实战分享：推拉力测试机如何确保汽车电子元件的剪切可靠性？

在汽车电子领域，元器件的可靠性直接影响整车的安全性和耐久性。随着汽车智能化、电动化的发展，车载电子元器件的封装质量要求越来越高。为确保其在高振动、高温度、高湿度等严苛环境下的稳定性，AEC-Q系列标准对封装可靠性提出了严格的测试要求，其中剪切力试验是评估芯片键合、焊接和封装质量的关键手段之一。

科准测控小编认为，剪切力试验能够有效检测芯片与基板、引线键合及焊点的机械强度，从而发现封装工艺中的潜在缺陷。本文将详细介绍AEC-Q系列中的引线键合剪切（Wire Bond Shear）、芯片剪切（Die Shear）和锡球剪切（Solder Ball Shear）三大测试项目，并解析其原理、标准及推荐测试设备（如Alpha w260）。

一、 剪切力试验的原理

剪切力试验通过机械方式评估电子封装中各界面结合强度，主要包括三类测试：

1、引线键合剪切（Wire Bond Shear）

测试对象：金线/铝线与芯片或基板的键合点

原理：使用楔形工具施加平行推力，测量使键合点分离所需的最小力

关键参数：剪切力值、失效模式（6种类型）

2、芯片剪切（Die Shear）

测试对象：芯片与基板/封装材料的粘接界面

原理：水平方向施加推力直至芯片脱落

关键参数：单位面积剪切强度（N/mm²）

3、锡球剪切（Solder Ball Shear）

测试对象：BGA封装焊球

原理：以恒定速率（0.28-0.50mm/s）剪切焊球高度的1/3处

关键参数：剪切力、焊料残留情况

二、AEC-Q剪切力试验标准

1、引线键合剪切（Wire Bond Shear）

测试方法：使用凿形工具将键合球或楔形键合从键合面剪切分离，记录剪切力。

键合剪切类型（失效模式分析）：

Type 1 - Bond Lift（键合剥离）：键合线完全脱离，无金属间化合物残留。

Type 2 - Bond Shear（键合剪切）：部分键合材料残留在键合面。

Type 3 - Cratering（弹坑）：键合导致芯片表面绝缘层或硅基材损伤（不可接受）。

Type 4/5/6：测试异常（如工具接触芯片、剪切高度错误等），数据无效。

验收标准：

金球键合：最小平均剪切力需符合AEC-Q标准（如≥规定值）。

铝楔形键合：最小剪切力≥制造商规定的键合线抗拉强度，且键合“足迹”残留≥50%。

2、芯片剪切（Die Shear）

测试方法：施加平行于芯片底面的剪切力，直至芯片与基板分离。

失效分析：

芯片与基板完全分离（粘接失效）。

部分材料残留（界面失效）。

验收标准：剪切力需满足设计规范，且无芯片或基板损伤。

3、锡球剪切（Solder Ball Shear）

测试方法：剪切工具以0.28-0.50mm/s速率剪切锡球（高度≈1/3球高），记录破坏力。

失效模式：

焊球断裂（理想情况）。

焊盘剥离（焊接不良）。

验收标准：剪切力需符合行业标准（如IPC-J-STD-002），且焊点无异常脱落。

三、剪切力试验设备

1、Alpha W260推拉力测试机

1、设备特点

a、高精度：全量程采用自主研发的高精度数据采集系统，确保测试数据的准确性。

b、多功能性：支持多种测试模式，如晶片推力测试、金球推力测试、金线拉力测试以及剪切力测试等。

c、操作便捷：配备专用软件，操作简单，支持多种数据输出格式，能够完美匹配工厂的SPC网络系统。

2、应用场景：

焊球剪切/拉力测试

金线拉力测试

芯片粘结强度测试

材料界面结合力测试

四、测试流程

步骤一、样品准备

引线键合：选取5-10个典型键合点

芯片剪切：清洁基板背面，确保水平放置

锡球剪切：标记待测焊球编号

步骤二、设备校准

力传感器归零

安装适配工具（楔形刀/平头剪切器）

视觉系统焦距校准

步骤三、测试步骤

以锡球剪切为例：

将PCB固定于测试平台

移动剪切工具至焊球高度1/3处（自动对焦确认）

设置剪切速度0.3mm/s

启动测试并记录力-位移曲线

拍摄失效部位显微照片

步骤四、数据分析

有效数据筛选：剔除Type 3-6异常数据

统计计算：计算平均值、标准差

失效分析：通过电子显微镜观察界面形貌

五、常见问题解决方案

以上就是小编介绍的有关于AEC-Q系列汽车电子剪切力试验相关内容了，希望可以给大家带来帮助！如果您还想了解更多关于推拉力测试机怎么使用视频和图解，使用步骤及注意事项、作业指导书，原理、怎么校准和使用方法视频，推拉力测试仪操作规范、使用方法和测试视频，焊接强度测试仪使用方法和键合拉力测试仪等问题，欢迎您关注我们，也可以给我们私信和留言，【科准测控】小编将持续为大家分享推拉力测试机在锂电池电阻、晶圆、硅晶片、IC半导体、BGA元件焊点、ALMP封装、微电子封装、LED封装、TO封装等领域应用中可能遇到的问题及解决方案。

审核编辑 黄宇