隨著電子設(shè)備向輕、薄、短、小方向發(fā)展，球柵陣列（BGA）封裝因其高密度、高可靠性等優(yōu)勢，在航空航天、數(shù)字通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，BGA連接器的植球工藝質(zhì)量直接影響其焊接可靠性和長期穩(wěn)定性，因此，對焊球的力學(xué)性能（拉脫力、剪切力）進(jìn)行精準(zhǔn)測試至關(guān)重要。

本文科準(zhǔn)測控小編將系統(tǒng)梳理BGA植球工藝的關(guān)鍵影響因素，并結(jié)合Alpha W260推拉力測試機(jī)，詳細(xì)介紹焊球力學(xué)性能的測試原理、標(biāo)準(zhǔn)、儀器及操作流程，為相關(guān)行業(yè)提供技術(shù)參考。

一、植球工藝原理

1、熱植球工藝

原理：通過回流焊加熱使錫球熔化，與焊盤形成冶金結(jié)合。

工藝流程：

焊盤清潔→ 2. 涂覆助焊膏 → 3. 錫球投放 → 4. 回流焊接 → 5. 焊點檢測

2、激光植球工藝

原理：利用高能激光瞬間熔化錫球，并通過氣壓噴射至焊盤。

工藝流程：

錫球分選→ 2. 激光熔融 → 3. 氣壓噴射 → 4. 快速冷卻

二、 植球工藝影響因素

1、 設(shè)計因素

鍍層：推薦鍍金（≤0.8μm）或鍍錫，避免虛焊。

阻焊設(shè)計：采用鍍鎳隔離或塑膠過盈配合，防止焊料爬升。

焊盤尺寸：焊盤直徑應(yīng)略小于錫球直徑（如0.3mm錫球?qū)?yīng)0.25mm焊盤）。

2、熱植球工藝參數(shù)

3、激光植球工藝參數(shù)

激光功率：無鉛焊料> 有鉛焊料

氣壓調(diào)節(jié)：錫球越大，所需氣壓越高

噴嘴距離：影響焊球落點精度

三、焊球力學(xué)性能測試標(biāo)準(zhǔn)

1、拉脫力測試（垂直方向）

標(biāo)準(zhǔn)：

0.3mm錫球 ≥ 0.49N

0.5mm錫球 ≥ 1.23N

失效判定：焊球與焊盤界面斷裂，而非膠水層失效。

2、剪切力測試（水平方向）

標(biāo)準(zhǔn)：

0.3mm錫球 ≥ 0.98N

0.5mm錫球 ≥ 1.96N

失效判定：焊球沿焊盤剪切脫落，無焊盤剝離。

四、測試儀器

1、Alpha W260推拉力測試機(jī)

A、設(shè)備介紹

Alpha-W260自動推拉力測試機(jī)用于為微電子引線鍵合后引線焊接強(qiáng)度測試、焊點與基板表面粘接力測試及其失效分析領(lǐng)域的專用動態(tài)測試儀器，常見的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等，采用高速力值采集系統(tǒng)。根據(jù)測試需要更換相對應(yīng)的測試模組,系統(tǒng)自動識別模組，并自由切換量程。

B、推刀

C、常用工裝夾具

2、KZ-68SC-05XY高精度拉力試驗機(jī)

注：搭配定制工裝夾具，進(jìn)行拉脫力測試

四、測試流程

步驟一、拉脫力測試

1、樣品固定

將BGA樣品置于真空吸附平臺

2、參數(shù)設(shè)置

測試模式：垂直拉伸

測試速度：0.5mm/s（ISO 04805標(biāo)準(zhǔn)）

終止條件：力值下降≥30%峰值或位移超限（通常1mm）

采樣頻率：1000Hz

3、執(zhí)行測試

啟動測試程序，以恒定速度垂直上拉

實時監(jiān)測力-位移曲線

當(dāng)焊球脫落或力值驟降時自動停止

4、數(shù)據(jù)采集

記錄峰值力值（Fmax）、斷裂位移（Dmax）

導(dǎo)出CSV格式原始數(shù)據(jù)（含時間-力值-位移）

5、失效分析

合格判定：

斷裂面位于焊球/焊盤界面

力值≥標(biāo)準(zhǔn)要求（如0.3mm焊球≥0.49N）

異常處理：

若斷裂發(fā)生在膠層，需重新調(diào)整焊膏用量

出現(xiàn)焊盤剝離則判定為基材不良

6、注意事項

環(huán)境溫度需保持23±2℃，濕度40-60%RH

同一焊球不可重復(fù)測試（需更換測試點位）

步驟二、剪切力測試

1. 測試前準(zhǔn)備

推刀對準(zhǔn)：

使用標(biāo)準(zhǔn)高度塊校準(zhǔn)剪切刀與平臺平行度（≤0.01mm）

確認(rèn)刀口鋒利度（刃口半徑≤5μm）

參數(shù)預(yù)設(shè)：

剪切高度：焊球高度×（1/3~1/2），通常50-100μm

剪切速度：0.2mm/s（JESD22-B117A標(biāo)準(zhǔn)）

剪切角度：0°（刀面與焊盤完全平行）
2. 測試步驟

樣品定位：

將BGA側(cè)置于測試平臺

通過千分尺調(diào)整平臺高度，使目標(biāo)焊球中心與刀口對齊

刀具逼近：

以0.1mm/s慢速接近焊球

當(dāng)接觸力達(dá)到0.01N時停止，此時Z軸坐標(biāo)歸零

執(zhí)行剪切：

啟動水平推進(jìn)程序

實時監(jiān)測剪切力曲線（

當(dāng)力值降至峰值10%時自動停止

數(shù)據(jù)分析：

記錄最大剪切力（Fshear）、剪切位移（Dshear）

計算剪切強(qiáng)度：τ=Fshear/（π×r2），r為焊球半徑

3. 失效模式
   

4. 關(guān)鍵控制點

剪切后需用顯微鏡（100×）檢查焊盤殘留

每測試50次需校驗刀具磨損情況

不同直徑焊球需更換對應(yīng)刀口寬度（刀口寬=1.2×焊球直徑）

垂直拉拔：速度0.5mm/s，記錄峰值力值。

數(shù)據(jù)分析：檢查斷裂面，確認(rèn)是否為有效數(shù)據(jù)。

以上就是小編介紹的有關(guān)BGA連接器植球工藝研究及焊球力學(xué)性能測試分析相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭?！如果您還想了解更多BGA封裝料件焊點的可靠性測試方法、視頻和操作步驟，推拉力測試機(jī)怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項、作業(yè)指導(dǎo)書，原理、怎么校準(zhǔn)和使用方法視頻，推拉力測試儀操作規(guī)范、使用方法和測試視頻，焊接強(qiáng)度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題，歡迎您關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言，【科準(zhǔn)測控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測試機(jī)在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方案。

審核編輯 黃宇