近期，小編收到不少客戶關(guān)于焊球推力測試設(shè)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(lǐng)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(yīng)用于航空航天、軍事電子和高端通信設(shè)備中。然而，LTCC基板上的焊球連接作為關(guān)鍵互連點(diǎn)，其可靠性直接影響整個(gè)電子系統(tǒng)的性能和使用壽命。焊球失效可能導(dǎo)致信號傳輸中斷、熱管理失效等一系列嚴(yán)重后果，因此對LTCC基板上焊球連接的力學(xué)性能評估和失效分析顯得尤為重要。

科準(zhǔn)測控技術(shù)團(tuán)隊(duì)針對這一技術(shù)難題，采用Beta S100推拉力測試儀對LTCC基板焊球進(jìn)行系統(tǒng)性測試分析。本文將詳細(xì)介紹測試原理、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、儀器特點(diǎn)以及完整的測試流程，為工程師和技術(shù)人員提供一套科學(xué)、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(jī)械力（推力或拉力）于焊球上，測量其在不同方向受力時(shí)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(gè)關(guān)鍵參數(shù)：

剪切強(qiáng)度：通過水平方向施加推力，測量焊球與基板結(jié)合面的抗剪切能力

拉伸強(qiáng)度：通過垂直方向施加拉力，評估焊球與基板間的結(jié)合強(qiáng)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(xué)基本原理。當(dāng)施加的外力超過焊球與基板間的結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，焊球?qū)l(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(jī)械性能。

二、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

LTCC基板焊球測試遵循以下國際和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

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(yùn)輸和使用標(biāo)準(zhǔn)

IPC-9701：表面貼裝焊接連接的性能測試方法和鑒定標(biāo)準(zhǔn)

MIL-STD-883：微電子器件測試方法標(biāo)準(zhǔn)（方法2009.7）

JESD22-B117：球柵陣列(BGA)焊球剪切測試標(biāo)準(zhǔn)

針對LTCC基板的特殊性，測試時(shí)還需考慮以下參數(shù)：

測試速度：通常設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)測試設(shè)計(jì)的高精度設(shè)備，其主要技術(shù)特點(diǎn)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(zhǔn)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(luò)系統(tǒng)。

1、產(chǎn)品特點(diǎn)

2、常用工裝夾具

3、實(shí)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(zhǔn)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(biāo)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(zhǔn)

進(jìn)行力傳感器零點(diǎn)校準(zhǔn)

使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行力值精度驗(yàn)證

校準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)放大倍數(shù)和坐標(biāo)基準(zhǔn)

步驟三、測試參數(shù)設(shè)置

根據(jù)焊球尺寸設(shè)置測試高度（推刀下壓位置）

設(shè)定測試速度為200μm/s（可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整）

設(shè)置觸發(fā)力為0.01N（確保接觸檢測可靠性）

設(shè)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(xué)系統(tǒng)精確定位第一個(gè)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(fù)上述步驟測試其他焊球（通常每個(gè)條件測試20-30個(gè)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(jì)分析同一批次焊球的強(qiáng)度數(shù)據(jù)（平均值、標(biāo)準(zhǔn)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(cè)斷裂

混合斷裂模式

步驟六、結(jié)果報(bào)告

生成包含以下內(nèi)容的測試報(bào)告：

測試條件參數(shù)

各焊球測試原始數(shù)據(jù)

統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

典型力-位移曲線

失效模式顯微照片

與標(biāo)準(zhǔn)要求的符合性評估

以上就是小編介紹的有關(guān)LTCC基板上焊球失效分析相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭∪绻€想了解更多BGA封裝料件焊點(diǎn)的可靠性測試方法、視頻和操作步驟，推拉力測試機(jī)怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項(xiàng)、作業(yè)指導(dǎo)書，原理、怎么校準(zhǔn)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(qiáng)度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題，歡迎您關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言，【科準(zhǔn)測控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測試機(jī)在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點(diǎn)、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方案。

審核編輯 黃宇