推拉力测试仪：晶圆级封装芯片剪切强度测试的得力帮手！

最近，小编收到客户咨询，想进行晶圆级封装芯片剪切强度测试，该用什么设备？工艺研究中，采用推拉力测试仪进行剪切强度测试确定合适的点胶工艺参数。当胶层厚度控制在30um左右时，剪切强度达到25.73MPa;具有较高的稳定性和可靠性，可用于晶圆级封装中功率芯片的粘接。

随着射频微系统技术在信息技术、生物医疗、工业控制等众多领域的广泛应用，对更高集成度、更高性能、更高工作频率以及更低成本的多通道多功能器件的需求日益迫切。传统器件由于其物理极限难以实现进一步的突破，因此在封装层面提高器件的集成度变得尤为重要。

什么是晶圆级封装？

晶圆级封装（WLP）作为一种先进的封装技术，通过硅通孔（TSV）技术制造硅基转接板，再集成GaN、GaAs等化合物多功能芯片和SiCMOS控制芯片，将化合物芯片、SiCMOS芯片与TSV转接板进行三维堆叠。这种技术是促进射频微系统器件低成本、小型化与智能化发展的重要途径。

一、检测原理

在晶圆级封装芯片的剪切强度测试中，检测原理主要基于对封装结构施加剪切力，通过测量其失效时的力值来评估封装的机械强度和可靠性。具体而言，使用推拉力测试仪（如Beta S100）对芯片施加垂直于芯片表面的剪切力，直至封装结构发生破坏或分离。测试过程中，设备会实时记录力值和位移的变化，最终通过分析失效时的最大剪切力值来确定封装的剪切强度。这一检测原理不仅能够直观反映封装结构的力学性能，还能为优化封装工艺提供重要依据，确保封装在实际应用中的稳定性和可靠性。

二、常用检测设备

Beta S100推拉力测试机

a、设备介绍

多功能焊接强度测试仪，适用于微电子引线键合后引线焊接强度测试、焊点与基板表面粘接力测试及其失效分析。该仪器能够执行多种测试，如晶片推力测试、金球推力测试和金线拉力测试，配备有高速力值采集系统，以确保测试的精确性。

b、产品特点

广泛应用：适用于半导体封装、LED封装、军工器件等多个领域，提供破坏性和非破坏性测试。

模块化设计：插拔式模块，更换便捷，自动识别，多量程选择，精度高。

高精度测量：配备专业砝码箱，显微镜可调节，行程精度高。

多样化夹具：全品类夹具，360°调节，多种钩针和推刀。

便捷操作：双摇杆设计，软件功能强大，操作简易。

丰富功能：CPK分析、Mac系统、权限分配、外接摄像机等。

三、测试流程

步骤一、设备校准

确保Beta S100推拉力测试机已校准，负载单元的最大负载能力不小于凸点最大剪切力的1.1倍。

检查测试机、推刀（或钩针）和夹具等关键部件是否已完成校准，以保证测试数据的准确性。

步骤二、样品安装

将待测试的晶圆级封装芯片固定在测试夹具中，确保位置正确。

使用合适的夹具将样品固定在测试机的工作台上，并用固定螺丝紧固，模拟实际使用中的固定状态。

步骤三、测试执行

根据测试需求选择合适的推刀或剪切工具，并将其安装到测试机的指定位置。

在显微镜辅助下确认芯片与推刀的相对位置正确，确保推刀能够准确施加剪切力。

启动测试程序，对芯片施加剪切力，记录失效时的力值和分离模式。

步骤四、数据分析

测试结束后，观察芯片的损坏情况，进行失效分析。

根据测试结果，评估封装芯片的剪切强度性能。若需要，调整测试参数并重新进行测试以验证改进效果。

四、点胶工艺参数优化

在晶圆级封装中，点胶工艺对封装质量和可靠性至关重要。通过使用Beta S100推拉力测试机进行剪切强度测试，可以确定合适的点胶工艺参数。研究发现，当胶层厚度控制在30μm左右时，剪切强度可达到25.73 MPa，表现出较高的稳定性和可靠性。这一结果表明，优化后的点胶工艺能够显著提升封装的机械性能，满足功率器件在晶圆级封装中的应用需求。

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审核编辑 黄宇