案
华秋DFM
一键分析设计隐患
华秋认证
认证检测无可置疑
发资料
发帖
提问
发视频
扫码添加小助手
加入工程师交流群
一、测试原理
晶圆级封装失效分析的核心在于评估其内部互连结构的机械强度，主要包括焊球剪切力和焊点拉脱力两个关键指标：
1、剪切测试原理
通过精密控制的剪切工具对焊球施加平行于基板方向的力。
测量焊球与基板或芯片间界面剥离所需的峰值力。
记录力-位移曲线，分析失效模式和强度特征。
2、拉脱测试原理
使用专用夹具垂直拉伸焊球或凸块。测量界面分离时的最大拉力。
分析断裂面位置判断失效机理（界面断裂或内聚断裂）。
3、失效模式判别
界面失效：发生在金属与钝化层或UBM层界面。
内聚失效：发生在焊料内部或IMC层内部。
混合失效：多种失效模式同时存在。
二、测试标准
JESD22-B109：焊球拉脱测试标准，规范夹具设计、粘接方法和测试条件。
MIL-STD-883 Method 2019.7：微电子器件键合强度测试方法，包含剪切和拉脱两种测试程序。
IPC/JEDEC-9704：晶圆级封装可靠性表征标准，特别针对WLP封装的机械可靠性评估。
三、测试仪器
1、Alpha W260推拉力测试机
高精度：全量程采用24Bit超高分辨率数据采集系统，确保测试数据的准确性。
多功能：支持拉力、推力、剪切力等多种测试模式，适用于不同封装形式。
智能化操作：配备自动数据采集、SPC统计分析及一键报告生成功能。
安全设计：独立安全限位、自动模组识别和防误撞保护，避免样品损坏。
四、测试流程
样品固定：使用真空吸附或专用夹具将样品固定在测试平台。
高度测量：采用激光或光学方式测量焊球高度。
设置剪切工具与基板间距（通常为焊球高度的25%）。
设定测试速度（通常为100-500μm/s）。
选择剪切方向（通常平行于芯片边缘）。
执行剪切测试，记录峰值力和位移曲线。
采集失效后图像，分析断裂面特征。
选择合适的上拉夹具（钩状或粘接型）。
设定拉伸速度和最大行程。
执行拉脱测试，记录最大拉力。
检查断裂面，判断失效位置。
统计处理测试数据，计算平均值和标准差。
分析力-位移曲线特征。
分类统计失效模式比例。
生成测试报告，包括原始测试数据、统计结果、典型失效图片及工艺改进建议。
五、应用案例
某300mm硅基WLP产品在温度循环测试后出现早期失效，采用Alpha W260进行系统分析：
问题现象：温度循环测试后部分器件功能失效，初步怀疑焊球界面可靠性问题。
分析过程：
选取正常和失效区域样品各20个。
进行剪切力测试（参数：剪切高度30μm，速度200μm/s）。
结果显示失效区域平均剪切力下降约35%。
断裂面分析显示界面失效比例从15%增至65%。
根本原因：UBM层厚度不均，电镀工艺波动导致局部结合力不足。
改进措施：优化UBM电镀工艺参数，增加过程监控点，改进后测试显示剪切力一致性提高40%。
审核编辑 黄宇
浏览量
浏览量
浏览量
扫码添加小助手
加入工程师交流群
下载发烧友APP
电子发烧友观察
长沙市望城经济技术开发区航空路6号手机智能终端产业园2号厂房3层（0731-88081133）