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汽車電子封裝可靠性:推拉力測試機執行AEC-Q剪切力測試的行業案例集

來源:蘇州科準測控有限公司   2025年07月16日 10:23  

在汽車電子領域,元器件的可靠性直接影響整車的安全性和耐久性。隨著汽車智能化、電動化的發展,車載電子元器件的封裝質量要求越來越高。為確保其在高振動、高溫度、高濕度等嚴苛環境下的穩定性,AEC-Q系列標準對封裝可靠性提出了嚴格的測試要求,其中剪切力試驗是評估芯片鍵合、焊接和封裝質量的關鍵手段之一。

科準測控小編認為,剪切力試驗能夠有效檢測芯片與基板、引線鍵合及焊點的機械強度,從而發現封裝工藝中的潛在缺陷。本文將詳細介紹AEC-Q系列中的引線鍵合剪切(Wire Bond Shear)、芯片剪切(Die Shear)和錫球剪切(Solder Ball Shear)三大測試項目,并解析其原理、標準及推薦測試設備(如Alpha w260)。

 

一、 剪切力試驗的原理

剪切力試驗通過機械方式評估電子封裝中各界面結合強度,主要包括三類測試:

1、引線鍵合剪切(Wire Bond Shear

測試對象:金線/鋁線與芯片或基板的鍵合點

原理:使用楔形工具施加平行推力,測量使鍵合點分離所需的最小力

關鍵參數:剪切力值、失效模式(6種類型)

2、芯片剪切(Die Shear

測試對象:芯片與基板/封裝材料的粘接界面

原理:水平方向施加推力直至芯片脫落

關鍵參數:單位面積剪切強度(N/mm2)

3、錫球剪切(Solder Ball Shear

測試對象:BGA封裝焊球

原理:以恒定速率(0.28-0.50mm/s)剪切焊球高度的1/3

關鍵參數:剪切力、焊料殘留情況

 

二、AEC-Q剪切力試驗標準

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1、引線鍵合剪切(Wire Bond Shear

測試方法:使用鑿形工具將鍵合球或楔形鍵合從鍵合面剪切分離,記錄剪切力。

鍵合剪切類型(失效模式分析):

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Type 1 - Bond Lift(鍵合剝離):鍵合線wan全脫離,無金屬間化合物殘留。

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Type 2 - Bond Shear(鍵合剪切):部分鍵合材料殘留在鍵合面。

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Type 3 - Cratering(彈坑):鍵合導致芯片表面絕緣層或硅基材損傷(不可接受)。

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Type 4/5/6:測試異常(如工具接觸芯片、剪切高度錯誤等),數據無效。

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驗收標準:

金球鍵合:最小平均剪切力需符合AEC-Q標準(如≥規定值)。

鋁楔形鍵合:最小剪切力≥制造商規定的鍵合線抗拉強度,且鍵合“足跡”殘留≥50%

 

2、芯片剪切(Die Shear

測試方法:施加平行于芯片底面的剪切力,直至芯片與基板分離。

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失效分析:

芯片與基板wan全分離(粘接失效)。

部分材料殘留(界面失效)。

驗收標準:剪切力需滿足設計規范,且無芯片或基板損傷。

 

3、錫球剪切(Solder Ball Shear

測試方法:剪切工具以0.28-0.50mm/s速率剪切錫球(高度≈1/3球高),記錄破壞力。

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失效模式:

焊球斷裂(理想情況)。

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焊盤剝離(焊接不良)。

驗收標準:剪切力需符合行業標準(如IPC-J-STD-002),且焊點無異常脫落。

 

三、剪切力試驗設備

1Alpha W260推拉力測試機

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1、設備特點

a、高精度:全量程采用自主研發的高精度數據采集系統,確保測試數據的準確性。

b、多功能性:支持多種測試模式,如晶片推力測試、金球推力測試、金線拉力測試以及剪切力測試等。

c、操作便捷:配備專用軟件,操作簡單,支持多種數據輸出格式,能夠wan美匹配工廠的SPC網絡系統。

2、應用場景:

焊球剪切/拉力測試

金線拉力測試

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芯片粘結強度測試

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材料界面結合力測試

 

四、測試流程

步驟一、樣品準備

引線鍵合:選取5-10個典型鍵合點

芯片剪切:清潔基板背面,確保水平放置

錫球剪切:標記待測焊球編號

步驟二、設備校準

力傳感器歸零

安裝適配工具(楔形刀/平頭剪切器)

視覺系統焦距校準

步驟三、測試步驟

以錫球剪切為例:

PCB固定于測試平臺

移動剪切工具至焊球高度1/3處(自動對焦確認)

設置剪切速度0.3mm/s

啟動測試并記錄力-位移曲線

拍攝失效部位顯微照片

步驟四、數據分析

有效數據篩選:剔除Type 3-6異常數據

統計計算:計算平均值、標準差

失效分析:通過電子顯微鏡觀察界面形貌

 

五、常見問題解決方案

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以上就是小編介紹的有關于AEC-Q系列汽車電子剪切力試驗相關內容了,希望可以給大家帶來幫助!如果您還想了解更多關于推拉力測試機怎么使用視頻和圖解,使用步驟及注意事項、作業指導書,原理、怎么校準和使用方法視頻,推拉力測試儀操作規范、使用方法和測試視頻 ,焊接強度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題,歡迎您關注我們,也可以給我們私信和留言,【科準測控】小編將持續為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領域應用中可能遇到的問題及解決方案。

 

 


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