隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的飛速發(fā)展，倒裝芯片LED（Flip-Chip LED）因其高光效、高可靠性、優(yōu)異的熱管理能力等優(yōu)勢，在gao端照明、汽車大燈、Mini/Micro LED顯示等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。倒裝LED的核心在于其芯片通過凸點(diǎn)（Bump）直接與基板鍵合，省去了金線連接，這使得焊點(diǎn)界面的機(jī)械強(qiáng)度成為影響器件長期可靠性的關(guān)鍵因素。
科準(zhǔn)測控小編認(rèn)為，剪切力測試是評估芯片與基板間焊點(diǎn)或固晶材料結(jié)合強(qiáng)度的最直接、zui有效的破壞性力學(xué)測試方法之一。通過該項(xiàng)測試，可以精確測量鍵合界面的機(jī)械強(qiáng)度，為工藝優(yōu)化、材料篩選和質(zhì)量控制提供至關(guān)重要的數(shù)據(jù)支撐。本文將圍繞倒裝LED燈球的剪切力測試，詳細(xì)闡述其測試原理、遵循標(biāo)準(zhǔn)、所需儀器及具體操作流程。
一、測試原理
剪切力測試的基本原理是利用一個(gè)精密的剪切工具，以平行于基板平面的方向，恒速推動LED芯片的側(cè)面，直至焊點(diǎn)或固晶層發(fā)生斷裂（剪切破壞）。測試機(jī)在推動過程中實(shí)時(shí)記錄施加的力值和對應(yīng)的位移變化，從而得到一條力-位移曲線。
通過分析這條曲線，我們可以獲得：
最大剪切力（Shear Force）：破壞鍵合界面所需的最大力值，單位通常為牛頓（N）或克力（gf）。這是評價(jià)結(jié)合強(qiáng)度的核心指標(biāo)。
斷裂模式（Failure Mode）：測試后通過顯微鏡觀察破壞位置，可分為：
內(nèi)聚斷裂：斷裂發(fā)生在焊料或膠體內(nèi)部，表明界面結(jié)合良好，強(qiáng)度由材料本身決定。
界面附著斷裂：斷裂發(fā)生在焊料與芯片或焊料與基板的結(jié)合界面，表明界面結(jié)合存在缺陷。
材料斷裂：芯片本身發(fā)生破裂（較為少見）。
二、測試標(biāo)準(zhǔn)
JEDEC JESD22-B117A：《球焊剪切測試標(biāo)準(zhǔn)》（Shear Test Method for Ball Bonds）。
MIL-STD-883, Method 2019.8：《微電子器件試驗(yàn)方法和程序》中的“芯片剪切強(qiáng)度"方法。
這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了測試設(shè)備的精度、剪切工具的高度（通常離基板表面3-5μm）、剪切速度（通常為100-500μm/s）等關(guān)鍵參數(shù)，以確保測試的規(guī)范性和重復(fù)性。
三、檢測設(shè)備
1、Alpha W260推拉力測試機(jī)
Alpha W260是一款高精度、多功能的全自動推拉力測試系統(tǒng)，專為微電子封裝和半導(dǎo)體元器件的力學(xué)可靠性測試而設(shè)計(jì)。其zhuo越的性能wan全滿足倒裝LED燈球剪切測試的高精度要求。
核心特點(diǎn)：
1、高精度力值傳感器：可選配不同量程（如2kgf、50kgf）的高靈敏度傳感器，確保測試數(shù)據(jù)的精確性。
2、強(qiáng)大的軟件分析系統(tǒng)：內(nèi)置專業(yè)測試軟件，可實(shí)時(shí)顯示力-位移曲線，自動捕捉峰值力值，并生成詳細(xì)的測試報(bào)告。
3、高倍率顯微鏡及CCD系統(tǒng)：集成高清攝像系統(tǒng)，便于精確定位剪切工具與芯片的相對位置，并在測試后觀察和分析斷裂模式。
多種定制治具：可提供適用于不同封裝形式和基板尺寸的專用夾具，確保樣品被牢固且水平地固定。
四、測試流程
步驟一、樣品準(zhǔn)備
從批次產(chǎn)品中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的倒裝LED燈球樣品。
確保樣品表面清潔，無污染物影響測試。
步驟二、設(shè)備校準(zhǔn)
開啟Alpha W260推拉力測試機(jī)，預(yù)熱系統(tǒng)。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求安裝合適量程的力值傳感器和剪切工具。
進(jìn)行力傳感器和位移系統(tǒng)的歸零校準(zhǔn)。
步驟三、安裝樣品
將樣品基板牢固地安裝在測試平臺的夾具上，確保基板水平且無松動。
使用設(shè)備自帶的高倍率CCD攝像頭，移動平臺或工具，將剪切工具對準(zhǔn)待測芯片的側(cè)面。
步驟四、參數(shù)設(shè)置
在控制軟件中設(shè)置測試參數(shù)：
測試類型：剪切測試（Shear Test）。
測試速度：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為150μm/s或250μm/s（常用）。
剪切高度：精確設(shè)置剪切工具下探高度，使其底面略高于基板表面（如5μm），以免刮傷基板。
終止條件：設(shè)置為力值下降百分比（如下降80%），表示芯片已被推下。
步驟五、執(zhí)行測試
點(diǎn)擊軟件開始按鈕，設(shè)備將自動運(yùn)行。
剪切工具以設(shè)定速度勻速推進(jìn)，接觸并推動芯片，軟件同步繪制力-位移曲線。
當(dāng)芯片被推離基板，力值驟降，測試自動停止。
步驟六、數(shù)據(jù)記錄與結(jié)果分析
軟件自動記錄最大剪切力值（Peak Force）。
取下樣品，在顯微鏡下觀察芯片殘骸和基板上的殘留物，判斷并記錄斷裂模式。
對同一批次的多個(gè)樣品進(jìn)行重復(fù)測試，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算平均強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)差等。
步驟七、生成報(bào)告
軟件可自動生成包含力-位移曲線、測試數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)結(jié)果和測試條件的詳細(xì)報(bào)告。
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