最近，小編收到客戶咨詢，想進(jìn)行晶圓級(jí)封裝芯片剪切強(qiáng)度測(cè)試，該用什么設(shè)備？工藝研究中，采用推拉力測(cè)試儀進(jìn)行剪切強(qiáng)度測(cè)試確定合適的點(diǎn)膠工藝參數(shù)。當(dāng)膠層厚度控制在30um左右時(shí)，剪切強(qiáng)度達(dá)到25.73MPa;具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，可用于晶圓級(jí)封裝中功率芯片的粘接。

隨著射頻微系統(tǒng)技術(shù)在信息技術(shù)、生物醫(yī)療、工業(yè)控制等眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)更高集成度、更高性能、更高工作頻率以及更低成本的多通道多功能器件的需求日益迫切。傳統(tǒng)器件由于其物理極限難以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的突破，因此在封裝層面提高器件的集成度變得尤為重要。

什么是晶圓級(jí)封裝？

晶圓級(jí)封裝（WLP）作為一種先進(jìn)的封裝技術(shù)，通過(guò)硅通孔（TSV）技術(shù)制造硅基轉(zhuǎn)接板，再集成GaN、GaAs等化合物多功能芯片和SiCMOS控制芯片，將化合物芯片、SiCMOS芯片與TSV轉(zhuǎn)接板進(jìn)行三維堆疊。這種技術(shù)是促進(jìn)射頻微系統(tǒng)器件低成本、小型化與智能化發(fā)展的重要途徑。

一、檢測(cè)原理

在晶圓級(jí)封裝芯片的剪切強(qiáng)度測(cè)試中，檢測(cè)原理主要基于對(duì)封裝結(jié)構(gòu)施加剪切力，通過(guò)測(cè)量其失效時(shí)的力值來(lái)評(píng)估封裝的機(jī)械強(qiáng)度和可靠性。具體而言，使用推拉力測(cè)試儀（如Beta S100）對(duì)芯片施加垂直于芯片表面的剪切力，直至封裝結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或分離。測(cè)試過(guò)程中，設(shè)備會(huì)實(shí)時(shí)記錄力值和位移的變化，最終通過(guò)分析失效時(shí)的最大剪切力值來(lái)確定封裝的剪切強(qiáng)度。這一檢測(cè)原理不僅能夠直觀反映封裝結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，還能為優(yōu)化封裝工藝提供重要依據(jù)，確保封裝在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性。

二、常用檢測(cè)設(shè)備

Beta S100推拉力測(cè)試機(jī)

a、設(shè)備介紹

多功能焊接強(qiáng)度測(cè)試儀，適用于微電子引線鍵合后引線焊接強(qiáng)度測(cè)試、焊點(diǎn)與基板表面粘接力測(cè)試及其失效分析。該儀器能夠執(zhí)行多種測(cè)試，如晶片推力測(cè)試、金球推力測(cè)試和金線拉力測(cè)試，配備有高速力值采集系統(tǒng)，以確保測(cè)試的精確性。

b、產(chǎn)品特點(diǎn)

廣泛應(yīng)用：適用于半導(dǎo)體封裝、LED封裝、軍工器件等多個(gè)領(lǐng)域，提供破壞性和非破壞性測(cè)試。

模塊化設(shè)計(jì)：插拔式模塊，更換便捷，自動(dòng)識(shí)別，多量程選擇，精度高。

高精度測(cè)量：配備專業(yè)砝碼箱，顯微鏡可調(diào)節(jié)，行程精度高。

多樣化夾具：全品類夾具，360°調(diào)節(jié)，多種鉤針和推刀。

便捷操作：雙搖桿設(shè)計(jì)，軟件功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)易。

豐富功能：CPK分析、Mac系統(tǒng)、權(quán)限分配、外接攝像機(jī)等。

三、測(cè)試流程

步驟一、設(shè)備校準(zhǔn)

確保Beta S100推拉力測(cè)試機(jī)已校準(zhǔn)，負(fù)載單元的最大負(fù)載能力不小于凸點(diǎn)最大剪切力的1.1倍。

檢查測(cè)試機(jī)、推刀（或鉤針）和夾具等關(guān)鍵部件是否已完成校準(zhǔn)，以保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

步驟二、樣品安裝

將待測(cè)試的晶圓級(jí)封裝芯片固定在測(cè)試夾具中，確保位置正確。

使用合適的夾具將樣品固定在測(cè)試機(jī)的工作臺(tái)上，并用固定螺絲緊固，模擬實(shí)際使用中的固定狀態(tài)。

步驟三、測(cè)試執(zhí)行

根據(jù)測(cè)試需求選擇合適的推刀或剪切工具，并將其安裝到測(cè)試機(jī)的指定位置。

在顯微鏡輔助下確認(rèn)芯片與推刀的相對(duì)位置正確，確保推刀能夠準(zhǔn)確施加剪切力。

啟動(dòng)測(cè)試程序，對(duì)芯片施加剪切力，記錄失效時(shí)的力值和分離模式。

步驟四、數(shù)據(jù)分析

測(cè)試結(jié)束后，觀察芯片的損壞情況，進(jìn)行失效分析。

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，評(píng)估封裝芯片的剪切強(qiáng)度性能。若需要，調(diào)整測(cè)試參數(shù)并重新進(jìn)行測(cè)試以驗(yàn)證改進(jìn)效果。

四、點(diǎn)膠工藝參數(shù)優(yōu)化

在晶圓級(jí)封裝中，點(diǎn)膠工藝對(duì)封裝質(zhì)量和可靠性至關(guān)重要。通過(guò)使用Beta S100推拉力測(cè)試機(jī)進(jìn)行剪切強(qiáng)度測(cè)試，可以確定合適的點(diǎn)膠工藝參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)膠層厚度控制在30μm左右時(shí)，剪切強(qiáng)度可達(dá)到25.73 MPa，表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性和可靠性。這一結(jié)果表明，優(yōu)化后的點(diǎn)膠工藝能夠顯著提升封裝的機(jī)械性能，滿足功率器件在晶圓級(jí)封裝中的應(yīng)用需求。

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審核編輯 黃宇