隨著消費電子、人工智能和高性能計算等領域的飛速發(fā)展，對集成電路的集成度和性能要求日益苛刻。為在有限空間內實現(xiàn)更多的功能堆疊，Package on Package (POP) 堆疊封裝技術已成為gao端處理器、移動芯片組等產品的shou選封裝形式。
POP封裝通過垂直互連將邏輯芯片和存儲芯片等不同功能的封裝體堆疊在一起，極大地節(jié)省了PCB板空間。然而，這種三維堆疊結構也帶來了新的可靠性挑戰(zhàn)。堆疊接口處焊球的機械強度直接決定了整個組件的結構完整性和長期可靠性。在運輸、跌落、熱循環(huán)等應力下，焊點若存在缺陷或強度不足，極易導致連接失效，造成設備功能異常。
因此，對POP封裝接口進行精確的推力測試（Shear Test）是確保其質量和可靠性的關鍵環(huán)節(jié)。本文科準測控小編將詳細探討POP推力測試的測試原理、相關標準、推薦儀器及詳細操作流程，為相關行業(yè)的質量控制和可靠性評估提供專業(yè)參考。
一、測試原理
POP封裝推力測試，通常采用焊球剪切測試（Ball Shear Test） 的原理。其核心目的是測量將上層封裝體（PoP top）與下層封裝體（PoP bottom）相互連接的焊球從焊盤上剪切下來所需的最大力值。
二、測試標準
JEDEC JESD22-B117A： 《球柵陣列（BGA）封裝的焊球剪切測試標準》
該標準雖然針對BGA封裝制定，但其測試方法、工具定義、速度要求、高度設定和數(shù)據處理方式wan全適用于POP封裝的焊球剪切測試，是業(yè)界gong認的權wei依據。
標準中對剪切工具、剪切高度、剪切速度、數(shù)據采集等關鍵參數(shù)均有明確規(guī)定。
三、推薦測試儀器
1、Alpha W260推拉力測試機
Alpha W260 推拉力測試機核心特點：
1、高精度力值測量：采用高分辨率力值傳感器，量程可達260N，分辨率高達0.001N，能夠精確捕捉微小的力值變化，確保數(shù)據準確可靠。
2、超高定位精度：配備精密的X-Y-Z三軸移動平臺和光學導航系統(tǒng)，定位精度可達±1μm。這對于精確對準微小的POP焊球（間距可能小至0.4mm或0.35mm）至關重要。
3、強大的軟件功能：內置專業(yè)測試軟件，可輕松設置測試參數(shù)（速度、高度、目標力值等），自動完成測試并實時顯示、記錄和保存“力-位移"曲線。軟件支持自動計算和結果判定，極大提高測試效率。
4、豐富的夾具選配：提供多種規(guī)格的剪切工具、芯片固定夾具和定制化治具，能夠穩(wěn)定固定各種尺寸的POP封裝樣品，防止測試過程中發(fā)生滑動或傾斜，保證測試結果的重復性。
5、符合國際標準：儀器設計和軟件算法嚴格遵循JEDEC等國際標準，確保測試流程的規(guī)范性和結果的quan威性。
四、測試流程
步驟一、樣品制備
從PCBA上取下待測的POP封裝樣品，或直接使用未組裝的上層POP封裝（用于測試其底部焊球的強度）。
必要時，使用適當?shù)膴A具或封裝膠將下層封裝牢固地固定在測試平臺上，確保測試時樣品不發(fā)生任何移動。
步驟二、儀器設置
安裝工具：選擇合適的剪切工具并安裝在測頭上。
設置參數(shù)：在軟件中設置測試參數(shù)。
剪切高度：根據標準，設置為焊球實測高度的25% - 50%。
剪切速度：根據標準建議，通常設置為100μm/s至500μm/s之間的恒定速度。
返回高度：設置測試完成后工具的返回位置。
力傳感器校準：確保力值測量的準確性。
步驟三、對位與調試
通過顯微鏡或高倍率CCD攝像頭，移動X-Y平臺，將剪切工具精確對準目標焊球的側面。
精細調整Z軸高度，使工具jian端準確位于預設的剪切高度。
可先進行單點測試調試，確認對位和參數(shù)設置無誤。
步驟四、執(zhí)行測試
啟動測試程序，設備將自動完成：移動工具至起始位置 -> 按設定速度水平推進 -> 接觸并剪切焊球 -> 記錄全過程力值數(shù)據 -> 工具返回。
測試完成后，軟件自動計算并顯示最大剪切力值。
步驟五、結果分析
數(shù)據記錄：記錄每個焊球的峰值推力力值（單位：克力gf或牛頓N）。
斷裂模式分析：觀察焊球剪切后的斷裂面。
韌性斷裂：斷裂發(fā)生在焊球內部，斷面呈延展性變形，通常表明焊接良好。
脆性斷裂：斷裂發(fā)生在焊球與焊盤的界面（IMC層），斷面平整，通常表明界面結合弱，可能存在焊接問題。
統(tǒng)計評估：對同一批次的多個樣品或多個焊點進行測試，進行統(tǒng)計分析，以評估生產過程的穩(wěn)定性和一致性。
步驟六、生成報告
使用儀器軟件自動生成測試報告，內容包括測試條件、每個測點的力值數(shù)據、統(tǒng)計結果（平均值、最大值、最小值、CPK等）以及力-位移曲線。
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