近期，小編收到不少客戶關于焊球推力測試設備選型的咨詢。針對這一市場需求，我們特別撰文介紹專門的測試解決方案。

在現(xiàn)代微電子封裝領域，低溫共燒陶瓷(LTCC)基板因其優(yōu)異的電氣性能、熱穩(wěn)定性和高集成度而廣泛應用于航空航天、軍事電子和高端通信設備中。然而，LTCC基板上的焊球連接作為關鍵互連點，其可靠性直接影響整個電子系統(tǒng)的性能和使用壽命。焊球失效可能導致信號傳輸中斷、熱管理失效等一系列嚴重后果，因此對LTCC基板上焊球連接的力學性能評估和失效分析顯得尤為重要。

科準測控技術團隊針對這一技術難題，采用Beta S100推拉力測試儀對LTCC基板焊球進行系統(tǒng)性測試分析。本文將詳細介紹測試原理、相關標準、儀器特點以及完整的測試流程，為工程師和技術人員提供一套科學、可靠的焊球失效分析方法，以期提高LTCC封裝產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

一、測試原理

焊球推拉力測試的基本原理是通過施加精確控制的機械力（推力或拉力）于焊球上，測量其在不同方向受力時的極限承載能力及失效模式。對于LTCC基板上的焊球，主要評估以下幾個關鍵參數(shù)：

剪切強度：通過水平方向施加推力，測量焊球與基板結合面的抗剪切能力

拉伸強度：通過垂直方向施加拉力，評估焊球與基板間的結合強度

失效模式：分析焊球斷裂位置（界面斷裂、焊球內(nèi)部斷裂或混合斷裂）

測試過程中，焊球的失效行為遵循材料力學基本原理。當施加的外力超過焊球與基板間的結合強度時，焊球將發(fā)生斷裂或脫落。通過記錄最大載荷和位移曲線，可以定量評估焊球的機械性能。

二、相關標準

LTCC基板焊球測試遵循以下國際和行業(yè)標準：

IPC/JEDEC J-STD-020：非氣密性固態(tài)表面貼裝器件的濕度/回流焊敏感度分類

IPC/JEDEC J-STD-033：濕度/回流焊敏感表面貼裝器件的處理、包裝、運輸和使用標準

IPC-9701：表面貼裝焊接連接的性能測試方法和鑒定標準

MIL-STD-883：微電子器件測試方法標準（方法2009.7）

JESD22-B117：球柵陣列(BGA)焊球剪切測試標準

針對LTCC基板的特殊性，測試時還需考慮以下參數(shù)：

測試速度：通常設定在100-500μm/s范圍內(nèi)

測試高度：推刀距離基板表面約25-50%焊球高度

環(huán)境條件：標準測試環(huán)境為23±5℃，相對濕度40-60%RH

三、測試儀器

1、Beta S100推拉力測試儀

Beta S100推拉力測試儀是專為微電子封裝力學測試設計的高精度設備，其主要技術特點包括：

a、高精度：全量程采用自主研發(fā)的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保測試數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)輸出格式，能夠完美匹配工廠的SPC網(wǎng)絡系統(tǒng)。

1、產(chǎn)品特點

2、常用工裝夾具

3、實測案例

4、儀器配置包括

精密推力測試模塊

微型拉力測試夾具

高穩(wěn)定性測試平臺

專業(yè)測試軟件包

環(huán)境控制選件（溫濕度控制或高低溫測試箱）

四、測試流程

步驟一、樣品準備

選取待測LTCC基板樣品，確保表面清潔無污染

在顯微鏡下檢查焊球外觀，排除明顯缺陷樣品

根據(jù)測試需求標記待測焊球位置（通常選擇中心區(qū)域和邊緣區(qū)域代表性焊球）

步驟二、儀器校準

進行力傳感器零點校準

使用標準砝碼進行力值精度驗證

校準光學系統(tǒng)放大倍數(shù)和坐標基準

步驟三、測試參數(shù)設置

根據(jù)焊球尺寸設置測試高度（推刀下壓位置）

設定測試速度為200μm/s（可根據(jù)標準調(diào)整）

設置觸發(fā)力為0.01N（確保接觸檢測可靠性）

設定測試終止條件（力值下降80%或位移超限）

步驟四、測試執(zhí)行

將樣品固定在測試平臺上，確保水平度

通過光學系統(tǒng)精確定位第一個待測焊球

啟動測試程序，推刀緩慢接近焊球

系統(tǒng)自動完成推力和數(shù)據(jù)采集

重復上述步驟測試其他焊球（通常每個條件測試20-30個焊球）

步驟五、數(shù)據(jù)分析

軟件自動記錄最大推力值、位移曲線和斷裂能量

統(tǒng)計分析同一批次焊球的強度數(shù)據(jù)（平均值、標準差、Weibull分布）

通過顯微鏡觀察焊球斷裂面形貌，判斷失效模式：

界面斷裂（焊球/基板界面）

焊球內(nèi)部斷裂

基板側斷裂

混合斷裂模式

步驟六、結果報告

生成包含以下內(nèi)容的測試報告：

測試條件參數(shù)

各焊球測試原始數(shù)據(jù)

統(tǒng)計分析結果

典型力-位移曲線

失效模式顯微照片

與標準要求的符合性評估

以上就是小編介紹的有關LTCC基板上焊球失效分析相關內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭?！如果您還想了解更多BGA封裝料件焊點的可靠性測試方法、視頻和操作步驟，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(yè)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(guī)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(xù)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。

審核編輯 黃宇