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纳米银烧结互连层剪切强度试验

因您的需求、实验方案、检测样品、测试过程不同,相应的参考标准请咨询在线工程师!

文章概述:纳米银烧结互连层剪切强度试验专注于评估电子封装中纳米银烧结互连结构的力学可靠性。核心检测对象为烧结层的剪切强度,关键项目包括最大剪切载荷、破坏模式和界面结合强度。试验涉及量化互连层在热机械应力下的抗剪能力,参数涵盖剪切强度值(单位:MPa)、屈服点和应变分布,以验证其在高温、高湿环境下的耐久性和失效机理,确保电子器件互连结构的长期稳定性。

检测项目

力学性能检测:

  • 剪切强度:最大载荷值(MPa),屈服强度(≥120MPa,参照ASTM F1044)
  • 拉伸强度:抗拉强度(Rm≥150MPa),断裂伸长率(A%≥5)
  • 硬度检测:维氏硬度(HV0.1≥60),微硬度分布偏差(±5%)
热性能检测:
  • 热膨胀系数:CTE值(ppm/℃),匹配度偏差(≤10%)
  • 热导率:导热系数(W/m·K≥200),热阻稳定性(ΔR≤0.01K/W)
  • 热循环稳定性:循环次数(≥1000次),失效温度阈值(℃)
电性能检测:
  • 电导率:体积电导率(%IACS≥80),接触电阻(mΩ·mm²≤0.5)
  • 绝缘电阻:表面绝缘值(GΩ≥1),介电强度(kV/mm≥10)
  • 电迁移速率:电流密度阈值(A/cm²≥1E6),失效时间(小时)
微观结构分析:
  • 晶粒尺寸:平均粒径(nm≤50),分布均匀性(偏差≤5%)
  • 孔隙率:空隙占比(vol%≤2),空洞分布密度(个/mm²≤100)
  • 界面结合状态:结合层厚度(μm),缺陷评级(参照ISO 14966)
环境可靠性测试:
  • 湿热老化:湿度暴露(85%RH/85℃),剪切强度衰减率(≤10%)
  • 盐雾腐蚀:腐蚀速率(mg/cm²/year≤0.1),表面退化等级
  • 氧化稳定性:氧化层厚度(nm≤10),重量变化(mg/cm²≤0.01)
粘附强度测试:
  • 界面粘接力:剥离强度(N/mm≥15),结合能(J/m²)
  • 表面能:润湿角(°≤30),粘附功(mJ/m²)
  • 涂层完整性:裂纹扩展长度(μm),分层阈值(MPa)
残余应力分析:
  • 应力分布:最大残余应力(MPa≤50),梯度变化率
  • 应变映射:局部应变值(%),弹性模量偏差(GPa±5)
  • 松弛行为:应力松弛率(%/hour≤0.5),蠕变速率
蠕变行为评估:
  • 高温蠕变:蠕变应变(%≤1),断裂时间(小时)
  • 载荷持久性:持久强度(MPa),位移速率(mm/s)
  • 疲劳寿命:循环次数(≥1E6),S-N曲线参数
界面特性检测:
  • 元素扩散:扩散层厚度(nm),浓度梯度(at%/μm)
  • 化学反应层:化合物厚度(nm≤20),相变温度(℃)
  • 润湿性:接触角变化(Δ°≤5),界面能(mN/m)
几何尺寸控制:
  • 层厚精度:厚度偏差(μm±1),均匀性(CV≤3%)
  • 表面粗糙度:Ra值(nm≤50),轮廓偏差
  • 形状公差:边缘直线度(μm/m),平面度(μm)

检测范围

1. 高银含量纳米银烧结层: 银含量≥90wt%,重点检测高温剪切强度衰退和微观空洞对失效模式的影响

2. 低银含量纳米银烧结层: 银含量≤70wt%,侧重界面结合弱化和电导率稳定性在循环载荷下的变化

3. 铜基板互连层: 铜基板厚度0.1-1mm,检测重点为热膨胀失配导致的剪切裂纹扩展和界面扩散

4. 陶瓷基板互连层: Al₂O₃或AlN基板,重点评估高温环境下的热机械应力耐受性和绝缘性能衰减

5. 聚合物基板互连层: FR-4或PI基材,检测重点包括湿热老化后的粘附强度损失和介电特性变化

6. 硅芯片互连层: 硅基厚度≤200μm,侧重微尺度剪切破坏机制和电迁移引起的界面退化

7. 多层堆叠互连结构: 堆叠层数≥3,检测重点为层间剪切强度分布和累积残余应力对可靠性的影响

8. 柔性电子互连层: 可弯曲基板,重点测试弯曲疲劳下的剪切强度保持率和裂纹起始阈值

9. 高温应用互连层: 工作温度≥150℃,侧重热循环蠕变行为和氧化导致的强度退化

10. 微电子封装互连点: 焊点尺寸≤100μm,检测重点为微小尺度剪切力精度和破坏模式分类

检测方法

国际标准:

  • ASTM F1044-22 金属材料层间剪切强度试验方法
  • ISO 14577-1:2022 仪器化压痕试验方法
  • JESD22-B111 电子器件剪切强度测试
  • IEC 60749-25 半导体器件机械剪切试验
  • ASTM E384-22 材料显微硬度测试
国家标准:
  • GB/T 6396-2023 复合层压材料剪切性能试验
  • GB/T 228.1-2021 金属材料拉伸试验
  • GB/T 10125-2021 人工气氛腐蚀试验盐雾试验
  • GB/T 4338-2022 金属材料高温拉伸试验
  • GB/T 16535-2023 电子显微分析方法通则
方法差异说明:ASTM F1044规定剪切加载速率为1mm/min,而GB/T 6396采用0.5mm/min,导致应变速率差异;ISO 14577-1压痕深度控制在100nm内,GB/T 16535允许偏差±20nm;JESD22-B111要求恒温控制,GB/T 4338扩展高温范围至800℃。

检测设备

1. 电子万能试验机: INSTRON 5967型(载荷范围0.01kN-50kN,精度±0.2%)

2. 扫描电子显微镜: JEOL JSM-7800F型(分辨率0.8nm,加速电压0.1-30kV)

3. 热分析仪: NETZSCH STA 449F3型(温度范围-150℃-1650℃,精度±0.1℃)

4. 电导率测试仪: KEITHLEY 2450型(测量范围0.01μS/m-100MS/m,精度±0.5%)

5. X射线衍射仪: BRUKER D8 ADVANCE型(角度范围5°-90°,步进0.001°)

6. 纳米压痕仪: HYSITRON TI 980型(载荷范围1μN-10N,位移分辨率0.01nm)

7. 环境试验箱: ESPEC PL-3J型(温度范围-70℃-180℃,湿度控制10-98%RH)

8. 激光共聚焦显微镜: OLYMPUS LEXT OLS5000型(纵向分辨率1nm,横向0.12μm)

9. 原子力显微镜: BRUKER Dimension Icon型(扫描范围100μm×100μm,力分辨率1pN)

10. 热像仪: FLIR T1020型(热灵敏度≤0.03℃,分辨率1024×768)

11. 盐雾腐蚀箱: Q-FOG CCT1100型(喷雾量1-2ml/h·80cm²,温度控制±1℃)

12. 疲劳试验机: MTS Landmark型(频率范围0.001-100Hz,载荷±50kN)

13. 光谱分析仪: THERMO SCIENTIFIC ARL 4460型(检测限0.001%,波长范围165-800nm)

14. 表面轮廓仪: TENCOR P-16+型(测量高度0.1nm-1mm,精度±0.5%)

15. 蠕变试验机: SHIMADZU AGX-V型(温度范围室温-1000℃,应变分辨率0.1μm)

北京中科光析科学技术研究所【简称:中析研究所】

报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期:7~15工作日,可加急。

资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试:支持定制化试验方案。

售后:报告终身可查,工程师1v1服务。

纳米银烧结互连层剪切强度试验
中析研究所

北京中科光析科学技术研究所(简称中析研究所),隶属于北京前沿科学技术研究院,为集体所有制单位,是以科研检测为主的科学技术研究机构。中析研究所坚持基础研究与应用研究并重、应用研究和技术转化相结合,发展为以“任务带学科”为主要特色的综合性研究所。经国家有关部门批准,成为第三方分析测试技术服务单位,旗下实验室机构获得CMA资质认证。开展了研发设计、分析检测、试验验证、共性加工、信息及知识产权等服务,为科技型企业创新提供公共服务。本所得到政府创新基金的支持,被评为国家高新技术企业。

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