基于FC-BGA推板剪切力測試機(jī)理研究

作者：藍(lán)眼科技來源：m.nefu.org.cn
日期：2018-12-06

在使用DAGE4000對FC-BGA制造的微小電子元件進(jìn)行剪切力測試監(jiān)控中，發(fā)現(xiàn)推力方向?qū)y試結(jié)果影響很大，造成剪切力測試結(jié)果不穩(wěn)定和不能很好監(jiān)控生產(chǎn)電子元件的焊接質(zhì)量。為了解決這個(gè)問題，本文通過建立力學(xué)數(shù)學(xué)模型，從內(nèi)應(yīng)力、懸臂梁模型、強(qiáng)度極限理論三方面，不僅深入分析和論述幾種剪切失效模式和失效形態(tài)，找到推力方向影響測試結(jié)果的理論依據(jù)，而且還對常見缺陷進(jìn)行理論分析，并根據(jù)這些依據(jù)，改善優(yōu)化測試方法，更好的監(jiān)控微小電子元件生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

球柵陣列（BGA，Bal Grid Aray)和微型、高密、低功耗、高可靠性的電子產(chǎn)品離不開。BGA

以面陣錫球?yàn)橐_，變短了信號(hào)傳輸線路，節(jié)省空間，提高產(chǎn)品性能[1]。BGA和倒裝芯片技術(shù)（FC.Flip Chip)的結(jié)合使電子元件越來越小，產(chǎn)品中的焊點(diǎn)也隨著越來越小，而微小的電子元件會(huì)導(dǎo)致制造工藝?yán)щy，同時(shí)焊盤金屬間化合物（IMC)比重也發(fā)生變化，也要求可靠性測試和分析的加強(qiáng)。由于芯片小，對這類芯片不易夾持，對焊接強(qiáng)度的評(píng)估，我們使用DAGE4000剪切儀進(jìn)行剪切力測試（Shear Test)監(jiān)控和評(píng)估。

1剪切力測試原理

剪切力測試常用推球和推板兩種方法。推球主要適用于較大電子元件，這類元件的板較大，

焊點(diǎn)多，抗剪強(qiáng)度高，用常規(guī)的剪切力測試還很難將元件推開，而且由于焊點(diǎn)多，少數(shù)焊點(diǎn)的虛焊、弱焊和焊接不良并不能通過剪切力測試反應(yīng)和評(píng)估。所以目前只能通過推單個(gè)錫球，評(píng)估單個(gè)焊盤的焊接抗剪強(qiáng)度，見圖（a），而不能評(píng)估整體焊后焊接強(qiáng)度。如果需要對焊接兩焊盤的焊接效果進(jìn)行測試，需要分別對兩焊盤多次實(shí)驗(yàn)。推板主要適用于是較小電子元件或芯片級(jí)封裝，這類元件小，焊點(diǎn)數(shù)量少，易分析、評(píng)估元件抗剪強(qiáng)度（見圖1(0)）。我們生產(chǎn)的產(chǎn)品屬于芯片級(jí)封裝，故采用推板測試方法對生產(chǎn)線回流焊后的元件進(jìn)行焊后抗剪強(qiáng)度監(jiān)控，監(jiān)控過程中，通過大量測試數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)不同推力方向推對測試結(jié)果影響很大，從而導(dǎo)致監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)不穩(wěn)定。在這里，推板測試原理是本文主要研究對象，通過力學(xué)數(shù)學(xué)模型和芯片測試失效模式分析，找到影響因素，改善測試方法，更好的對生產(chǎn)線的剪切測試進(jìn)行監(jiān)控。

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