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芯片剪切强度检测

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发布时间：2025-04-19 01:08:20 更新时间：2025-04-18 01:08:21

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

芯片剪切强度检测的重要性

在半导体制造和封装过程中，芯片剪切强度是衡量芯片与基板（如引线框架、基板或封装材料）之间粘接可靠性的关键指标。随着电子产品向微型化、高密度化方向发展，芯片尺寸不断缩小，封装工艺的复杂性显著增加，确保芯片与基板连接的机械稳定性变得尤为重要。剪切强度检测能够评估芯片在受到外力作用时是否会发生脱落或断裂，从而避免因粘接失效导致的电路功能异常或设备损坏。这一检测项目广泛应用于汽车电子、航空航天、消费电子等领域，是芯片封装质量控制的核心环节之一。

检测项目

芯片剪切强度检测的主要项目包括：
1. 材料粘接强度：评估芯片与基板之间粘接层的机械性能；
2. 失效模式分析：分析剪切测试后芯片脱落的位置（如界面剥离、胶层断裂等）；
3. 工艺参数优化：通过不同工艺条件下的测试结果对比，优化封装工艺参数；
4. 长期可靠性验证：结合老化试验后重复检测，评估粘接耐久性。

检测仪器

常用的检测设备包括：
- 万能材料试验机：配备高精度力传感器和位移控制系统，支持多种测试模式；
- 芯片剪切力测试仪：专为微小芯片设计，具备微牛级分辨率；
- 光学显微镜或扫描电子显微镜（SEM）：用于失效界面的微观形貌分析；
- 数据采集与分析软件：实时记录力-位移曲线并生成检测报告。

检测方法

典型的检测流程如下：
1. 样品制备：将待测芯片固定在基板上，确保测试区域无污染；
2. 参数设置：根据芯片尺寸和标准要求设定加载速度（通常为0.1-1 mm/min）、剪切角度（一般为0°-15°）；
3. 测试执行：通过推刀或楔形工具对芯片边缘施加垂直力，直至粘接失效；
4. 数据记录：采集最大剪切力值，计算单位面积上的剪切强度（MPa）；
5. 结果分析：结合力-位移曲线和失效模式判断粘接质量。

检测标准

主要依据以下国际和行业标准：
- JEDEC JESD22-B117：针对半导体器件的剪切强度测试方法；
- MIL-STD-883H Method 2019.7：军用级微电子器件机械强度测试规范；
- GB/T 4937-2012：中国国家标准中关于半导体器件的机械和环境试验方法；
- IPC-9701A：电子组装件机械性能测试指南，适用于先进封装技术。