基于FC-BGA推(tui)板(ban)剪切力測試機理研究

作者：藍(lan)眼科技來源：cesacane.cn
日期：2017-12-06

在使用DAGE4000對FC-BGA制造的(de)微小電子(zi)元(yuan)件(jian)進行剪切(qie)力測試(shi)監(jian)控(kong)中，發現推力方(fang)向(xiang)(xiang)對測試(shi)結(jie)果影響(xiang)很大，造成(cheng)剪切(qie)力測試(shi)結(jie)果不(bu)穩定(ding)和(he)不(bu)能(neng)很好監(jian)控(kong)生(sheng)產(chan)電子(zi)元(yuan)件(jian)的(de)焊接(jie)質量(liang)。為了解決(jue)這個問題，本文通過建立力學數(shu)學模型(xing)，從內(nei)應(ying)力、懸臂梁模型(xing)、強度極限理論三方(fang)面(mian)，不(bu)僅深入分析和(he)論述幾種剪切(qie)失(shi)效(xiao)模式(shi)和(he)失(shi)效(xiao)形態，找到(dao)推力方(fang)向(xiang)(xiang)影響(xiang)測試(shi)結(jie)果的(de)理論依(yi)據，而且還對常(chang)見缺陷進行理論分析，并(bing)根據這些依(yi)據，改善優化測試(shi)方(fang)法(fa)，更好的(de)監(jian)控(kong)微小電子(zi)元(yuan)件(jian)生(sheng)產(chan)，保(bao)證產(chan)品質量(liang)。

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

以面陣錫球為引腳(jiao)，變短了信號(hao)傳(chuan)輸線路，節(jie)省(sheng)空間，提高產品性(xing)能(neng)[1]。BGA和倒裝芯片技(ji)術（FC.Flip Chip)的(de)結(jie)合使電子元件越(yue)來越(yue)小(xiao)(xiao)，產品中的(de)焊點(dian)也(ye)隨著越(yue)來越(yue)小(xiao)(xiao)，而(er)微(wei)小(xiao)(xiao)的(de)電子元件會導致制造工藝(yi)困(kun)難，同時焊盤金屬間化合物（IMC)比重(zhong)也(ye)發生變化，也(ye)要求可靠性(xing)測試和分析的加強。由于芯(xin)(xin)片(pian)小，對(dui)這類芯(xin)(xin)片(pian)不易(yi)夾持，對(dui)焊接強度的評估(gu)，我們使用(yong)DAGE4000剪(jian)切(qie)儀進(jin)行剪(jian)切(qie)力測(ce)試（Shear Test)監控(kong)和評估。

1剪切力(li)測試原(yuan)理

剪切力測試常用推球和推板兩種方法。推球主要(yao)適用于較大電子(zi)元(yuan)件，這(zhe)類元(yuan)件的板較大，

焊(han)(han)點多，抗(kang)(kang)剪(jian)(jian)(jian)強(qiang)度(du)高，用常規(gui)的剪(jian)(jian)(jian)切力測(ce)試還(huan)很難將元(yuan)件推開，而且由于(yu)焊(han)(han)點多，少(shao)數焊(han)(han)點的虛焊(han)(han)、弱焊(han)(han)和(he)焊(han)(han)接不良并(bing)不能通過(guo)剪(jian)(jian)(jian)切力測(ce)試反(fan)應和(he)評估(gu)。所以(yi)目前只(zhi)能通過(guo)推單(dan)個錫(xi)球(qiu)，評估(gu)單(dan)個焊(han)(han)盤(pan)的焊(han)(han)接抗(kang)(kang)剪(jian)(jian)(jian)強(qiang)度(du)，見圖（a），而不能評估(gu)整體焊(han)(han)后焊(han)(han)接強(qiang)度(du)。如果需(xu)要(yao)對焊(han)(han)接兩(liang)焊(han)(han)盤(pan)的焊(han)(han)接效果進行(xing)測(ce)試，需(xu)要(yao)分(fen)別(bie)對兩(liang)焊(han)(han)盤(pan)多次實驗。推板主要(yao)適用于(yu)是較小電子元(yuan)件或芯片級封裝，這類元(yuan)件小，焊(han)(han)點數量(liang)少(shao)，易分(fen)析(xi)、評估(gu)元(yuan)件抗(kang)(kang)剪(jian)(jian)(jian)強(qiang)度(du)（見圖1(0)）。我(wo)們(men)生(sheng)產(chan)的產(chan)品屬于芯(xin)片(pian)級封裝，故采(cai)用推(tui)板測(ce)試(shi)方法(fa)對(dui)(dui)生(sheng)產(chan)線回流焊后的元件(jian)進行(xing)焊后抗剪(jian)強度監控(kong)(kong)，監控(kong)(kong)過程中，通(tong)過大量測(ce)試(shi)數據分析，發現不同推(tui)力(li)方向推(tui)對(dui)(dui)測(ce)試(shi)結果影響很大，從而導(dao)致監控(kong)(kong)數據不穩定(ding)。在這里，推(tui)板測(ce)試(shi)原理是本文(wen)主要研(yan)究對(dui)(dui)象，通(tong)過力(li)學(xue)數學(xue)模(mo)型(xing)和芯(xin)片(pian)測(ce)試(shi)失效模(mo)式分析，找到影響因素，改善測(ce)試(shi)方法(fa)，更好(hao)的對(dui)(dui)生(sheng)產(chan)線的剪(jian)切(qie)測(ce)試(shi)進行(xing)監控(kong)(kong)。

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