隨著電子封裝技術向高密度、微型化方向發展，底部端子陶瓷封裝(BTC)器件因其優異的散熱性能和緊湊的結構設計，在功率電子、汽車電子等領域得到廣泛應用。然而，大尺寸陶瓷BTC器件由于陶瓷與PCB基板間熱膨脹系數(CTE)失配顯著，在溫度循環載荷下焊點極易產生疲勞失效，嚴重影響器件可靠性。

科準測控團隊針對這一關鍵技術問題，采用Alpha W260推拉力測試機系統開展焊點力學性能評估與失效機理研究，為優化封裝設計、提高產品可靠性提供數據支撐。本研究結合國際標準測試方法，建立了完整的焊點強度測試流程與失效分析方案，對推動大尺寸陶瓷BTC器件的工程應用具有重要意義。

一、焊點失效分析原理

1、熱機械疲勞理論：

陶瓷BTC器件焊點失效主要源于熱循環過程中的應力應變累積。陶瓷材料(CTE≈6-8ppm/℃)與FR-4基板(CTE≈16-18ppm/℃)的熱膨脹差異導致溫度變化時產生剪切應變，其大小可通過2、Engelmaier模型計算：

γ = (Δα·ΔT·L)/(2h)

其中Δα為CTE差異，ΔT為溫度變化范圍，L為芯片到中性點距離，h為焊點高度。

3、界面斷裂力學：

焊點失效模式通常表現為：

界面失效(IMC層斷裂)

焊料本體斷裂

混合型失效

通過推拉力測試可定量評估界面結合強度，結合斷口形貌分析確定失效機理。

二、測試標準依據

1、國際標準

JESD22-B117A：半導體器件焊球剪切測試標準

IPC-9701：表面貼裝焊點可靠性測試方法

MIL-STD-883 Method 2019：微電子器件鍵合強度測試

2、關鍵參數要求：

| 參數 | 標準值 | 備注 |

|------|--------|------|

| 測試速度 | 100-500μm/s | JESD22推薦 |

| 剪切高度 | 焊球高度25-50% | 避免基板干擾 |

| 最小樣本量 | 15pcs/條件 | 統計學有效性 |

三、測試儀器配置

1、Alpha W260推拉力測試機

Alpha W260推拉力測試機是專為微電子封裝可靠性測試設計的高精度設備，特別適合半導體芯片鍵合強度的測試需求：

1、設備特點

高精度：全量程采用自主研發的高精度數據采集系統，確保測試數據的準確性。

功能性：支持多種測試模式，如晶片推力測試、金球推力測試、金線拉力測試以及剪切力測試等。

操作便捷：配備專用軟件，操作簡單，支持多種數據輸出格式，能夠wan美匹配工廠的SPC網絡系統。

2、多功能測試能力

支持拉力/剪切/推力測試

模塊化設計靈活配置

3、智能化操作

自動數據采集

SPC統計分析

一鍵報告生成

4、安全可靠設計

獨立安全限位

自動模組識別

防誤撞保護

5、夾具系統

多種規格的剪切工具（適用于不同尺寸焊球）

鉤型拉力夾具

定制化夾具解決方案

四、測試分析流程

1、樣品制備

選擇代表性BTC器件(典型尺寸10×10mm)

采用回流焊工藝(SAC305焊料)組裝至FR-4基板

X-ray檢測確認無空洞缺陷(要求<5%)

2、測試程序

3、關鍵步驟

使用激光測高儀精確控制刀頭間隙(±10μm)

采用三點支撐夾具消除基板變形影響

每組測試至少20個有效數據點

4、數據分析

計算平均剪切力、標準偏差

Weibull分布分析(形狀參數β>3表示脆性失效)

SEM/EDS分析失效界面成分

五、典型結果與討論

某7×7mm陶瓷BTC器件測試數據：

結果表明：

高溫下強度下降32.4%，符合Arrhenius關系

斷口形貌顯示界面處存在過厚的Cu6Sn5 IMC層(>5μm)

優化建議：控制回流時間在60-90s，峰值溫度245±5℃

以上就是小編介紹的有關于大尺寸陶瓷BTC器件焊點失效分析標準與方法的相關內容了，希望可以給大家帶來幫助。如果您還對推拉力測試機怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項、作業指導書，原理、怎么校準和使用方法視頻，推拉力測試儀操作規范、使用方法和測試視頻，焊接強度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題感興趣，歡迎關注我們，也可以給我們私信和留言。【科準測控】小編將持續為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領域應用中可能遇到的問題及解決方案。