BGA焊球剪切強(qiáng)度測試手冊：設(shè)備選擇與數(shù)據(jù)分析全指南

在現(xiàn)代電子制造行業(yè)中，球柵陣列（BGA）封裝因其高密度、高性能的特點(diǎn)，已成為集成電路封裝的主流技術(shù)之一。然而，隨著電子產(chǎn)品向小型化、多功能化發(fā)展，BGA焊點(diǎn)的可靠性問題日益凸顯，尤其是在SMT（表面貼裝技術(shù)）工藝中，焊球與器件本體的結(jié)合強(qiáng)度直接影響產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，常常出現(xiàn)BGA焊球在焊接或使用階段發(fā)生開裂的情況，而經(jīng)過排查后發(fā)現(xiàn)，這些問題并非由SMT工藝缺陷導(dǎo)致，而是源于BGA封裝時的置球不良。如何提前發(fā)現(xiàn)并規(guī)避此類風(fēng)險？BGA焊球剪切強(qiáng)度測試成為了關(guān)鍵的質(zhì)量控制手段。該測試通過測量焊球的機(jī)械強(qiáng)度，并結(jié)合破壞模式分析，能夠有效評估焊點(diǎn)的可靠性，從而優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低失效風(fēng)險。

作為專業(yè)的力學(xué)設(shè)備供應(yīng)商，科準(zhǔn)測控小編深知BGA焊點(diǎn)可靠性對電子制造的重要性。我們致力于為客戶提供高精度的測試方案，幫助優(yōu)化工藝參數(shù)，提升產(chǎn)品良率。本文將從測試原理、標(biāo)準(zhǔn)要求、設(shè)備選型及操作流程等方面，詳細(xì)介紹BGA焊球剪切強(qiáng)度測試的關(guān)鍵要點(diǎn)，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)更高效、更可靠的電子封裝制造。

一、測試目的

評估BGA焊錫球的機(jī)械強(qiáng)度和可靠性，確保其在后續(xù)SMT工藝或使用中不易失效。

檢測置球工藝質(zhì)量（如焊球與器件本體的結(jié)合強(qiáng)度），避免因置球不良導(dǎo)致的開裂問題。

分析焊點(diǎn)失效模式（界面斷裂、球體斷裂、基板剝離等），為工藝改進(jìn)提供依據(jù)。

二、測試原理

通過機(jī)械推桿（撞錘）對BGA焊球施加平行于基板的剪切力，直至焊球斷裂或剝離，記錄最大剪切力。通過破壞界面分析失效模式，判斷焊球與基板或器件本體的結(jié)合質(zhì)量。

三、測試標(biāo)準(zhǔn)

JEDEC標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-B117（《BGA Ball Shear Test Method》）

規(guī)定剪切方向、推桿高度、速度等參數(shù)。

要求剪切后統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析（如剔除低于“平均值-3σ”的異常值）。

四、測試儀器

推薦設(shè)備：Alpha W260推拉力測試機(jī)

可兼容BGA焊球、金絲/鋁絲鍵合強(qiáng)度測試。

2、產(chǎn)品特點(diǎn)

高精度測量：采用24Bit超高分辨率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保測試數(shù)據(jù)的高精度、高重復(fù)性和高再現(xiàn)性。

多功能測試：支持推力、拉力、剪切力等多種測試模式，適用于多種封裝形式和測試需求。

智能化操作：配備搖桿操作和X、Y軸自動工作臺，簡化了測試流程，提高了測試效率。

安全設(shè)計：每個工位均設(shè)有獨(dú)立安全高度和限速，有效防止誤操作對設(shè)備和樣品的損壞。

模塊化設(shè)計：能夠自動識別并更換不同量程的測試模組，適應(yīng)不同產(chǎn)品的測試需求。

五、測試流程

1、樣品準(zhǔn)備

確保BGA樣品清潔，無氧化或污染。

固定樣品于測試平臺，使焊球水平朝向推桿。

2、參數(shù)設(shè)置

推桿高度：距基板高度 >50μm且 <焊球高度的25%。

推桿寬度：與焊球直徑匹配（通常為球徑的80%~100%）。

剪切速度：100μm/s（標(biāo)準(zhǔn)推薦）。

3、執(zhí)行測試

推桿勻速推進(jìn)，直至焊球剪切失效，儀器自動記錄最大剪切力（單位：N或gf）。

4、數(shù)據(jù)分析

計算所有焊球的平均剪切力及標(biāo)準(zhǔn)偏差，剔除低于“平均值-3σ”的異常數(shù)據(jù)。

驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：參考行業(yè)規(guī)范或客戶要求（如最小剪切力閾值）。

5、失效模式分析

理想破壞：焊球本體斷裂（表明焊球強(qiáng)度>界面結(jié)合力）。

不良破壞：

界面斷裂（焊球與基板/器件分離）→ 置球工藝不良（如潤濕性差）。

基板銅層剝離→ 基板鍍層或材料問題。

6. 關(guān)鍵注意事項(xiàng)

推桿對齊：確保剪切方向嚴(yán)格垂直于置球方向，避免側(cè)向力干擾。

高度控制：推桿過高會導(dǎo)致剪切力偏小，過低可能損傷基板。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計：需測試足夠樣本（如每BGA至少5~10球）以提高可信度。

環(huán)境條件：溫濕度可能影響焊球塑性，建議在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境（如25±5℃）下測試。

7. 應(yīng)用場景

工藝驗(yàn)證：新BGA封裝或置球工藝的可靠性評估。

來料檢驗(yàn)：BGA器件上機(jī)前的質(zhì)量篩查。

失效分析：針對SMT焊接后BGA失效的根因分析。

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