簡(jiǎn)介JESD22-B117A 是 JEDEC 固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)布的?錫球剪切?可靠性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)面向半導(dǎo)體封裝研發(fā)、可靠性測(cè)試及質(zhì)量控制工程師。該標(biāo)準(zhǔn)以破壞性剪切方式評(píng)估焊球連接強(qiáng)度涵蓋低速剪切與高速剪切兩種測(cè)試模式適用于 BGA、CSP 等表面安裝結(jié)構(gòu)的焊球驗(yàn)證。壓縮包內(nèi)含 1 個(gè) PDF 文件包體約 1.75MB為標(biāo)準(zhǔn)全文的中文翻譯版本已有 379 人學(xué)習(xí)。中文譯本完整覆蓋測(cè)試范圍、術(shù)語(yǔ)定義、儀器校準(zhǔn)要求、測(cè)試程序、夾具設(shè)計(jì)及樣品制備等核心章節(jié)讀者可直接依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置剪切速度、工具支架高度等關(guān)鍵參數(shù)結(jié)合失效模式分析與后壓力測(cè)試要求提升封裝可靠性驗(yàn)證的規(guī)范性與結(jié)果可比性。 在封裝可靠性這一行待久了你會(huì)發(fā)現(xiàn)“推球”這件事幾乎每天都會(huì)碰到。無(wú)論是新封裝導(dǎo)入、來(lái)料檢驗(yàn)還是失效分析JESD22-B117A焊球剪切測(cè)試都是繞不過(guò)去的一環(huán)。很多剛?cè)胄械墓こ處熆吹接⑽脑鏄?biāo)準(zhǔn)就頭大所以國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)大多會(huì)搞一份中文版對(duì)著做。說(shuō)實(shí)話JESD22-B117A中文版能幫你快速弄懂測(cè)試流程和參數(shù)范圍但真正想把這臺(tái)剪切機(jī)用明白光看標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。這篇文章我結(jié)合自己做過(guò)的焊球剪切測(cè)試把這份標(biāo)準(zhǔn)背后那些沒(méi)說(shuō)透的門(mén)道、容易踩的坑、以及判據(jù)怎么定一次講清楚。我主要面向平時(shí)需要操作剪切力測(cè)試機(jī)、處理封裝可靠性評(píng)估結(jié)果的工程師也適合做供應(yīng)商審核、來(lái)料質(zhì)量管理的朋友參考。讀完你至少能明白B117A到底在測(cè)什么、推刀怎么選、剪切高度和速度怎么定、失效模式怎么區(qū)分、以及為什么標(biāo)準(zhǔn)里不給你寫(xiě)“合格/不合格”的線。1. 一份標(biāo)準(zhǔn)文件背后JESD22-B117A到底管什么1.1 從JESD22家族看B117A的定位JEDEC的JESD22系列是封裝可靠性測(cè)試的“大本營(yíng)”里面全是針對(duì)半導(dǎo)體封裝的各種機(jī)械、環(huán)境、電氣可靠性試驗(yàn)方法。B117屬于其中一個(gè)機(jī)械測(cè)試方法類(lèi)全稱(chēng)Solder Ball Shear焊球剪切測(cè)試。A版本是在原B117基礎(chǔ)上做了修訂規(guī)范和細(xì)化了測(cè)試條件、設(shè)備要求、樣品準(zhǔn)備以及失效模式分類(lèi)整體上更貼近無(wú)鉛焊料和細(xì)間距封裝時(shí)代的需求。這個(gè)測(cè)試解決什么問(wèn)題簡(jiǎn)單說(shuō)就是把BGA、CSP、WLP這類(lèi)封裝上的錫球當(dāng)成一個(gè)“焊接結(jié)構(gòu)”用一把推刀在球體側(cè)面施加水平力直到焊球從焊盤(pán)上脫落或斷裂然后記錄這個(gè)過(guò)程中的最大剪切力。這個(gè)力反映的是焊球與焊盤(pán)之間連接界面的機(jī)械強(qiáng)度本質(zhì)上是在模擬封裝在受到熱膨脹應(yīng)力、跌落沖擊、機(jī)械彎折時(shí)互連點(diǎn)能不能扛得住剪切方向的載荷。你可以把它類(lèi)比成測(cè)試螺栓焊接強(qiáng)度時(shí)的“側(cè)向推力試驗(yàn)”只不過(guò)對(duì)象是幾百微米大小的錫球。在實(shí)際產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中焊球剪切測(cè)試通常和焊球抗拉測(cè)試JESD22-B115搭配使用。剪切測(cè)試偏重界面剪切強(qiáng)度抗拉測(cè)試偏重法向拉力強(qiáng)度兩個(gè)維度互補(bǔ)能更全面評(píng)價(jià)互連可靠性。標(biāo)準(zhǔn)本身并不規(guī)定具體產(chǎn)品應(yīng)該達(dá)到多少克的剪切力它更像一個(gè)“怎么測(cè)才規(guī)范”的方法學(xué)文件具體的指標(biāo)閾值由封裝設(shè)計(jì)方或客戶(hù)在規(guī)格書(shū)里約定。1.2 B117A相比前版更新了哪些關(guān)鍵點(diǎn)老版本B117的表層描述比較寬泛比如對(duì)推刀形狀、剪切高度、測(cè)試數(shù)量等只有原則性描述。B117A則把這些要素拆得更細(xì)明確了測(cè)試工具的幾何尺寸建議、對(duì)刀和間距的控制方式、樣品在測(cè)試前的處理要求、以及失效模式的編碼和報(bào)告方式。還有一個(gè)很實(shí)際的變化是B117A對(duì)無(wú)鉛焊料以及銅柱凸點(diǎn)這類(lèi)較硬互連結(jié)構(gòu)的適用性做了補(bǔ)充說(shuō)明。為什么這個(gè)補(bǔ)充很重要因?yàn)闊o(wú)鉛焊料比如SAC305和傳統(tǒng)錫鉛共晶焊料的力學(xué)行為差異很大。無(wú)鉛焊料強(qiáng)度高、脆性大剪切時(shí)失效模式更容易偏向界面脆斷如果還用老方法里那種粗糙的對(duì)刀方式結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)很大偏差。銅柱Copper Pillar的情況更特殊它本身強(qiáng)度遠(yuǎn)高于焊球剪切時(shí)往往不是球斷而是柱底的金屬間化合物層IMC斷裂對(duì)剪切高度和推刀平整度的要求也更苛刻。B117A意識(shí)到了這一點(diǎn)雖然并沒(méi)有完全按照銅柱互連單獨(dú)立一套標(biāo)準(zhǔn)但給出的參數(shù)范圍已經(jīng)為這類(lèi)應(yīng)用留了空間。1.3 為什么國(guó)內(nèi)做可靠性的人偏愛(ài)中文版說(shuō)句實(shí)話JESD22-B117A英文原版也就十幾頁(yè)詞匯也不算難但閱讀時(shí)最頭疼的是那些關(guān)于設(shè)備設(shè)置、失效模式描述的長(zhǎng)句。比如對(duì)剪切高度要求里經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“from the surface of the substrate”這類(lèi)表述不同人理解會(huì)出現(xiàn)偏差。再比如模式分類(lèi)里“brittle fracture”“ductile fracture”在具體斷口形態(tài)上容易混淆翻譯成中文后配合圖片和實(shí)操經(jīng)驗(yàn)理解速度會(huì)快很多。不過(guò)我得提醒一句中文版更適合作“入門(mén)導(dǎo)讀”和“培訓(xùn)材料”做正式報(bào)告或者和處理客戶(hù)爭(zhēng)議時(shí)還是要回到英文原版條款上。因?yàn)楹芏鄷r(shí)候一個(gè)詞的理解差一點(diǎn)測(cè)試條件的可對(duì)比性就差很多。我是建議中文版和原版對(duì)照著看中英術(shù)語(yǔ)做一個(gè)映射表時(shí)間久了你會(huì)形成自己的轉(zhuǎn)化習(xí)慣。2. 焊球剪切測(cè)試的原理拆解看似推一下實(shí)際門(mén)道多2.1 測(cè)試宏觀流程和設(shè)備角色焊球剪切測(cè)試的設(shè)備核心是一臺(tái)剪切力測(cè)試機(jī)市場(chǎng)上常見(jiàn)的品牌有Nordson DAGE、Instron、XYZtec等。這些設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)都類(lèi)似一個(gè)剛性基座用來(lái)固定樣品一個(gè)可橫向移動(dòng)的剪切頭上面裝著推刀還有一個(gè)高精度力傳感器記錄剪切過(guò)程中的力值變化。測(cè)試時(shí)把封裝樣品固定在載臺(tái)上推刀與焊球接觸后按照設(shè)定的速度向前推進(jìn)直到焊球被推離或斷裂。整個(gè)推進(jìn)過(guò)程中設(shè)備會(huì)記錄一條力-位移曲線。這條曲線很關(guān)鍵曲線峰值代表最大剪切力而曲線形狀可以輔助判斷失效過(guò)程。韌性斷裂的曲線往往是先上升接近峰值時(shí)出現(xiàn)明顯塑性變形然后慢慢下降脆性斷裂的曲線則是快速上升到峰值后突然跌落到很低幾乎沒(méi)有塑性變形臺(tái)階。有經(jīng)驗(yàn)的人看曲線就能大概猜出失效模式但最終判定還是要靠顯微鏡觀察斷口。設(shè)備本身還有一個(gè)隱藏要求就是剛性。推刀推進(jìn)時(shí)必須保持穩(wěn)定的剪切高度如果設(shè)備剛性不足受剪切力作用會(huì)產(chǎn)生向上的讓刀或側(cè)向偏移導(dǎo)致實(shí)際剪切高度變大測(cè)試結(jié)果就會(huì)偏高或偏低。所以在選設(shè)備時(shí)我會(huì)優(yōu)先看載臺(tái)夾具的剛性和推刀安裝座的穩(wěn)定性而不是只看傳感器量程大小。2.2 三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)剪切高度、剪切速度、推刀先把B117A中涉及的三個(gè)核心參數(shù)展開(kāi)講。第一個(gè)是剪切高度也就是推刀底面與焊盤(pán)表面之間的垂直距離。這個(gè)值直接影響剪切應(yīng)力在焊球內(nèi)部和界面處的分布狀態(tài)。如果推刀位置太高相當(dāng)于在焊球“腰部”位置推焊球上半部分會(huì)被推掉測(cè)試的其實(shí)是錫球本體強(qiáng)度而非界面強(qiáng)度如果位置太低推刀可能在推之前就蹭到基板表面或焊盤(pán)邊緣引入額外摩擦力。B117A推薦的思路是設(shè)在焊球高度的一定比例處實(shí)操中很多實(shí)驗(yàn)室習(xí)慣直接用固定高度常見(jiàn)設(shè)置在焊盤(pán)表面上方50μm左右。你若做的是直徑200μm以下的小球這個(gè)高度建議縮到20-30μm不然推到底都沒(méi)推到球心偏下的位置。第二個(gè)是剪切速度。標(biāo)準(zhǔn)里給出的速度范圍比較寬泛典型大家都在用的區(qū)間是50 μm/s到500 μm/s。速度越快焊料表現(xiàn)出的應(yīng)變率越高材料形變跟不上結(jié)果往往偏脆、剪切力也偏高。速度越慢焊料有更長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生塑性變形和應(yīng)力松弛測(cè)得的值偏低但更反映材料在準(zhǔn)靜態(tài)條件下的真實(shí)強(qiáng)度。我自己的經(jīng)驗(yàn)是同一種封裝如果分別用100 μm/s和500 μm/s去推剪切力可能差10%-15%。所以在做對(duì)比實(shí)驗(yàn)或者驗(yàn)證工藝變更時(shí)速度必須鎖死否則數(shù)據(jù)不具備可比性。第三個(gè)是推刀本身。推刀的寬度必須大于焊球直徑至少要達(dá)到焊球直徑的1.2倍以上否則推球時(shí)刀片邊緣會(huì)先切入焊球或造成偏斜剪切結(jié)果不穩(wěn)定。推刀底面要求平整刀刃邊緣保持直角不能有倒角或磨損缺口。這塊非常容易被忽略用久了刀刃上會(huì)出現(xiàn)毛刺或缺損你推出來(lái)的球斷口會(huì)帶明顯的機(jī)械劃痕嚴(yán)重干擾失效模式判斷。所以我建議每?jī)芍軝z查一次刀口狀態(tài)發(fā)現(xiàn)異常直接更換。2.3 為什么“界面脆斷”是最關(guān)注的結(jié)果焊球剪切測(cè)試最大的價(jià)值在于暴露界面問(wèn)題。一個(gè)正常的合格焊點(diǎn)剪切時(shí)應(yīng)該發(fā)生焊球內(nèi)部的韌性斷裂斷口上看得到明顯的韌窩推刀過(guò)去后焊盤(pán)上會(huì)殘留一層變形的焊料。這說(shuō)明外力被錫球本身的塑性變形吸收了界面的IMC層和焊盤(pán)銅箔都扛住了載荷。反過(guò)來(lái)如果斷口非常平坦呈金屬光澤或晶粒狀形貌從焊盤(pán)表面干凈脫落說(shuō)明斷裂發(fā)生在IMC層或IMC與焊盤(pán)的界面處這就是典型的脆性界面斷裂。這種失效意味著互連在剪切和沖擊載荷下幾乎沒(méi)有緩沖能力哪怕剪切力數(shù)值不低可靠性風(fēng)險(xiǎn)依然很大。這就是為什么只看剪切力數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。同樣的25N平均剪切力一組全部韌性斷另一組半數(shù)脆性斷兩者代表的可靠性水平完全是兩個(gè)概念。在B117A的判定框架里失效模式的表現(xiàn)往往比峰值力更能說(shuō)明問(wèn)題。我見(jiàn)過(guò)不少案例通過(guò)工藝調(diào)整后剪切力不升反降但斷口從脆性轉(zhuǎn)為韌性客戶(hù)評(píng)估時(shí)反而認(rèn)定可靠性改善了邏輯就在這。3. 按標(biāo)準(zhǔn)跑一輪實(shí)操樣品準(zhǔn)備、設(shè)備設(shè)置與數(shù)據(jù)記錄3.1 樣品準(zhǔn)備與預(yù)處理除了濕度還要注意表面狀態(tài)B117A本身并沒(méi)有把預(yù)處理寫(xiě)得很死但通常焊球剪切測(cè)試不會(huì)拿剛做完回流焊的樣品直接推而是先做濕度敏感等級(jí)MSL預(yù)處理和多次回流焊模擬再執(zhí)行剪切測(cè)試。這套流程一般參考J-STD-020和JESD22-A113簡(jiǎn)單說(shuō)就是讓樣品在高溫高濕箱里吸濕經(jīng)過(guò)三到五次回流焊模擬把潮濕敏感引發(fā)的內(nèi)部應(yīng)力釋放出來(lái)。這樣做出的剪切強(qiáng)度才反映極端環(huán)境后的殘余可靠性而不是剛出廠時(shí)的“理想值”。樣品在測(cè)試前還要注意表面清潔度。如果焊球表面存在助焊劑殘留、污物或氧化層推刀壓上去時(shí)會(huì)產(chǎn)生打滑或異常摩擦拉伸曲線會(huì)比較毛糙。常見(jiàn)的處理方式是用異丙醇輕擦樣品表面但要注意不要碰傷焊球本身。另外在測(cè)試前務(wù)必要在顯微鏡下先檢查一遍樣品整體狀況挑掉那些有橋連、球缺失、明顯偏移的焊點(diǎn)這類(lèi)球測(cè)出來(lái)沒(méi)有參考意義還容易弄壞推刀。3.2 設(shè)備與工具的設(shè)置要點(diǎn)對(duì)中和對(duì)刀是核心把設(shè)備參數(shù)說(shuō)明白之前先講實(shí)際操作中最考驗(yàn)手感的兩個(gè)步驟樣品固定和對(duì)中。樣品必須剛性固定在載臺(tái)上一般用真空吸附或膠粘粘的時(shí)候要保證封裝表面水平。如果樣品放斜了推刀接觸焊球時(shí)受力方向就不是水平的導(dǎo)致測(cè)得力值偏低。固定完成后進(jìn)入對(duì)中階段先在顯微鏡下轉(zhuǎn)動(dòng)載臺(tái)使推刀運(yùn)動(dòng)方向與焊球排列方向平行再將推刀移動(dòng)至焊球正上方讓推刀中心線與焊球中心線對(duì)齊記下位置然后緩慢下降推刀直到推刀底面與焊盤(pán)表面之間的距離達(dá)到設(shè)定值。整個(gè)過(guò)程我習(xí)慣用設(shè)備自帶的影像系統(tǒng)輔助先粗對(duì)再細(xì)調(diào)每次測(cè)試前至少花幾分鐘確認(rèn)。設(shè)備設(shè)置中還有一個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)是測(cè)試模式選擇。有些設(shè)備支持“定速推進(jìn)”和“定載保壓”兩種模式B117A焊球剪切用的是定速推進(jìn)模式也就是推刀以恒定速度前進(jìn)直到失效。保壓模式在剪切測(cè)試?yán)锘静挥糜谧畲罅y(cè)量更多是用在別的粘接強(qiáng)度測(cè)試場(chǎng)景。選擇時(shí)不要選錯(cuò)。3.3 測(cè)試參數(shù)推薦與數(shù)據(jù)記錄示例以一個(gè)典型的芯片尺寸封裝為例我把常用參數(shù)列成一個(gè)表格方便你對(duì)照。注意這些是基于常見(jiàn)實(shí)踐的推薦值具體還要以你自己產(chǎn)品規(guī)范和客戶(hù)要求為準(zhǔn)。參數(shù)項(xiàng)推薦值/范圍說(shuō)明焊球直徑300 μm常見(jiàn)BGA錫球尺寸剪切高度50 μm焊盤(pán)表面上方小焊球適當(dāng)降低剪切速度150-300 μm/s若做橫向?qū)Ρ人袠悠繁３忠恢峦频秾挾取莺盖蛑睆健?.2保證完全剪切避免邊緣干涉測(cè)試環(huán)境室溫濕度45%-75%除非另有規(guī)定避免極端環(huán)境每組的焊球數(shù)量至少5個(gè)建議10-15個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)更有意義測(cè)試球位選擇均勻分布避免同一角落集中取值覆蓋基板不同位置的熱應(yīng)力差異這些參數(shù)落實(shí)到設(shè)備軟件上就是相應(yīng)的坐標(biāo)、速度、限位設(shè)定。設(shè)置完之后建議先用一個(gè)報(bào)廢樣品試推兩顆球觀察曲線形態(tài)和推刀痕跡確認(rèn)一切正常后再正式測(cè)試。正式測(cè)試時(shí)每推完一顆球我習(xí)慣立刻在記錄表里寫(xiě)下峰值力、曲線特征、實(shí)際斷口形態(tài)不要等到全部測(cè)完再回去補(bǔ)看照片時(shí)間一長(zhǎng)容易搞混。3.4 失效模式觀察你至少要學(xué)會(huì)分四類(lèi)斷口觀察是剪切測(cè)試中最重要的一環(huán)你需要有一臺(tái)體視顯微鏡倍數(shù)至少在50倍以上。B117A語(yǔ)境下常用失效模式可以分成幾類(lèi)第一類(lèi)是焊球內(nèi)部韌性斷裂斷口處殘留明顯變形的焊料呈纖維狀或韌窩狀說(shuō)明焊料本身發(fā)生了大塑性變形。這是最理想的結(jié)果。第二類(lèi)是界面脆性斷裂斷口平齊光滑呈典型的IMC晶粒形貌焊盤(pán)上幾乎沒(méi)有焊料殘留。第三類(lèi)是焊盤(pán)剝落剪切時(shí)把整個(gè)焊盤(pán)從基板表面扯下來(lái)露出基板內(nèi)部材料。第四類(lèi)是基材開(kāi)裂或硅體開(kāi)裂常見(jiàn)于晶圓級(jí)封裝或有機(jī)基板封裝失效位置在芯片鈍化層下的低介電常數(shù)層或基板樹(shù)脂層內(nèi)部。我經(jīng)常跟新人強(qiáng)調(diào)前面兩類(lèi)是“焊點(diǎn)本身強(qiáng)度”的對(duì)比后面兩類(lèi)已經(jīng)超出焊點(diǎn)范疇說(shuō)明整個(gè)封裝互連系統(tǒng)在剪切應(yīng)力下最薄弱的環(huán)節(jié)并不在傳統(tǒng)界面上。你把四類(lèi)失效模式統(tǒng)計(jì)成百分比再結(jié)合剪切力數(shù)值一起看才能給可靠性綜合評(píng)估提供完整依據(jù)。4. 實(shí)戰(zhàn)中的常見(jiàn)問(wèn)題與判據(jù)爭(zhēng)議4.1 常見(jiàn)測(cè)試異常和處理方法先聊一個(gè)高頻問(wèn)題推刀推完球之后發(fā)現(xiàn)斷口上帶著一條明顯的機(jī)械劃痕感覺(jué)不像自然斷裂。這種情況下十有八九是推刀底面有毛刺或倒角推刀在推進(jìn)過(guò)程中切削了焊料而不是單純剪切。解決辦法是更換推刀或者用高倍顯微鏡檢查刀口。還有個(gè)常見(jiàn)的情況是剪切過(guò)程中樣品發(fā)生位移表現(xiàn)為力曲線上出現(xiàn)一段抖動(dòng)平臺(tái)。原因是樣品沒(méi)粘牢固這種數(shù)據(jù)要廢棄重測(cè)不能保留。再有一個(gè)很多實(shí)驗(yàn)室會(huì)踩的坑測(cè)試球位選得太集中。只挑封裝角落的球測(cè)數(shù)據(jù)往往偏高或偏低因?yàn)榻锹湮恢迷诨亓骱笗r(shí)經(jīng)歷的應(yīng)力和中心區(qū)域差異很大。正確做法是盡可能均勻取點(diǎn)最好記錄焊球在封裝上的行列坐標(biāo)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)完后如果發(fā)現(xiàn)個(gè)別值明顯偏離均值先別急著當(dāng)成離群點(diǎn)剔除回到顯微鏡下看它的斷口形態(tài)和位置是否異常再做判斷。盲目刪數(shù)據(jù)是做可靠性測(cè)試的大忌。4.2 為什么標(biāo)準(zhǔn)里不寫(xiě)“合格多少?！边@個(gè)問(wèn)題的答案關(guān)系到整個(gè)測(cè)試的定位。JESD22-B117A是一份“方法標(biāo)準(zhǔn)”它的任務(wù)是定義一種可重復(fù)、可對(duì)比的測(cè)試方法而不是替產(chǎn)品定義性能指標(biāo)。不同封裝的球徑、焊料成分、UBM層結(jié)構(gòu)、基板材質(zhì)完全不同剪切力差異很大。一個(gè)0.5mm間距的手機(jī)處理器芯片和一個(gè)1.27mm間距的工業(yè)級(jí)BGA焊球直徑差了快一倍剪切力自然不在一個(gè)量級(jí)。如果標(biāo)準(zhǔn)里硬性寫(xiě)一個(gè)最小值那要么寬容到?jīng)]意義要么嚴(yán)苛到大多數(shù)產(chǎn)品都過(guò)不了。所以合格線的制定權(quán)回到各公司的產(chǎn)品規(guī)范或買(mǎi)賣(mài)雙方的協(xié)議里。實(shí)操中大家通常會(huì)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)、同類(lèi)封裝對(duì)比、以及失效模式比例來(lái)定比如要求平均剪切力不低于多少牛單顆最低值不低于多少牛脆性斷裂占比不超過(guò)一定百分比。我接觸過(guò)的項(xiàng)目里脆性斷裂比例的紅線常見(jiàn)定在30%以?xún)?nèi)但具體還是看失效風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。你要做的是把B117A測(cè)試方法跑標(biāo)準(zhǔn)再配合你自己的數(shù)據(jù)積累來(lái)定這條線。4.3 和其他測(cè)試的關(guān)系焊球剪切不是孤島焊球剪切測(cè)試的結(jié)果需要和封裝翹曲、IMC厚度、染色滲透試驗(yàn)、跌落沖擊試驗(yàn)等數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)看。比如剪切力明顯偏低的同時(shí)IMC層厚度異常增長(zhǎng)就說(shuō)明可能是多次回流或長(zhǎng)期高溫老化導(dǎo)致IMC過(guò)度生長(zhǎng)界面在內(nèi)應(yīng)力下變脆變?nèi)?。再比如剪切斷口出現(xiàn)成片的基材開(kāi)裂這時(shí)候你還要結(jié)合封裝結(jié)構(gòu)仿真和熱機(jī)械應(yīng)力分析來(lái)排查問(wèn)題可能出在整個(gè)模組的設(shè)計(jì)冗余上而不只是焊點(diǎn)本身。另外FA失效分析場(chǎng)景下焊球剪切往往是“破壞性起點(diǎn)”而不是終點(diǎn)。剪切后得到的斷口樣品還可以繼續(xù)做掃描電鏡和能譜分析觀察IMC層的成分和厚度判斷是界面污染還是柯肯達(dá)爾空洞導(dǎo)致的問(wèn)題。所以做剪切測(cè)試時(shí)不要只關(guān)心力值斷口樣品的保存和標(biāo)記同樣重要。我習(xí)慣每剪一顆球就在樣品背面用記號(hào)筆標(biāo)號(hào)并保留對(duì)應(yīng)的SEM照片文件命名方便后續(xù)追溯到具體坐標(biāo)。5. 寫(xiě)在最后幾個(gè)小建議分享幾個(gè)我長(zhǎng)期做下來(lái)比較受用的習(xí)慣。第一是保存每條力-位移曲線而不只是峰值力數(shù)值一旦后續(xù)有爭(zhēng)議可以回看曲線形態(tài)曲線存儲(chǔ)幾乎不占成本但回看時(shí)價(jià)值很大。第二是每次測(cè)試前花五分鐘做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品驗(yàn)證驗(yàn)證設(shè)備的力值讀數(shù)在可接受偏差范圍內(nèi)我發(fā)現(xiàn)很多離群數(shù)據(jù)最后都指向設(shè)備未按時(shí)校準(zhǔn)。第三是定期讓不同工程師分別讀同一批斷口照片比對(duì)失效模式判定結(jié)果減少個(gè)人判讀差異。坦白說(shuō)焊球剪切看起來(lái)是封裝可靠性測(cè)試?yán)镒詈?jiǎn)單的一項(xiàng)操作但真正做深了你就會(huì)發(fā)現(xiàn)從參數(shù)設(shè)定到失效模式判讀每一步都在考驗(yàn)對(duì)封裝互連機(jī)理的理解。希望這篇基于JESD22-B117A中文版展開(kāi)的解讀能幫你少走一些我當(dāng)年走過(guò)的彎路。本文還有配套的精品資源點(diǎn)擊獲取