在電子封裝領(lǐng)域，BGA（Ball Grid Array）封裝因其高密度、高性能的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于集成電路和芯片模塊中。然而，BGA焊球的機(jī)械強(qiáng)度直接影響到器件的可靠性和使用壽命，因此焊球推力測試成為評估焊接質(zhì)量的重要手段?？茰?zhǔn)測控小編將詳細(xì)介紹BGA焊球推力測試的原理、標(biāo)準(zhǔn)、儀器及測試流程，幫助工程師和研究人員掌握科學(xué)的測試方法，確保產(chǎn)品的可靠性。

一、檢測原理

BGA焊球推力測試是通過推拉力測試機(jī)對單個焊球施加垂直或水平方向的力，直至焊球斷裂或脫落，從而測量其最大承載能力。該測試可評估焊球的焊接強(qiáng)度、界面結(jié)合力及失效模式，為工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制提供數(shù)據(jù)支持。

測試過程中，焊球的失效模式通常包括：

1、焊球斷裂（斷裂發(fā)生在焊球內(nèi)部）

2、焊盤脫落（焊球與PCB焊盤分離）

3、界面剝離（焊球與芯片基板分離）

通過分析失效模式，可以判斷焊接工藝的薄弱環(huán)節(jié)，如焊料成分、回流焊溫度或焊盤鍍層質(zhì)量等。

二、測試標(biāo)準(zhǔn)

BGA焊球推力測試可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：

IPC-9701：電子組件的機(jī)械性能測試標(biāo)準(zhǔn)，適用于BGA焊點(diǎn)的可靠性評估。

JESD22-B117：半導(dǎo)體器件的機(jī)械應(yīng)力測試方法，涵蓋焊球推力測試。

MIL-STD-883：軍用電子器件的可靠性測試標(biāo)準(zhǔn)，適用于高可靠性應(yīng)用場景。

不同標(biāo)準(zhǔn)對測試速度、施力方向（垂直/剪切）和合格判據(jù)有不同要求，測試前需根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)。

三、測試儀器

1、Beta S100推拉力測試機(jī)

利用Beta S100推拉力測試機(jī)進(jìn)行BGA焊球推力測試，該設(shè)備具有高精度、高穩(wěn)定性及自動化測試能力，適用于微電子封裝力學(xué)性能分析。

儀器特點(diǎn)

精密運(yùn)動控制：XYZ三軸可調(diào)，確保測試推刀精準(zhǔn)定位焊球。

實時數(shù)據(jù)采集：自動記錄力-位移曲線，分析焊球斷裂強(qiáng)度及失效模式。

多種測試模式：支持推力、拉力、剪切力測試，適配不同標(biāo)準(zhǔn)要求。

2、推刀

3、工裝夾具

四、測試流程

步驟一、樣品準(zhǔn)備

選取待測BGA樣品，確保焊球表面清潔，無氧化或污染。

將樣品固定在測試平臺上，調(diào)整位置使待測焊球位于測試推刀下方。

步驟二、設(shè)備校準(zhǔn)

使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)Beta S100的力傳感器，確保測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

設(shè)置測試參數(shù)（測試速度、施力方向、采樣頻率等）。

步驟三、焊球定位

通過顯微鏡或CCD攝像頭觀察焊球位置，調(diào)整探針使其對準(zhǔn)目標(biāo)焊球中心。

步驟四、執(zhí)行測試

啟動測試程序，探針以恒定速度（通常0.1~1mm/s）下壓焊球，直至焊球斷裂或脫落。

設(shè)備自動記錄最大推力值（F max ）及力-位移曲線。

步驟五、數(shù)據(jù)分析

根據(jù)測試數(shù)據(jù)計算焊球平均推力，結(jié)合失效模式評估焊接質(zhì)量。

若推力值低于標(biāo)準(zhǔn)要求或出現(xiàn)異常失效模式，需排查焊接工藝問題。

步驟六、報告輸出

生成測試報告，包含推力數(shù)據(jù)、失效模式分析及工藝改進(jìn)建議。

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審核編輯 黃宇