精品啪啪一级免费视频 铜柱凸点测试全解析：推拉力测试仪在半导体封装中的应用与优化

随着物联网、人工智能和5G通信等新兴技术的快速发展，电子元器件正朝着更轻、更小、更高性能的方向演进。在这一背景下，铜柱凸点(Copper Pillar Bump, CPB)技术作为先进封装互连方案，因其独te的结构和优异的性能而备受关注。

本文科准测控小编将介绍铜柱凸点的结构特点、制备工艺，并重点探讨了使用Alpha W260推拉力测试仪等设备进行可靠性测试的原理、标准及流程，为行业同仁提供全面的技术参考和应用指导。

一、铜柱凸点技术原理

1、基本结构与工作原理

铜柱凸点由铜柱和焊帽两部分组成，通过电镀工艺制备而成。其工作原理是通过铜柱提供机械支撑和电/热传导路径，焊帽则在回流焊过程中熔化形成冶金连接。与传统C4焊球相比，CPB具有以下优势：

a、更高的互连密度：可实现20-150μm的细节距

b、优异的导热导电性能：铜的热导率(401W/m·K)远高于传统焊料

c、更强的机械可靠性：铜的屈服强度显著高于焊料合金

d、更好的抗电迁移性能：电流塞积区域远离焊料帽

2、与传统C4凸点的对比

二、测试相关标准

铜柱凸点的可靠性评估主要参考以下标准：

JESD22-A104：温度循环测试标准

JESD22-A101：稳态温度湿度偏压测试

JESD22-B105：焊球剪切测试方法

IPC-9701：表面贴装焊点可靠性测试

MIL-STD-883：微电子器件测试方法标准

三、测试仪器和工具

1、Alpha W260推拉力测试仪

A、设备介绍

Alpha-W260自动推拉力测试机用于为微电子引线键合后引线焊接强度测试、焊点与基板表面粘接力测试及其失效分析领域的专用动态测试仪器，常见的测试有晶片推力、金球推力、金线拉力等，采用高速力值采集系统。根据测试需要更换相对应的测试模组,系统自动识别模组，并自由切换量程。

B、推刀

C、常用工装夹具

2、万能材料试验机搭配定制工装（用于拉脱试验）

四、测试流程

1、剪切测试流程

剪切测试用于评估铜柱凸点的抗剪切能力，模拟封装过程中或服役期间可能受到的机械应力。

步骤1、测试前准备

A、样品制备

采用电镀法制备铜柱凸点样品，确保凸点高度、直径和焊帽厚度符合设计要求。

使用光学显微镜或激光共聚焦显微镜测量凸点高度（H），并记录初始形貌。

若需热老化或电迁移预处理，按相应标准（如JESD22-A104、JESD22-A101）进行。

B、设备校准

检查Alpha W260推拉力测试仪的传感器精度，确保力值误差≤±1%。

安装合适的剪切夹具，调整测试平台水平度，避免偏载影响测试结果。

步骤2、测试参数设置

剪切速度：50–200 μm/s（推荐100 μm/s，确保准静态加载）。

剪切高度：设定为凸点高度的 20–25%（如凸点高度80 μm，则剪切高度16–20 μm）。

剪切方向：平行于芯片表面，确保剪切刀口与凸点接触面垂直。

终止条件：剪切力下降至峰值的80%时自动停止，或位移达到设定阈值（如50 μm）。

步骤3、测试步骤

将样品固定在测试平台上，确保芯片与基板无松动。

调整剪切刀口位置，使其对准凸点侧壁（非焊帽部分）。

启动测试程序，记录 剪切力-位移曲线，并保存最大剪切力（F_max）。

重复测试至少 20个凸点，确保数据统计有效性。

步骤四、数据分析

剪切强度计算：

失效模式分析（SEM/EDS观察）：

界面断裂（UBM/Cu柱界面失效）

焊料断裂（焊帽处断裂）

混合断裂（部分界面+部分焊料断裂）

2、拉脱测试流程

拉脱测试用于评估铜柱凸点的 垂直结合强度，模拟封装剥离或热应力导致的界面分层风险。

步骤1、测试前准备

步骤2、样品固定

使用专用真空吸盘或胶粘夹具固定芯片，确保受力方向垂直于基板。

若测试回流焊后样品，需确保焊点wan全凝固，避免高温软化影响数据。

步骤3、拉脱夹具选择

采用平头圆柱夹具（直径略大于凸点），确保均匀施力。

对于微小凸点（<50 μm），可使用环氧树脂包埋法增强固定。

步骤4、测试参数设置

加载速度：10–50 μm/s（避免动态冲击效应）。

终止条件：力值下降至峰值的70%，或位移超过凸点高度2倍。

步骤5、测试步骤

调整拉脱夹具，使其与凸点顶部接触（轻微预压，避免初始间隙）。

启动测试，记录 拉力-位移曲线，保存最大拉脱力（F_pull）。

重复测试 15–20个凸点，排除异常值（如夹具滑动导致的失效）。

步骤6、数据分析

界面结合强度：

失效模式分类：

IMC层断裂（Cu₆Sn₅/Cu界面脆性断裂）

焊料内聚失效（焊帽内部断裂）

UBM剥离（金属化层与芯片分层）

以上就是小编介绍的有关于先进封装铜柱凸点互连技术及可靠性测试相关内容了，希望可以给大家带来帮助！如果您还想了解更多BGA封装料件焊点的可靠性测试方法、视频和操作步骤，推拉力测试机怎么使用视频和图解，使用步骤及注意事项、作业指导书，原理、怎么校准和使用方法视频，推拉力测试仪操作规范、使用方法和测试视频 ，焊接强度测试仪使用方法和键合拉力测试仪等问题，欢迎您关注我们，也可以给我们私信和留言，【科准测控】小编将持续为大家分享推拉力测试机在锂电池电阻、晶圆、硅晶片、IC半导体、BGA元件焊点、ALMP封装、微电子封装、LED封装、TO封装等领域应用中可能遇到的问题及解决方案。