GB/T 35005-2018
基本信息
标准号： GB/T 35005-2018
中文名称：集成电路倒装焊试验方法
标准类别：国家标准(GB)
标准状态：现行
出版语种：简体中文
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标准分类号
关联标准
出版信息
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标准简介
GB/T 35005-2018 集成电路倒装焊试验方法
GB/T35005-2018
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标准内容
ICS_31.200
中华人民共和国国家标准
GB/T35005—2018
集成电路倒装焊试验方法
Test methods for flip chip integrated circuits2018-03-15发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-08-01实施
GB/T35005—2018
规范性引用文件
术语和定义
试验方法
芯片凸点共面性检测
凸点剪切力测试
倒装芯片剪切力测试
倒装芯片拉脱力测试··
X射线检测
超声检测
-E量量
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草GB/T35005—2018
请注意本文件某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出本标准由全国半导体器件标准化技术委员会（SAC/TC78)归口。本标准起草单位：中国航天科技集团公司第九研究院第七七二研究所。本标准主要起草人：林鹏荣、谢东、黄颖卓、姜学明、文惠东、吕晓瑞、姚全斌、练滨浩、林建京、何卫、高硕、张威。
-iiiKAoNniKAca
1范围
集成电路倒装焊试验方法
GB/T35005—2018
本标准规定了倒装焊集成电路封装工艺中凸点共面性，凸点剪切力，芯片剪切拉脱力、焊点缺陷底部填充缺陷等方面相关的物理试验方法。本标准适用于陶瓷封装或塑料封装的倒装焊单片集成电路。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GJB548B一2009微电子器件试验方法和程序3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
通过印刷焊料、化学涂镀、蒸镀焊料、电镀焊料、钉头焊料或放置焊球等方法制备出具有一定尺寸的球形或方形的焊点。
凸点下金属化层underbumpmetallization；UBM为了实现焊料与焊盘之间的有效互连，在焊盘表面沉积的金属过渡层。3.3
倒装焊flipchip
将带凸点的芯片倒装，通过焊料直接与基板实现互连的一种工艺技术。3.4
基准平面
seatingplane
由三个焊球顶点形成的平面，具有到植球面最大的垂直距离，并且这三个顶点形成的三角形应包含器件的重心。
共面性
deviationfrom coplanarity
芯片上各凸点和所建立的基准平面之间的距离。3.6
拉力pull force
施加于芯片垂直于器件表面并离开该表面的力3.7
固定夹具
clamping fixture
在凸点剪切、芯片剪切、芯片拉脱试验期间，固定器件的夹具1
iiiKAoNiKAca
GB/T35005—2018
pullspeed
拉力速度
拉力装置在以垂直于器件平面的方向上拉起芯片时的速率。3.9
ball extrusion
凸点挤压
在实际剪切试验过程中由于一些因素，如剪切力不合适，或不正确的剪切选择，造成凸点变形。3.10
剪切高度sheartoolstandoff
基板或芯片表面和剪切工具刀头间的距离（见图7）。3.11
剪切速度
shearspeed
剪切工具在剪切凸点或芯片时的移动速率。3.12
超声检测ultrasonicinspection产生如同超声扫描（US）或C-SCAN、激光扫描声学显微镜（SLAM)或C-模式扫描声学显微镜（C-SAM)那样可以提供灰度输出的高频超声显像（成像）。4试验方法
芯片凸点共面性检测
4.1.1目的
本试验的自的是通过光学测量实现倒装焊直径不大于80m凸点的共面性无损检测。4.1.2设备
设备应有能力测量规定的允许公差范围内的芯片凸点共面性。设备测量准确度应优于士3um。4.1.3程序
共面性可以采用最高三点法或最小二乘法进行测量，按如下程序：器件水平放置，凸点朝上，确保不会损伤凸点；a）
测量每一个凸点顶点到芯片表面距离，测量时不允许对器件施加外力；c)
建立基准平面。包含最高三点法、最小二乘法两种方法：最高三点法：由最高的三个凸点顶点形成的平面，其中基准平面应包含器件重心：如图1所示：
2）最小二乘法：由所有凸点顶点通过最小二乘法拟合形成的平面。进行共面性计算：
1）最高三点法：测量每个焊球顶点和基准平面之间的距离，其最大测量差值就是共面值（见图2）；
2）最小二乘法：测量每个焊球顶点和基准平面之间的距离，其中基准平面上方最大距离与基准平面下方最大距离之和就是共面值（见图3）。2
iiiKAoNhikAca
基准平面
基准平面
4.1.4失效判据
基准平面
共面性
图2凸点的共面性示意图（最高三点法）共面性=L.1max+L2mx
图3凸点的共面性示意图（最小二乘法）除另有规定外，凸点的共面性大于35μm时，则视为不合格。4.1.5说明
GB/T35005—2018
若与本方法中4.1.3和4.1.4的规定不同，则在采购文件或详细规范中应规定下述内容；a）所采用方法；
失效判据。
iiiKAoNhikAca
GB/T35005—2018
凸点剪切力测试
4.2.1目的
本试验的目的是通过破坏性剪切测试评估倒装焊直径不大于80um凸点的抗剪切能力4.2.2设备
剪切力测试设备应使用校准的负载单元或传感器。设备的最大负载能力应不小于凸点最大剪切力的1.1倍，剪切工具的受力面宽度应达到凸点直径1.1倍以上，设备应能提供并记录施加于凸点的剪切力，也应能对负载提供规定的移动速率。4.2.3程序
4.2.3.1安装
在试验设备上安装剪切工具和试验样品，使凸点可以被平行于芯片表面的剪切工具剪切，如图4所示。应小心安放芯片而不对凸点造成损伤，且不使芯片变形，凸点
图4安装示意图
样品制备
在试验前，采用金相显微镜对凸点进行检查，保证它们的形状完好，无助焊剂残留或其他污染物。受剪切试验设备的限制，受试凸点邻近的凸点（和在剪切工具行进路径上）有可能需要先从样品上移去。如果邻近的凸点需要去除，则凸点的残留物高度应足够低，以保证剪切工具在行进过程中不会碰触到残留的凸点。图5是典型用于剪切试验的受试样品。A
iiKAoNhiKAca
4.2.3.3凸点剪切
剪切工具
4.2.3.3.1
试验前清除的凸点
图5剪切示意图
剪切工具和剪切方向
试验后的凸点
剪切工具应由坚硬的刚性材料、陶瓷或其他非易弯曲的材料构成。GB/T35005—2018
根据受试凸点的尺寸选择合适的剪切工具，剪切工具应和芯片表面成90°土5°。将剪切工具和凸点对齐，使其可以接触凸点的一侧。最好使用可移动的试验台和工具台进行对齐，并使移动平面垂直于负载方向。应特别注意，在试验安装中不应碰触到进行试验的凸点。由于频繁使用会造成剪切工具磨损：从而影响试验结果。如果剪切工具有明显的磨损，如图6所示，则应替换。
工具端头磨损
图6剪切工具磨损示意图
4.2.3.3.2剪切高度
剪切力和失效模式受剪切工具高度的影响。为保证试验结果的有效性，应对任何检验批进行相同条件的剪切试验，剪切工具高度设置应一致。剪切高度不低于凸点高度的10%，剪切示意图如图7所示。5
GB/T35005—2018
4.2.3.3.3剪切速度
剪切方向
剪切工具
凸点直径
凸点剪切示意图
凸点剪切过程中应保持恒定速率，直到剪切力下降到最大值的25%以下，或直到剪切工具的移动距离超过凸点直径。
剪切试验的速度一般为0.1mm/s~0.8mm/s。4.2.3.3.4剪切力
试验数据应包括凸点剪切力的最大值，最小值，平均值以及标准偏差。完成足够的数据测量后，应建立有代表性的基于平均值和标准偏差的失效判据。凸点剪切力数值应满足应用条件所要求的最小值。4.2.4失效判据
凸点剪切共有4种失效模式（见表1），模式1和2为合格失效模式.模式3和4为不合格失效模式般情况下，使用独立的光学系统来评估失效模式，如果出现比较低的凸点剪切力值或多种失效模式，应对断裂面进行详细的检查，一般使用金相显微镜在500倍及更高倍数下进行观察。表1凸点剪切失效模式
延性失效
在焊料内部的凸点断裂
典型示例
4.2.5说明
UBM拾起
凸点抬起
界面破裂
表1（续）
UBM和凸点一起拾起，
抬起的UBM有可能包括
碎裂的基材
凸点从UBM上表面
起，UBM表面没有被焊
料/金属间化合物所彻底
覆盖.UBM的顶面暴露
破裂发生在焊料/金属间
化合物界面或金属间化
合物/基板界面。界面间
的破裂可能沿整个UBM
延伸，或在失效模式中占
有关采购文件或详细规范中应规定以下内容：典型示例
GB/T35005—2018
UBM在基材处分离起UBM包括碎裂基材100%界面破裂
明显的失效模式
工具接触界面破裂处
凸点最小剪切力可按“最小凸点剪切力值一焊盘面积×凸点焊料抗剪切强度”方法进行计算；a)
试验的芯片数和凸点数；
数据记录要求。
4.3倒装芯片剪切力测试
本试验的目的是测试底部填充前芯片与基板之间的剪切强度，或测量底部填充后对芯片所加力的大小，观察在该力下产生的失效类型，判定器件是否接收4.3.2设备
测试设备应使用校准的负载单元或传感器，设备的最大负载能力应足以把芯片从固定位置上分离7
GB/T350052018下载标准就来标准下载网
或大于规定的最小剪切力的2倍。设备准确度应达到满刻度的土5%。设备应能提供并记录施加于芯片的剪切力，也应能对负载提供规定的移动速率。4.3.3程序
4.3.3.1安装
在试验设备上安装剪切工具和试验样品，剪切工具正好在位于基板之上的位置与芯片接触，在垂直于芯片或基板的一个边界并平行于基板的方向上施加外力，使芯片可以被平行于器件表面的剪切工具剪切，如图8所示。应小心安放器件以免对芯片造成损伤。对于某些类型的封装，由于封装结构会妨碍芯片的剪切力测试，当规定要采用本试验方法时，需要采用有效的化学或物理方法将妨碍部分去除，但不得破坏芯片倒装区和填充区。剪切力和失效模式受剪切速度、剪切高度以及器件存储时间的影响。为保证试验结果的有效性，应对任何检验批进行相同条件的剪切试验，如剪切速度、剪切高度等都应一致。剪切工具
图8芯片剪切示意图
夹具应防止器件在轴向上移动，保证剪切方向与基板的表面平行，并且不损伤芯片，不使基板变形图9给出了夹具的示例，可使用其他工具替代夹具。夹具应和机器保持刚性连接，移动和变形应最小化，避免对器件产生谐振激励。对长方形芯片，应从与芯片长边垂直的方尚施加应力夹爪
工作台
图9芯片剪切固定夹具示意图
剪切工具应由坚硬的刚性材料、陶瓷或其他非易弯曲的材料构成。剪切工具应和器件底面成90°士5°。把剪切工具和芯片对齐，使其可以接触芯片的一侧。应保证剪切工具在行进时不会接触基板。8
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中华人民共和国国家标准
GB/T35005—2018
集成电路倒装焊试验方法
Test methods for flip chip integrated circuits2018-03-15发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-08-01实施
GB/T35005—2018
规范性引用文件
术语和定义
试验方法
芯片凸点共面性检测
凸点剪切力测试
倒装芯片剪切力测试
倒装芯片拉脱力测试··
X射线检测
超声检测
-E量量
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草GB/T35005—2018
请注意本文件某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出本标准由全国半导体器件标准化技术委员会（SAC/TC78)归口。本标准起草单位：中国航天科技集团公司第九研究院第七七二研究所。本标准主要起草人：林鹏荣、谢东、黄颖卓、姜学明、文惠东、吕晓瑞、姚全斌、练滨浩、林建京、何卫、高硕、张威。
-iiiKAoNniKAca
1范围
集成电路倒装焊试验方法
GB/T35005—2018
本标准规定了倒装焊集成电路封装工艺中凸点共面性，凸点剪切力，芯片剪切拉脱力、焊点缺陷底部填充缺陷等方面相关的物理试验方法。本标准适用于陶瓷封装或塑料封装的倒装焊单片集成电路。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GJB548B一2009微电子器件试验方法和程序3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
通过印刷焊料、化学涂镀、蒸镀焊料、电镀焊料、钉头焊料或放置焊球等方法制备出具有一定尺寸的球形或方形的焊点。
凸点下金属化层underbumpmetallization；UBM为了实现焊料与焊盘之间的有效互连，在焊盘表面沉积的金属过渡层。3.3
倒装焊flipchip
将带凸点的芯片倒装，通过焊料直接与基板实现互连的一种工艺技术。3.4
基准平面
seatingplane
由三个焊球顶点形成的平面，具有到植球面最大的垂直距离，并且这三个顶点形成的三角形应包含器件的重心。
共面性
deviationfrom coplanarity
芯片上各凸点和所建立的基准平面之间的距离。3.6
拉力pull force
施加于芯片垂直于器件表面并离开该表面的力3.7
固定夹具
clamping fixture
在凸点剪切、芯片剪切、芯片拉脱试验期间，固定器件的夹具1
iiiKAoNiKAca
GB/T35005—2018
pullspeed
拉力速度
拉力装置在以垂直于器件平面的方向上拉起芯片时的速率。3.9
ball extrusion
凸点挤压
在实际剪切试验过程中由于一些因素，如剪切力不合适，或不正确的剪切选择，造成凸点变形。3.10
剪切高度sheartoolstandoff
基板或芯片表面和剪切工具刀头间的距离（见图7）。3.11
剪切速度
shearspeed
剪切工具在剪切凸点或芯片时的移动速率。3.12
超声检测ultrasonicinspection产生如同超声扫描（US）或C-SCAN、激光扫描声学显微镜（SLAM)或C-模式扫描声学显微镜（C-SAM)那样可以提供灰度输出的高频超声显像（成像）。4试验方法
芯片凸点共面性检测
4.1.1目的
本试验的自的是通过光学测量实现倒装焊直径不大于80m凸点的共面性无损检测。4.1.2设备
设备应有能力测量规定的允许公差范围内的芯片凸点共面性。设备测量准确度应优于士3um。4.1.3程序
共面性可以采用最高三点法或最小二乘法进行测量，按如下程序：器件水平放置，凸点朝上，确保不会损伤凸点；a）
测量每一个凸点顶点到芯片表面距离，测量时不允许对器件施加外力；c)
建立基准平面。包含最高三点法、最小二乘法两种方法：最高三点法：由最高的三个凸点顶点形成的平面，其中基准平面应包含器件重心：如图1所示：
2）最小二乘法：由所有凸点顶点通过最小二乘法拟合形成的平面。进行共面性计算：
1）最高三点法：测量每个焊球顶点和基准平面之间的距离，其最大测量差值就是共面值（见图2）；
2）最小二乘法：测量每个焊球顶点和基准平面之间的距离，其中基准平面上方最大距离与基准平面下方最大距离之和就是共面值（见图3）。2
iiiKAoNhikAca
基准平面
基准平面
4.1.4失效判据
基准平面
共面性
图2凸点的共面性示意图（最高三点法）共面性=L.1max+L2mx
图3凸点的共面性示意图（最小二乘法）除另有规定外，凸点的共面性大于35μm时，则视为不合格。4.1.5说明
GB/T35005—2018
若与本方法中4.1.3和4.1.4的规定不同，则在采购文件或详细规范中应规定下述内容；a）所采用方法；
失效判据。
iiiKAoNhikAca
GB/T35005—2018
凸点剪切力测试
4.2.1目的
本试验的目的是通过破坏性剪切测试评估倒装焊直径不大于80um凸点的抗剪切能力4.2.2设备
剪切力测试设备应使用校准的负载单元或传感器。设备的最大负载能力应不小于凸点最大剪切力的1.1倍，剪切工具的受力面宽度应达到凸点直径1.1倍以上，设备应能提供并记录施加于凸点的剪切力，也应能对负载提供规定的移动速率。4.2.3程序
4.2.3.1安装
在试验设备上安装剪切工具和试验样品，使凸点可以被平行于芯片表面的剪切工具剪切，如图4所示。应小心安放芯片而不对凸点造成损伤，且不使芯片变形，凸点
图4安装示意图
样品制备
在试验前，采用金相显微镜对凸点进行检查，保证它们的形状完好，无助焊剂残留或其他污染物。受剪切试验设备的限制，受试凸点邻近的凸点（和在剪切工具行进路径上）有可能需要先从样品上移去。如果邻近的凸点需要去除，则凸点的残留物高度应足够低，以保证剪切工具在行进过程中不会碰触到残留的凸点。图5是典型用于剪切试验的受试样品。A
iiKAoNhiKAca
4.2.3.3凸点剪切
剪切工具
4.2.3.3.1
试验前清除的凸点
图5剪切示意图
剪切工具和剪切方向
试验后的凸点
剪切工具应由坚硬的刚性材料、陶瓷或其他非易弯曲的材料构成。GB/T35005—2018
根据受试凸点的尺寸选择合适的剪切工具，剪切工具应和芯片表面成90°土5°。将剪切工具和凸点对齐，使其可以接触凸点的一侧。最好使用可移动的试验台和工具台进行对齐，并使移动平面垂直于负载方向。应特别注意，在试验安装中不应碰触到进行试验的凸点。由于频繁使用会造成剪切工具磨损：从而影响试验结果。如果剪切工具有明显的磨损，如图6所示，则应替换。
工具端头磨损
图6剪切工具磨损示意图
4.2.3.3.2剪切高度
剪切力和失效模式受剪切工具高度的影响。为保证试验结果的有效性，应对任何检验批进行相同条件的剪切试验，剪切工具高度设置应一致。剪切高度不低于凸点高度的10%，剪切示意图如图7所示。5
GB/T35005—2018
4.2.3.3.3剪切速度
剪切方向
剪切工具
凸点直径
凸点剪切示意图
凸点剪切过程中应保持恒定速率，直到剪切力下降到最大值的25%以下，或直到剪切工具的移动距离超过凸点直径。
剪切试验的速度一般为0.1mm/s~0.8mm/s。4.2.3.3.4剪切力
试验数据应包括凸点剪切力的最大值，最小值，平均值以及标准偏差。完成足够的数据测量后，应建立有代表性的基于平均值和标准偏差的失效判据。凸点剪切力数值应满足应用条件所要求的最小值。4.2.4失效判据
凸点剪切共有4种失效模式（见表1），模式1和2为合格失效模式.模式3和4为不合格失效模式般情况下，使用独立的光学系统来评估失效模式，如果出现比较低的凸点剪切力值或多种失效模式，应对断裂面进行详细的检查，一般使用金相显微镜在500倍及更高倍数下进行观察。表1凸点剪切失效模式
延性失效
在焊料内部的凸点断裂
典型示例
4.2.5说明
UBM拾起
凸点抬起
界面破裂
表1（续）
UBM和凸点一起拾起，
抬起的UBM有可能包括
碎裂的基材
凸点从UBM上表面
起，UBM表面没有被焊
料/金属间化合物所彻底
覆盖.UBM的顶面暴露
破裂发生在焊料/金属间
化合物界面或金属间化
合物/基板界面。界面间
的破裂可能沿整个UBM
延伸，或在失效模式中占
有关采购文件或详细规范中应规定以下内容：典型示例
GB/T35005—2018
UBM在基材处分离起UBM包括碎裂基材100%界面破裂
明显的失效模式
工具接触界面破裂处
凸点最小剪切力可按“最小凸点剪切力值一焊盘面积×凸点焊料抗剪切强度”方法进行计算；a)
试验的芯片数和凸点数；
数据记录要求。
4.3倒装芯片剪切力测试
本试验的目的是测试底部填充前芯片与基板之间的剪切强度，或测量底部填充后对芯片所加力的大小，观察在该力下产生的失效类型，判定器件是否接收4.3.2设备
测试设备应使用校准的负载单元或传感器，设备的最大负载能力应足以把芯片从固定位置上分离7
GB/T350052018下载标准就来标准下载网
或大于规定的最小剪切力的2倍。设备准确度应达到满刻度的土5%。设备应能提供并记录施加于芯片的剪切力，也应能对负载提供规定的移动速率。4.3.3程序
4.3.3.1安装
在试验设备上安装剪切工具和试验样品，剪切工具正好在位于基板之上的位置与芯片接触，在垂直于芯片或基板的一个边界并平行于基板的方向上施加外力，使芯片可以被平行于器件表面的剪切工具剪切，如图8所示。应小心安放器件以免对芯片造成损伤。对于某些类型的封装，由于封装结构会妨碍芯片的剪切力测试，当规定要采用本试验方法时，需要采用有效的化学或物理方法将妨碍部分去除，但不得破坏芯片倒装区和填充区。剪切力和失效模式受剪切速度、剪切高度以及器件存储时间的影响。为保证试验结果的有效性，应对任何检验批进行相同条件的剪切试验，如剪切速度、剪切高度等都应一致。剪切工具
图8芯片剪切示意图
夹具应防止器件在轴向上移动，保证剪切方向与基板的表面平行，并且不损伤芯片，不使基板变形图9给出了夹具的示例，可使用其他工具替代夹具。夹具应和机器保持刚性连接，移动和变形应最小化，避免对器件产生谐振激励。对长方形芯片，应从与芯片长边垂直的方尚施加应力夹爪
工作台
图9芯片剪切固定夹具示意图
剪切工具应由坚硬的刚性材料、陶瓷或其他非易弯曲的材料构成。剪切工具应和器件底面成90°士5°。把剪切工具和芯片对齐，使其可以接触芯片的一侧。应保证剪切工具在行进时不会接触基板。8
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。