隨著集成電路技術的不斷進步，摩爾定律正面臨前所wei有的挑戰。人們逐漸認識到，在單一芯片上集成更高密度的電路變得越來越困難。因此，三維集成技術被認為是超越摩爾定律、實現器件小型化、高密度、多功能化的shou選方案]。在這一背景下，疊層封裝技術因其高成熟度，在jun用及航天領域得到了廣泛的應用。

jun用及航天等領域的產品在應用過程中需經歷多種特殊的力學環境，對所采用的關鍵器件的力學可靠性要求較高。在國jun標和美軍標的微電子器件試驗方法和程序（GJB548B—2005、MIL-STD-883K）中，對此類高可靠氣密性封裝器件均要求進行相關力學試驗，如粘接強度試驗和剪切強度試驗。然而，在實際科研生產中，對這兩類試驗的選用存在不清晰的現象，這對微電子器件的可靠性考核帶來了一定的困擾。

為了解決這一問題，本文科準測控小編對國內外相關試驗標zhun進行了對比分析，并總結了兩種試驗的方法及試驗載荷曲線的相關性規律。研究結果表明，芯片粘接強度試驗與芯片剪切強度試驗的載荷比值隨著芯片粘接區域面積的增大，呈現先增大、后減小、再增大的趨勢，最小比值為1.07，最大比值達到5.93[12]。通過對比試驗及有限元仿真方法，對大、小兩款疊層芯片分別進行粘接強度試驗、剪切強度試驗及有限元仿真，研究其試驗過程中的最大應力狀態。最終得出結論：對于小面積芯片，建議使用剪切強度試驗進行考核；對于大面積芯片，建議使用粘接強度試驗進行考核。

是什么疊層芯片？

疊層芯片是一種三維集成電路封裝技術，它通過在垂直方向上堆疊多個芯片層，并使用微凸點（微連接）或硅通孔（TSV）等技術實現各層之間的電氣互連，從而實現更高的集成度、更小的尺寸和更強的性能。這種技術能夠顯著提高數據處理速度和能效，同時減少電子設備的體積和重量，廣泛應用于高性能計算、移動通信和航天等領域。

一、檢測原理

是指在進行疊層芯片粘接強度與剪切強度試驗時，通過施加特定的力值并觀察芯片與底座或附著材料之間的脫離情況，以此來評估芯片粘接的牢固程度和材料工藝步驟的完整性。

二、檢測相關標zhun

國內外有許多標zhun對微電子器件的剪切強度和粘接強度進行規定，如國jun標GJB548B—2005、GJB128A—1998、國標GB/T4937.19—2018及美軍標MIL-STD-883K、MIL-STD-750E等。這些標zhun對芯片粘接強度試驗與芯片剪切強度試驗分別都有詳細的規定

在jun用標zhunGJB548B—2005中，關于芯片粘接強度和剪切強度的測試有著明確的指導。該標zhun詳細規定了對微電子器件進行力學試驗的方法和程序。具體來說：

a、芯片粘接強度試驗：這一試驗主要關注的是器件在Y1軸方向上受到力時的粘附強度。這意味著測試旨在模擬器件在垂直方向上受到的力，以評估其粘接的牢固程度。

b、芯片剪切強度試驗：與粘接強度試驗不同，剪切強度試驗主要關注的是器件在X1或者Z1軸方向（通常是長邊方向）受到力時材料的工藝步驟的完整性，即粘附強度。這一試驗旨在模擬器件在水平方向上受到的剪切力，以檢驗其結構的穩定性。

GJB548B—2005標zhun中對于施力方向的取向有具體的圖示說明，如下圖所示，這有助于確保試驗的準確性和一致性。

三、常用檢測設備

1、Beta S100 推拉力測試機

1）設備概述

a、推拉力測試機是一種專為微電子領域設計的動態測試設備，用于評估引線鍵合后的焊接強度、焊點與基板的粘接強度以及進行失效分析。該儀器能夠執行多種測試，如晶片推力測試、金球推力測試和金線拉力測試，配備有高速力值采集系統，以確保測試的精確性。

b、用戶可以根據具體的測試需求更換相應的測試模塊，系統將自動識別并調整到合適的量程。這種靈活性使得設備能夠適應不同產品的測試需求。每個測試工位都設有獨立安全高度和速度限制，以防止因誤操作而損壞測試探頭。該系統以快速、精確和廣泛的適用性為特點。

c、該推拉力測試機廣泛應用于半導體集成電路封裝測試、LED封裝測試、光電器件封裝測試、PCBA電子組裝測試，以及汽車電子、航空航天等領域。同時，它也適用于電子分析和研究單位進行失效分析，以及教育機構的教學和研究活動。

2）設備特點

四、檢測方法

1. 測試前準備

設備檢查：確保推拉力測試機及其配件齊全且處于良好的工作狀態。

設備校準：確認測試機、推刀和夾具等設備均已校準。

2. 模塊安裝

安裝測試模塊：將測試模塊正確安裝到推拉力測試機上，并接通電源。

系統初始化：啟動系統，等待模塊初始化完成，確保所有指示燈和顯示屏正常工作。

3. 推刀與夾具設置

推刀選擇與安裝：根據測試需求選擇合適的推刀，并將其安裝到測試機的相應位置，確保牢固鎖定。

夾具固定：將疊層芯片固定在測試夾具上，確保元件位置準確無誤，然后將夾具安裝到測試機的測試臺上，并固定夾具。

4. 設定測試參數

輸入測試信息：在測試機軟件界面輸入測試方法名稱。

傳感器選擇：選擇合適的傳感器，并設置測試速度、目標力值、剪切高度和測試次數等參數。

參數保存：參數設置完成后，保存并應用到測試中。

5. 執行測試

位置確認：在顯微鏡下觀察并確保疊層芯片和推刀的位置正確。

啟動測試：啟動測試，密切觀察測試過程中的動作，確保測試按照設定的參數進行。

異常處理：如有異常情況，及時終止測試。

6. 測試結果判定

粘接強度試驗：

失效判定：若在F<1.0時發生脫離，或在1.0<F<2.0時發生脫離且芯片與底座間無明顯殘余，則判定為失效。

剪切強度試驗：

失效判定：若在F<1X時發生脫離，或在1X≤F<1.25X時發生脫離且芯片殘留小于附著區面積的50%，或在1.25X≤F<2X時發生脫離且芯片殘留小于附著區面積的10%，則判定為失效。

7. 結果記錄與分析

觀察破壞情況：測試完成后，觀察疊層芯片的破壞情況，并進行失效分析。

參數調整：如有必要，根據測試結果調整測試參數，并重新進行測試。

8. 數據保存與報告編制

數據保存：測試結束后，系統提示保存測試結果，確認數據已保存。

報告編制：根據測試結果編制詳細測試報告，包括測試條件、測試結果、數據分析和結論。

以上就是小編介紹的疊層芯片粘接強度與剪切強度試驗內容了，希望可以給大家帶來幫助！如果您還想了解更多關于疊層芯片粘接強度與剪切強度方法和視頻，焊接強度測試儀器、使用方法、怎么用和焊接強度檢測設備，推拉力測試機怎么使用、鉤針、原理、怎么校準和技術要求等問題，歡迎您關注我們，也可以給我們私信和留言，科準測控技術團隊為您免費解答！