Alpha W260推拉力测试机在SAW滤波器封装焊点强度中的应用研究

在当今飞速发展的无线通信、物联网和智能手机领域，声表面波（SAW）滤波器作为射频前端模块的核心器件，其性能与可靠性直接决定了通信质量。随着5G技术的普及，SAW器件正朝着更小尺寸、更高频率和更高可靠性的方向发展。圆片级封装（WLP）技术因其能够实现超小型化、低成本和高性能，已成为SAW器件主流的先进封装形式。

然而，WLP工艺中的焊点（Bump）作为连接芯片与外部电路的唯一机械和电气通道，其焊接质量至关重要。焊点存在虚焊、冷焊、空洞或强度不足等问题，将直接导致器件失效，影响整机产品的寿命与可靠性。因此，对SAW圆片级封装焊点进行精确的机械强度测试，是保障产品质量、优化封装工艺不可或缺的关键环节。

本文科准测控小编将重点介绍利用Alpha W260推拉力测试仪进行SAW圆片级封装焊点剪切力测试的原理、遵循的标准、仪器要求以及详细操作流程，为相关领域的工程师和质量控制人员提供一套完整、专业的解决方案。

一、测试原理

焊点剪切测试（Shear Test）是评估焊点机械强度的经典方法。其基本原理是：使用一个高度精确、平行于基板表面的剪切工具，以恒定的速度推向单个焊点，直至焊点发生断裂（破裂或脱落）。仪器实时记录整个过程中施加的力值，并捕捉其最大值，该最大值即为该焊点的剪切强度。

通过分析力-位移曲线和焊点断裂后的形态（界面断裂、焊料本身断裂或混合断裂），可以综合判断焊点的焊接质量、结合强度以及潜在的工艺缺陷（如IMC层过厚、焊接不良等）。

二、测试标准

JEDEC JESD22-B117A： 《球焊剪切测试标准》（Shear Test Method for Ball Bonds）。该标准详细规定了针对焊球、凸点等焊点的剪切测试方法，包括设备精度要求、工具选择、测试速度、剪切高度设定以及数据报告要求等，是微电子封装强度测试的权威指导文件。

关键参数要求（基于JESD22-B117A）：

A、测试工具：剪切工具必须坚硬、平坦且平行于基板表面，其接触面应光滑以避免切入焊点。

B、剪切高度：工具接触基板的高度（Standoff）是核心参数。通常要求工具底面与基板表面的距离（H）为焊点高度（h）的 15% - 25% 。此举旨在确保力作用于焊点本体而非其根部，从而获得真实的焊料强度。

公式： H ≈ (0.15 ~ 0.25) * h

C、测试速度：标准推荐范围为 100 μm/s 至 1000 μm/s。常见选择为200-500 μm/s，具体速度需根据焊料材质和工艺确定，并在报告中注明。

三、 测试仪器

1、Alpha W260推拉力测试仪

仪器核心特点：

a、高精度力传感器：可选配不同量程的高精度传感器（如2kgf、50kgf），确保微小焊点（如Cu Pillar、Solder Bump）的力值测量准确无误。

b、超高定位精度：配备高性能光学显微镜和高精度移动平台，支持微米级的精确对位，确保剪切工具能准确对准待测焊点。

c、智能控制系统：全触控屏操作，软件可预先设置测试参数（速度、剪切高度、目标位置等），并自动执行测试，消除人为操作误差。

d、数据与分析：自动记录每次测试的峰值力值（剪切强度），并生成力-位移曲线。内置统计分析功能，可计算平均值、标准差、CPK等，一键生成测试报告。

e、丰富的工具套件：提供多种规格的剪切工具和夹具，以满足不同尺寸和间距的焊点测试需求，完美适配SAW圆片级封装的密集阵列焊点。

四、测试流程

1、样品制备

将完成圆片级封装的SAW晶圆或切割后的单个芯片，固定在专用夹具上，确保待测面水平且稳固无松动。

2、仪器设置

安装工具：选择尺寸合适的剪切工具并安装到传感器上。工具宽度应大于焊点直径但小于相邻焊点间距，以避免干涉。

3、选择传感器：根据焊点的预估剪切力值，选择合适的力传感器量程（通常SAW焊点选择0.5kgf或2kgf传感器）。

4、参数设置：在软件中设置测试速度（如500 μm/s）、剪切高度（根据焊点高度计算并设置）、测试位置等。

5、对位与校准

通过显微镜和移动平台，将剪切工具精确移动至第一个待测焊点旁边。

确保工具底面与样品基板表面平行。

精确设定Z轴零点（工具刚好接触基板表面），然后根据计算公式将工具抬升至目标剪切高度（H）。

6、执行测试

确认参数无误后，启动测试程序。工具将以设定速度水平推向焊点，直至将其推脱。

仪器自动保存最大剪切力值和整个力-位移曲线。

7、结果分析与报告

重复步骤3-4，对同一批次的多个焊点（通常至少15-20个有效数据）进行测试。

观察每次测试后焊点的断裂模式（可通过显微镜观察），并记录。

测试完成后，软件将自动生成统计报告，包括平均值、最小值、最大值、标准差和CPK过程能力指数，全面评估该批焊点的强度一致性与可靠性。

将力值数据与断裂模式结合分析，为工艺改进提供方向（例如，力值低且多为界面断裂，可能预示焊接工艺存在问题）。

以上就是小编介绍的有关于SAW圆片级封装焊点测试的相关内容了，希望可以给大家带来帮助。如果您还对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感兴趣，欢迎关注我们，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。

审核编辑 黄宇