BGA封裝底部通常分布幾十至數(shù)百顆焊球，在封裝制造及后續(xù)使用過程中，焊球可能出現(xiàn)界面分離、焊盤剝離、焊料斷裂等機(jī)械失效。對(duì)于少量焊球，可以逐顆定位測(cè)試；但面對(duì)規(guī)則陣列和批量檢測(cè)需求，如何快速定位、連續(xù)剪切，并讓測(cè)試數(shù)據(jù)與每顆焊球準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，會(huì)直接影響測(cè)試效率和后續(xù)分析。
本文科準(zhǔn)測(cè)控小編基于Alpha-W260自動(dòng)推拉力測(cè)試機(jī)，圍繞BGA焊球剪切測(cè)試原理、測(cè)試方法及自動(dòng)化測(cè)試流程展開介紹，重點(diǎn)解析矩陣自動(dòng)定位、批量剪切及數(shù)據(jù)自動(dòng)對(duì)應(yīng)輸出的實(shí)現(xiàn)方式。
一、BGA焊球剪切測(cè)試原理
BGA（Ball Grid Array）焊球剪切測(cè)試是通過推拉力測(cè)試機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，測(cè)試時(shí)固定BGA樣品，將剪切刀移動(dòng)至焊球側(cè)面，在設(shè)定剪切高度下沿水平方向加載，直至焊球發(fā)生失效。設(shè)備自動(dòng)記錄最大剪切力、力—位移曲線、焊球測(cè)試位置及失效模式。結(jié)合焊球及焊盤殘留狀態(tài)，可進(jìn)一步判斷焊料斷裂、界面分離或焊盤剝離等失效情況。
二、BGA焊球剪切測(cè)試參考標(biāo)準(zhǔn)
BGA焊球剪切測(cè)試根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、焊球尺寸及測(cè)試目的，可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：
1. JEDEC JESD22-B117A《Solder Ball Shear》
2. GB/T 35005-2018《集成電路倒裝焊試驗(yàn)方法》
3. ASTM F1269《Standard Test Methods for Destructive Shear Testing of Ball Bonds》
4. MIL-STD-883 Method 2019《Die Shear Strength》
三、BGA焊球剪切測(cè)試設(shè)備
推薦設(shè)備：科準(zhǔn)測(cè)控Alpha-W260自動(dòng)推拉力測(cè)試機(jī)，對(duì)于規(guī)則BGA陣列，可將焊球位置直接建立為測(cè)試矩陣，使設(shè)備按照設(shè)定順序連續(xù)執(zhí)行Ball Shear，而不需要每測(cè)試一顆焊球都重新人工定位。
四、BGA焊球矩陣自動(dòng)剪切測(cè)試步驟
步驟1：固定BGA樣品
將BGA器件固定在測(cè)試平臺(tái)上，保證測(cè)試過程中樣品不會(huì)發(fā)生移動(dòng)。
步驟2：設(shè)置Ball Shear參數(shù)
根據(jù)焊球尺寸和測(cè)試要求設(shè)置：測(cè)試量程、剪切速度、剪切高度及剪切刀具。
其中剪切高度需要避免位置過高造成焊球彎曲，也要防止位置過低使刀具干涉焊盤或基板。
步驟3：建立焊球測(cè)試矩陣
根據(jù)BGA的行列、Pitch和測(cè)試區(qū)域確定焊球位置，并編輯測(cè)試順序。
例如：A1 → A2 → A3 → A4 → B1 → B2……
Alpha-W260自動(dòng)推拉力測(cè)試機(jī)支持選配智能視覺定位，通過形狀、圖案或標(biāo)記建立參考位置，用于自動(dòng)化程序?qū)ξ弧?/span>
步驟4：自動(dòng)批量剪切
啟動(dòng)測(cè)試后，設(shè)備按照矩陣程序依次完成：
自動(dòng)定位 → 剪切加載 → 數(shù)據(jù)采集 → 刀具退回 → 移動(dòng)下一位置 → 再次剪切。
這樣可以將原本幾十次獨(dú)立的單顆Ball Shear測(cè)試，組織成一套連續(xù)測(cè)試程序。
步驟5：數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄
每完成一個(gè)測(cè)試位置，對(duì)應(yīng)剪切數(shù)據(jù)同步保存。
測(cè)試結(jié)束后，可以將焊球位置與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析，便于快速找到異常焊球。軟件同時(shí)支持測(cè)試結(jié)果分類、報(bào)告導(dǎo)出及SPC統(tǒng)計(jì)分析。
五、測(cè)試結(jié)果怎么看？
BGA焊球剪切測(cè)試不能只看單顆焊球的最大力值。
對(duì)于矩陣批量測(cè)試，更適合從三個(gè)方面分析：
l 最大剪切力：判斷單顆焊球機(jī)械連接強(qiáng)度。
l 數(shù)據(jù)一致性：比較不同位置、不同區(qū)域及不同樣品之間的剪切力分布。
l 失效模式：觀察焊料內(nèi)部斷裂、界面分離、焊盤剝離等具體破壞位置。
通過位置 + 剪切力 + 力—位移曲線 + 失效模式進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析，可以更直觀地評(píng)價(jià)BGA陣列焊球的機(jī)械連接狀態(tài)。
以上就是科準(zhǔn)測(cè)控小編為您介紹的BGA焊球剪切力測(cè)試原理及矩陣自動(dòng)批量測(cè)試方法。對(duì)于規(guī)則排列的BGA焊球，通過建立測(cè)試矩陣，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位、連續(xù)批量剪切及測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)記錄，減少逐顆重復(fù)定位和人工整理數(shù)據(jù)的操作。
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