在現代電子工業中，塑封電子元器件因其成本低、重量輕、可靠性高等優點被廣泛應用於各類電子產品中。然而，隨著電子產品向小型化、高密度化方向發展，塑封元器件的失效問題日益突出，成為影響電子產品可靠性的關鍵因素之一。 

本文操逼高清视频測控小編將係統介紹塑封電子元器件失效分析的原理、相關標準、測試儀器（重點介紹Alpha w260推拉力測試機）以及完整的分析流程，為電子製造行業的工程師和技術人員提供一套科學、規範的失效分析方法，幫助提高產品質量和可靠性。

 

一、失效分析原理

塑封電子元器件失效分析的核心在於評估其封裝結構的機械完整性，主要包括以下幾個方麵：

引線鍵合強度：評估鍵合線（金線、銅線或鋁線）與芯片焊盤和引線框架之間的連接強度

焊球剪切強度：針對BGA、CSP等封裝形式，評估焊球與基板之間的連接可靠性

塑封材料粘附性：評估塑封料與芯片、引線框架等材料之間的界麵結合強度

熱機械應力分析：由於不同材料熱膨脹係數(CTE)不匹配導致的應力失效

失效機理主要包括：

鍵合界麵斷裂（lift-off）

鍵合線頸部斷裂（neck break）

焊球界麵斷裂

塑封材料分層（delamination）

熱疲勞導致的裂紋擴展

 

二、相關標準

塑封電子元器件失效分析需遵循以下國際和行業標準：

MIL-STD-883：微電子器件測試方法標準

Method 2011.7：鍵合強度測試（破壞性引線拉力測試）

Method 2031.1：芯片剪切強度測試

JESD22-B104：JEDEC標準的鍵合拉力測試方法

IPC/JEDEC-9704：印製板組件應變測試指南

ASTM F1269：微電子引線鍵合拉力測試標準

GB/T 4937：半導體器件機械和氣候試驗方法（中國國家標準）

 

三、測試儀器

1、Alpha w260推拉力測試機 

1、設備特點

a、高精度：全量程采用自主研發的高精度數據采集係統，確保測試數據的準確性。

b、多功能性：支持多種測試模式，如晶片推力測試、金球推力測試、金線拉力測試以及剪切力測試等。

c、操作便捷：配備專用軟件，操作簡單，支持多種數據輸出格式，能夠完美匹配工廠的SPC網絡係統。

2、核心功能

引線拉力測試：通過鉤針施加垂直拉力評估鍵合強度

焊球剪切測試：使用專用剪切工具水平推動焊球評估連接強度

芯片剪切測試：評估芯片與基板或框架的粘接強度

塑封材料剝離測試：評估塑封料界麵結合強度

3、優勢特點

高精度力值測量

多種測試模式可選

可編程自動化測試

數據采集分析係統完善

4、應用範圍

適用於QFP、BGA、CSP、WLCSP、Flip Chip等多種封裝形式

可測試金線、銅線、鋁線等不同鍵合材料

滿足研發、生產質量控製、失效分析等不同場景需求

 

四、失效分析流程

完整的塑封電子元器件失效分析流程包括以下步驟：

1. 樣品接收與登記

記錄樣品型號、批次、失效現象等基本信息

對樣品進行編號和標識

2. 非破壞性檢測

外觀檢查（顯微鏡、電子顯微鏡）

X-ray檢測（內部結構觀察）

超聲波掃描（C-SAM，檢測分層缺陷）

3. 電性能測試

驗證失效模式（開路、短路、參數漂移等）

定位失效區域

4. 機械完整性測試（使用Alpha w260推拉力測試機）

引線拉力測試： 

選擇合適的鉤針（通常為25μm或50μm）

將鉤針置於鍵合線中部下方

以標準速度（通常0.1-1mm/s）施加垂直拉力

 

記錄斷裂模式和最大拉力值

焊球剪切測試： 

選擇合適寬度的剪切工具

將工具定位在焊球高度1/4處

以標準速度（通常50-500μm/s）施加水平推力

記錄剪切力和失效模式

芯片剪切測試： 

將剪切工具定位在芯片邊緣

施加平行推力直至芯片脫落

記錄剪切強度

5. 破壞性物理分析

化學開封（使用發煙硝酸或等離子蝕刻）

截麵製備（觀察界麵微觀結構）

SEM/EDS分析（失效麵形貌和成分）

6. 數據分析與報告

統計測試數據，與標準值比較

分析失效機理（界麵失效、材料缺陷、工藝問題等）

提出改進建議

編製完整的失效分析報告

 

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