在汽車電子領(lǐng)域，元器件的可靠性直接影響整車的安全性和耐久性。隨著汽車智能化、電動化的發(fā)展，車載電子元器件的封裝質(zhì)量要求越來越高。為確保其在高振動、高溫度、高濕度等嚴(yán)苛環(huán)境下的穩(wěn)定性，AEC-Q系列標(biāo)準(zhǔn)對封裝可靠性提出了嚴(yán)格的測試要求，其中剪切力試驗是評估芯片鍵合、焊接和封裝質(zhì)量的關(guān)鍵手段之一。

科準(zhǔn)測控小編認(rèn)為，剪切力試驗?zāi)軌蛴行z測芯片與基板、引線鍵合及焊點的機(jī)械強(qiáng)度，從而發(fā)現(xiàn)封裝工藝中的潛在缺陷。本文將詳細(xì)介紹AEC-Q系列中的引線鍵合剪切（Wire Bond Shear）、芯片剪切（Die Shear）和錫球剪切（Solder Ball Shear）三大測試項目，并解析其原理、標(biāo)準(zhǔn)及推薦測試設(shè)備（如Alpha w260）。

一、 剪切力試驗的原理

剪切力試驗通過機(jī)械方式評估電子封裝中各界面結(jié)合強(qiáng)度，主要包括三類測試：

1、引線鍵合剪切（Wire Bond Shear）

測試對象：金線/鋁線與芯片或基板的鍵合點

原理：使用楔形工具施加平行推力，測量使鍵合點分離所需的最小力

關(guān)鍵參數(shù)：剪切力值、失效模式（6種類型）

2、芯片剪切（Die Shear）

測試對象：芯片與基板/封裝材料的粘接界面

原理：水平方向施加推力直至芯片脫落

關(guān)鍵參數(shù)：單位面積剪切強(qiáng)度（N/mm2）

3、錫球剪切（Solder Ball Shear）

測試對象：BGA封裝焊球

原理：以恒定速率（0.28-0.50mm/s）剪切焊球高度的1/3處

關(guān)鍵參數(shù)：剪切力、焊料殘留情況

二、AEC-Q剪切力試驗標(biāo)準(zhǔn)

1、引線鍵合剪切（Wire Bond Shear）

測試方法：使用鑿形工具將鍵合球或楔形鍵合從鍵合面剪切分離，記錄剪切力。

鍵合剪切類型（失效模式分析）：

Type 1 - Bond Lift（鍵合剝離）：鍵合線完全脫離，無金屬間化合物殘留。

Type 2 - Bond Shear（鍵合剪切）：部分鍵合材料殘留在鍵合面。

Type 3 - Cratering（彈坑）：鍵合導(dǎo)致芯片表面絕緣層或硅基材損傷（不可接受）。

Type 4/5/6：測試異常（如工具接觸芯片、剪切高度錯誤等），數(shù)據(jù)無效。

驗收標(biāo)準(zhǔn)：

金球鍵合：最小平均剪切力需符合AEC-Q標(biāo)準(zhǔn)（如≥規(guī)定值）。

鋁楔形鍵合：最小剪切力≥制造商規(guī)定的鍵合線抗拉強(qiáng)度，且鍵合“足跡”殘留≥50%。

2、芯片剪切（Die Shear）

測試方法：施加平行于芯片底面的剪切力，直至芯片與基板分離。

失效分析：

芯片與基板完全分離（粘接失效）。

部分材料殘留（界面失效）。

驗收標(biāo)準(zhǔn)：剪切力需滿足設(shè)計規(guī)范，且無芯片或基板損傷。

3、錫球剪切（Solder Ball Shear）

測試方法：剪切工具以0.28-0.50mm/s速率剪切錫球（高度≈1/3球高），記錄破壞力。

失效模式：

焊球斷裂（理想情況）。

焊盤剝離（焊接不良）。

驗收標(biāo)準(zhǔn)：剪切力需符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如IPC-J-STD-002），且焊點無異常脫落。

三、剪切力試驗設(shè)備

1、Alpha W260推拉力測試機(jī)

1、設(shè)備特點

a、高精度：全量程采用自主研發(fā)的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(shù)據(jù)輸出格式，能夠完美匹配工廠的SPC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2、應(yīng)用場景：

焊球剪切/拉力測試

金線拉力測試

芯片粘結(jié)強(qiáng)度測試

材料界面結(jié)合力測試

四、測試流程

步驟一、樣品準(zhǔn)備

引線鍵合：選取5-10個典型鍵合點

芯片剪切：清潔基板背面，確保水平放置

錫球剪切：標(biāo)記待測焊球編號

步驟二、設(shè)備校準(zhǔn)

力傳感器歸零

安裝適配工具（楔形刀/平頭剪切器）

視覺系統(tǒng)焦距校準(zhǔn)

步驟三、測試步驟

以錫球剪切為例：

將PCB固定于測試平臺

移動剪切工具至焊球高度1/3處（自動對焦確認(rèn)）

設(shè)置剪切速度0.3mm/s

啟動測試并記錄力-位移曲線

拍攝失效部位顯微照片

步驟四、數(shù)據(jù)分析

有效數(shù)據(jù)篩選：剔除Type 3-6異常數(shù)據(jù)

統(tǒng)計計算：計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差

失效分析：通過電子顯微鏡觀察界面形貌

五、常見問題解決方案

以上就是小編介紹的有關(guān)于AEC-Q系列汽車電子剪切力試驗相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭∪绻€想了解更多關(guān)于推拉力測試機(jī)怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項、作業(yè)指導(dǎo)書，原理、怎么校準(zhǔn)和使用方法視頻，推拉力測試儀操作規(guī)范、使用方法和測試視頻，焊接強(qiáng)度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題，歡迎您關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言，【科準(zhǔn)測控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測試機(jī)在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方案。

審核編輯 黃宇