隨著智能手機、汽車電子、通信、高性能計算及物聯網設備向小型化、高集成度發展，SiP封裝（System in Package，係統級封裝）的應用越來越廣泛。SiP通過封裝與互連技術，將多顆芯片及部分無源器件集成在一個封裝係統中，但芯片數量和互連結構增加後，芯片貼裝、鍵合線、倒裝凸點及BGA焊球等位置也麵臨機械連接可靠性問題。

 

那麽，SiP封裝可靠性如何測試？SiP需要做哪些推拉力測試？本文TIKTOK色情版下载測控小編從SiP封裝結構出發，介紹其主要機械連接及常見失效問題，並重點解析Die Shear芯片剪切、Wire Pull鍵合線拉力、Bump Shear凸點剪切和Ball Shear焊球剪切以及Alpha-W260自動推拉力測試機測試方法。

 

一、SiP封裝是什麽？

SiP全稱System in Package，即係統級封裝。通過封裝與互連技術，將兩顆或多顆不同功能的芯片以及其他必要器件集成在一個封裝體內，形成能夠實現一定係統功能的封裝產品。

SiP內部可以集成處理器、存儲器、射頻芯片、電源管理芯片、MEMS器件以及電阻、電容等不同器件，具體組成取決於產品設計。

 

二、SiP封裝有哪些機械連接結構？

1. 芯片貼裝連接（Die Attach）

SiP內部通常集成多顆裸芯片，不同芯片可以采用不同方式安裝在封裝基板上。

對於采用Die Attach方式安裝的芯片，需要重點關注芯片與粘接/焊接層、焊接層與封裝基板之間的機械結合狀態；

如果采用Flip Chip結構，則需要關注芯片底部的焊料凸點、銅柱凸點等倒裝互連結構；

2. 鍵合線連接（Wire Bond）

對於采用Wire Bond結構的SiP，其機械連接主要集中在芯片焊盤—鍵合線—基板焊盤這一互連路徑。

3. 倒裝凸點連接（Flip Chip）

如果SiP內部芯片采用Flip Chip倒裝方式，則芯片底部會通過大量微小凸點與封裝基板連接。

根據具體封裝工藝，可采用焊料凸點、銅柱凸點等結構。

4. 芯片堆疊連接

部分SiP為了進一步提高封裝密度，會采用多芯片堆疊結構。

這種情況下，除了底層芯片與基板之間的連接，還需要關注芯片與芯片之間的粘接、焊接及相關互連結構。

5. BGA焊球連接

采用BGA外部互連的SiP，其封裝基板底部會排列大量焊球。

這些焊球用於後續實現SiP封裝 → BGA焊球 → PCB之間的板級連接。

因此，BGA焊球也是SiP機械可靠性測試中比較典型的測試對象。

 

三、SiP封裝可靠性如何測試？

由於SiP內部可能同時存在多種封裝技術，其機械失效位置也多樣，應選擇對應的測試方法：

1. SiP芯片貼裝失效——Die Shear芯片剪切測試

如果SiP內部芯片與封裝基板之間的貼裝工藝存在異常，可能出現界麵分離、粘接層破壞、焊接層失效或芯片脫落等問題。針對這類結構，可以進行Die Shear芯片剪切測試。 

測試方法：將SiP樣品或相應封裝半成品固定在測試平台上，選擇與芯片尺寸匹配的推刀。

推刀移動至芯片側麵，在規定位置沿平行於基板方向加載，直至芯片或連接區域發生失效。

測試過程中記錄：最大剪切力、力—位移曲線及失效狀態。測試完成後，還需要觀察芯片和基板表麵的殘留情況，進一步判斷破壞發生在芯片貼裝材料內部還是相關連接界麵。

2. SiP鍵合線失效——Wire Pull鍵合線拉力測試

對於采用Wire Bond結構的SiP，鍵合線數量可能較多，並且不同芯片之間的線徑、線弧高度及鍵合位置也可能存在差異。如果鍵合工藝異常，可能出現線弧斷裂、第一鍵合點脫離、第二鍵合點脫離、焊盤相關破壞等情況。針對這類連接，可采用Wire Pull鍵合線拉力測試。 

測試方法：將拉鉤移動至目標鍵合線下方，在規定位置向上加載，直至鍵合線或鍵合區域發生失效。設備記錄最大拉力，同時根據斷裂位置進行失效模式分析。判斷到底是線斷了，還是鍵合點發生了脫離。

3. SiP倒裝凸點失效——Bump Shear凸點剪切測試

如果SiP內部部分芯片采用Flip Chip倒裝結構，則芯片與封裝基板之間還存在大量微小凸點。

這些凸點可能出現焊料破壞、界麵分離、UBM相關失效或焊盤剝離等問題。針對可進行單凸點機械測試的樣品，可以采用Bump Shear凸點剪切測試。 

測試方法：使用微型推刀對準目標凸點，在設定剪切高度下沿水平方向加載，直至凸點發生破壞。測試後結合最大剪切力 + 力—位移曲線 + 凸點殘留狀態分析單顆倒裝凸點的機械連接質量。

4. SiP BGA焊球失效——Ball Shear焊球剪切測試

對於采用BGA作為外部互連結構的SiP，底部焊球在製造和後續裝聯過程中可能出現焊料破壞、界麵分離、焊盤剝離或焊球脫落等問題。針對單顆BGA焊球，可以進行Ball Shear焊球剪切測試。 

測試方法：推刀移動至目標焊球側麵，在規定剪切高度下沿水平方向加載，直至焊球發生失效，並記錄最大剪切力及力—位移曲線。

如果SiP底部具有規則排列的大量BGA焊球，還可以進一步建立焊球測試矩陣。例如：A1 → A2 → A3 → B1 → B2 → B3……設備按照預設位置連續完成Ball Shear測試，同時將每個位置與對應測試結果進行記錄。這樣更適合分析SiP底部中心、邊緣、角部等不同區域焊球的機械強度及一致性。

 

四、SiP推拉力測試可以參考哪些標準？

由於SiP並不是一種結構固定的單一封裝，因此實際測試通常需要根據具體互連結構、測試項目以及產品技術要求選擇相應的試驗方法。

例如，半導體封裝機械強度測試中常涉及以下標準或試驗方法：

1、MIL-STD-883 Method 2019《Die Shear Strength》

主要涉及微電子器件芯片剪切強度測試，可用於Die Shear相關測試參考。

2、MIL-STD-883 Method 2011《Bond Strength (Destructive Bond Pull Test)》

涉及鍵合強度破壞性拉力測試，可用於Wire Pull等鍵合可靠性測試參考。

3、JEDEC JESD22-B116《Wire Bond Shear Test Method》

針對線鍵合結構的剪切測試方法，適用於相應鍵合結構的機械強度評價。

4、JEDEC JESD22-B117《Solder Ball Shear》

針對焊球剪切測試，可作為BGA焊球及適用焊料凸點剪切測試的方法參考。

 

以上就是TIKTOK色情版下载測控小編為您介紹的SiP係統級封裝結構、常見機械失效問題及推拉力測試方法。SiP並不是一種結構完全固定的封裝形式，因此其可靠性測試也需要根據具體產品確定。如果您有關於SiP推拉力測試、SiP芯片剪切、SiP金線拉力、SiP焊球剪切、Bump Shear、Ball Shear或Alpha-W260自動推拉力測試機選型等方麵的疑問和測試需求，歡迎聯係TIKTOK色情版下载測控，獲取免費的專業技術支持。