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柔性电路和微电子组件的扭转测试

IPC TM-650

挑战

移动电子设备的小型化推动了柔性印刷电路 (FPC) 的快速采用——这种轻质、薄且可弯曲的互连解决方案在紧凑型和可穿戴电子设备中越来越优于刚性 PCB。柔性电子显示屏的出现进一步扩展了这一趋势，实现了全新的产品形态，其中电路本身必须在其整个使用寿命期间承受反复的弯曲、扭转和挠曲。

由于这些技术仍相对较新，对于许多材料和组件组合，FPC 子组件在扭转负载下的机械可靠性尚未得到充分表征。了解扭转力如何在 FPC 面板上施加，以及组件布局模式、布线和基板材料如何影响扭转性能，对于开发 FPC 在使用和组装过程中承受实际扭转和旋转力的产品的 OEM 厂商至关重要。

我们的解决方案

Torsion Add-On 3.0 - Torsion Add-On 3.0 可安装在 6800 系列万能材料试验系统上，以实现 FPC 面板和微电子组件的扭转测试。该插件能够以精确、受控的旋转角度扭转试样，使工程师能够评估扭转刚度、失效时的最大扭矩以及整个测试过程中旋转角度与扭矩之间的关系。

夹持 - 气动侧动拉伸夹具可将 FPC 面板牢固地固定在正确的扭转测试位置。气动驱动为试样提供一致、可重复的夹紧力，避免了手动夹持的变异性，这对于确保夹持条件不影响扭转结果至关重要。

循环扭转测试 - 除了单次循环扭转失效测试外，还可以设置循环扭转测试来评估 FPC 面板在反复扭转下的耐久性，模拟柔性电路在成品中经历成千上万次开合或弯曲循环的实际负载。

软件 - Bluehill® Universal 软件用于创建和运行扭转测试方法（包括单次循环和循环配置），并捕获关键结果，如失效扭矩、旋转角度和扭矩-角度曲线。TestCam 视频模块可用于捕获扭转过程的实时同步视频，以便对失效位置和模式进行视觉分析。

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无论您是正在为柔性印刷电路开发新的扭转测试程序，还是需要帮助配置循环扭转测试以进行耐久性评估，我们的团队都可以帮助您确定适合您的组件和测试要求的正确设置。

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印刷电路板弯曲测试

AEC-Q200-005A | IPC TM-650 | ASTM F3147-15

挑战

在 PCB 基板上进行电子封装（包括 BGA、QFN 和 CSP）的表面贴装和通孔贴装会显著影响成品组件的机械可靠性。高密度组件布局以及组装过程中的热应力和机械应力增加了翘曲、开裂以及组件与基板之间接点失效的风险。

当电子封装安装在 PCB 的两侧时，对电路板及其互连的机械要求甚至更高，且失效后果更为严重。包括 AEC-Q200-005A（汽车电子委员会）、IPC TM-650 和 ASTM F3147-15 在内的标准要求对成品 PCB 进行测试，以表征表面贴装组件在组装过程中的弯曲、挠曲和拉伸后的端子失效情况。成品中已组装组件的 PCB 发生机械失效会直接影响设备的电气性能，并给 OEM 厂商带来显著的可靠性和保修风险。

我们的解决方案

测试系统 - 英斯特朗 6800 系列单立柱和双立柱台式系统专为满足各种力值的 PCB 弯曲测试而设计。3400 系列也非常适合 PCB 弯曲测试应用。

软件 - 英斯特朗 Bluehill® Universal 软件提供了从原始测试数据中确定弯曲应力、弯曲强度和最大力所需的计算工具。预置且可定制的测试方法简化了不同 PCB 尺寸和配置的设置，测试结果可以按支持 AEC-Q200-005A、IPC TM-650 和 ASTM F3147-15 合规性文档的格式进行报告。

弯曲夹具 - 英斯特朗 2810-400 系列弯曲夹具可配置各种压头半径，以适应不同的 PCB 厚度和尺寸。对于小型化 PCB，可提供微型 3 点和 4 点弯曲夹具，在保持适用标准所需的精确跨距控制的同时，为小尺寸电路板测试提供所需的精度。

3 点弯曲在电路板的单点施加集中应力，而 4 点弯曲在跨距内更均匀地分布弯矩，从而可以根据测试目标和标准要求评估不同的失效模式和位置。

Instron three-point bend fixture applying a load to a printed circuit board specimen during PCB bend testing

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无论您是准备建立新的 PCB 弯曲测试程序，还是希望提高现有程序的准确性和重复性，我们的团队都能帮助您针对您的电路板和标准确定合适的夹具配置、跨距设置和系统配置。

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电子封装芯片剪切测试

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电子封装芯片剪切测试

IPC TM-650 | MIL-STD-883E | AEC-Q200-006A | ASTM F1269-13

挑战

芯片剪切测试是评估电子封装中芯片与基板之间所用导电胶机械可靠性的关键步骤。随着制造商开发出新型各向同性导电胶配方以提高其相对于传统材料的剪切强度，芯片剪切测试可提供所需的定量数据，用于比较配方、验证新设计并了解粘合界面处发生的失效模式。

随着电子封装不断向小型化和薄型化发展，芯片剪切测试面临的挑战也日益加剧。随着组件尺寸持续缩小，在日益小型化的目标组件上精确放置剪切探针所需的精度也随之提高 —— 且剪切测试涉及的力也相应变小，这对载荷测量精度和夹具设计提出了更高要求。剪切后失效分析也是评估过程的重要组成部分，需要对芯片-基板界面的失效模式进行清晰的视觉记录。

我们的解决方案

测试系统 - 芯片剪切测试可在 Instron 6800 系列单立柱或双立柱台式系统上进行，该系统可提供对小型化组件进行精确芯片剪切测试所需的小力值测量能力和精密横梁控制。

软件 - Bluehill® Universal 软件用于创建和运行芯片剪切测试方法，其结果包括最大剪切力和力-位移曲线，可用于分析和报告。测试方法可以保存并重复用于多个试样，以确保测试方案的一致性和可重复性。

TestCam 视频集成 - 为了对芯片剪切过程和剪切后失效模式进行视觉记录，TestCam(在新标签页中打开) 可捕捉与 Bluehill Universal 中的力-位移数据同步的高帧率视频。这使工程师能够准确观察芯片-基板界面失效发生的具体方式和位置 —— 在定量测试结果的基础上支持详细的失效分析。

端子强度剪切夹具 - 由我们的定制解决方案小组开发的 Instron 端子强度剪切夹具 (CP122690)(在新标签页中打开) 专为已组装 PCB 上的表面贴装组件的芯片剪切和端子强度测试而设计。该夹具由两个关键部分组成：

可调节 PCB 固定装置 —— 适用于各种尺寸的电路板，在测试过程中将 PCB 牢牢固定在位，防止可能影响结果准确性的移动。
带有探针定位功能的线性导轨 —— 允许操作员将剪切探针精确地对准目标组件的中心，确保无论组件在电路板上的位置如何，都能正确施加剪切力。

提供多种尺寸的探针以适应不同尺寸的组件，使该夹具能够用于各种封装类型和尺寸。

Shear Testing of Chips and Electronic Packages

Instron universal testing system performing shear testing of a printed circuit board with a PCB fixture and operator dashboard visible

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无论您是正在开发新的芯片剪切测试方案，还是希望提高现有方案的准确性和失效分析能力，我们的团队都能帮助您针对您的组件和标准确定合适的夹具、探针配置和系统设置。

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IC 封装压缩测试

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IC 封装压缩测试

挑战

微电子行业中三个密切相关的趋势 —— 复杂的 PCB 布局、封装尺寸的减小以及日益高密度的组件安装 —— 正在推动对集成电路和电子封装进行更精确机械特性表征的需求。

在 PCB 两面组装 IC 和其他组件会引入机械应力，随着组件密度的增加，这会增加产生裂纹和断裂的可能性。同时，原始设备制造商 (OEM) 不仅需要了解这些封装在压缩载荷下的机械行为，还需要了解施加力如何影响芯片本身的电输出（如电压和电流）。随着材料和封装几何形状的不断演变，这些机械和电气相结合的特性表征要求在开发和质量控制计划中变得越来越重要。

我们的解决方案

配备自动 XY 载物台的多点压缩 - 英斯特朗 6800 系列单立柱和双立柱系统配置有自动 XY 载物台，可在单个自动化序列中对芯片或组件的多个点执行微压缩测试。由英斯特朗定制解决方案小组开发的夹具可将组件固定在正确位置，以进行准确、可重复的测试，并且提供一系列探针样式（或可根据特定组件几何形状开发探针）用于执行基于点的压缩测试。

系统柔度校正 - 由于微压缩测试以微米为单位测量位移或挠度，即使是来自机器、载荷传感器和夹具柔度的微小影响也会影响结果的准确性。可以执行柔度校正程序，从测量的位移中消除这些影响 —— 确保报告的挠度值准确反映试样的行为，而非系统特性。

全封装压缩 - 微压缩压盘可用于同时对整个封装或芯片进行压缩，从而能够表征作为单元的封装的整体压缩刚度和强度。

位移测量选项 - 根据应用要求，有两种位移测量方法可供选择：

接触式测量 —— LVDT 压盘位移夹具为允许与试样进行物理接触的应用提供直接的接触式挠度测量
非接触式测量 —— AVE3 高级视频引伸计为接触可能影响结果的敏感试样提供微米级的非接触式挠度测量

集成电通道的 Bluehill® Universal 软件 - Bluehill® Universal 软件用于设置和运行 XY 载物台多点测试和全封装压盘压缩的测试方法。外部应变通道可用于捕获电测量数据（如电压和电阻）以及机械力数据，图形化结果可直接在软件中显示施加力与电输出之间的关系。

IC 칩 패키지의 다점 압축 테스트를 수행하는 XY 스테이지가 장착된 Instron 테스트 시스템

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无论您是正在为 IC 封装开发新的压缩测试计划，还是需要协助配置多点自动化测试解决方案，我们的团队都能帮助您确定适合您的组件和测量要求的最佳配置。

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焊球压缩测试

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焊球压缩测试

IPC TM-650

挑战

焊膏制造商和电子封装工程师正在不断开发新的焊料合金和助焊剂成分，以应对日益小型化的组件组装挑战。与 4 号和 5 号焊膏相比，颗粒尺寸在 10 µm 及以下的 6 号焊粉更适合组装 0201 芯片组件，且球栅阵列 (BGA) 封装的焊球尺寸也趋向于越来越小。

随着焊球尺寸的缩小，了解其机械性能变得越来越重要。单个焊球的压缩强度（即在开裂失效前能承受的最大载荷）是表征焊球强度、验证新焊料配方以及确保封装组件在使用中的机械可靠性的关键参数。

我们的解决方案

测试系统 - Instron 6800 系列系统非常适合微精密焊球压缩测试。单立柱系统适用于低力值应用，而双立柱系统可满足高力值需求。3400 系列也是一个合适的选择，具体取决于力值范围和实验室要求。

定制针式探针 - 提供各种尺寸的定制针式探针，可对单个焊球进行精确的压缩测试，确保探针仅接触目标焊球，而不会干扰相邻组件或改变失效模式。

夹持与定位 - 提供一系列夹持和位移载物台，用于在测试前对封装组件进行精确定位，确保探针位于目标焊球的中心，从而获得可重复、准确的结果。

自动化多球测试 - Instron 的 AT2 自动化 XY 载物台提供全自动解决方案，可在单次测试运行中对多个焊球进行压缩测试，与手动单球测试相比，提高了吞吐量、可重复性和一致性。

高温测试 - 对于需要在压缩前升温的应用（例如评估回流焊条件下的焊球行为），可提供定制加热载物台，在执行压缩测试前对封装或基板进行加热。

软件 - Bluehill® Universal 软件中的 TestCam 模块可捕获压缩过程的实时视频，并与力-位移数据同步，方便工程师在查看定量测试结果的同时，直观地回顾焊球变形和失效模式，进行全面的定性和定量分析。

Compression testing of a ball grid array IC package showing solder ball deformation during compression test

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无论您是正在开发新的焊球压缩测试方案，还是希望将现有方案自动化，我们的团队都能帮助您根据封装组件和测试要求确定合适的探针、载物台和系统配置。

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电子封装螺柱拉拔测试

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电子封装的螺柱拉伸测试

挑战

表面贴装组装涉及使用锡膏和粘合材料将电子封装粘合到印刷电路板上。对于倒装芯片、球栅阵列 (BGA) 和芯片级封装 (CSP) 等封装，在芯片和基板之间填充底部填充胶，以增强粘合力并保护互连免受机械和热应力的影响。

作为设计验证和可靠性测试的一部分，OEM 需要测量这些粘合剂在各种运行条件下的拉伸粘合强度，包括反映真实使用环境的高温条件。准确的螺柱拉伸测试需要精确的试样制备以及螺柱与基板的严格垂直对齐，因为任何不对齐都会引入弯曲力矩，从而影响结果并导致过早失效或偏轴失效。

我们的解决方案

试样制备夹具 - 准确的螺柱拉伸测试始于正确的试样制备。Instron 的试样制备夹具允许操作员在受控的恒定施加力下，使用高强度粘合剂将螺柱粘合到芯片封装上。这确保了在粘合过程中螺柱与封装表面保持正确的垂直对齐，这是产生准确且可重复的拉伸测试结果的关键因素。

螺柱拉伸夹具 - 螺柱拉伸夹具(在新标签页中打开) 的上下接头均带有自对准旋转设计，使螺柱在拉伸测试期间能够精确地与机架平行并与横梁垂直。这种自对准设计补偿了螺柱与加载链之间的轻微不对齐，确保施加的力是纯拉伸力，并且结果能准确反映粘合剂的粘合强度，而非弯曲或偏轴加载的影响。

螺柱组 - 螺柱组提供从 2 mm 到 50 mm 的多种尺寸，以适应从小型化 CSP 组件到大型 BGA 封装的所有芯片封装尺寸。

高温测试 - 高温环境试验箱可用于在高温下进行螺柱拉伸测试，使工程师能够在反映真实运行环境和热应力场景的条件下评估粘合剂的粘合强度。

软件 - Bluehill® Universal 软件用于设置和运行螺柱拉伸测试方法，其结果包括最大拉伸力和力-位移曲线，可用于分析和合规性报告。

Instron load string assembly configured for stud pull testing of electronic chip packages and microelectronic components

Tensile Testing of Lead Frame Joints or Lead Pull Test

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无论您是正在建立新的螺柱拉伸测试计划，还是需要帮助为您的封装组件选择合适的螺柱尺寸和夹具配置，我们的团队都随时准备为您提供帮助。

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电子封装弯曲测试

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电子封装弯曲测试

SEMI G69-0996 | ASTM D790 | ASTM D6272 | IPC TM-650 | JEDEC 9702 | MIL STD 883 | SEMI G86-0303

挑战

随着电子封装变得更小、更薄且集成度更高，了解其在弯曲载荷下的机械可靠性对于设计验证和质量保证变得越来越重要。

更薄且更复杂的封装。手持设备的普及促使 PCB 和电子封装比前几代产品明显变薄。新材料和额外层不断被引入，在设计获准生产之前，每一项都需要进行机械强度验证。这些薄型多层结构在弯曲下的机械行为与早期简单的封装有着本质的不同，且并不总是能仅凭材料数据进行预测。

组装诱发的应力。在 PCB 组装过程中，安装在基板顶部和底部的组件会受到翘曲力的作用，从而在整个封装中产生机械应力。了解这种应力的大小及其对封装完整性的影响，对于开发新产品的 OEM 厂商至关重要，尤其是随着每块电路板上的组件数量不断增加。

新兴封装技术。新的封装形式（包括薄膜封装和堆叠多层封装）带来了额外的机械挑战。层、基板和互连之间复杂的界面产生了多个潜在的失效点，需要进行彻底的机械表征以了解并加以控制。

我们的解决方案

微型弯曲夹具 - 英斯特朗的微型弯曲夹具专为小型电子封装和微电子组件的弯曲测试而设计。提供三点和四点弯曲配置——三点弯曲在封装的局部区域施加应力，而四点弯曲在跨距内更均匀地分布应力，从而可以根据测试目标评估不同的失效机制。

使用这些夹具，工程师可以确定封装发生失效（包括开裂、层分层和疲劳裂纹萌生）时的载荷，并表征封装在失效前后的完整载荷-位移行为。

可调节跨距和压头配置 - 弯曲夹具提供各种压头半径，以适应不同的封装尺寸。下压头的可变跨距调节通过千分尺螺旋测微计实现，从而可以针对每种封装尺寸精确设置跨距长度，确保测试几何形状在试样之间以及不同测试程序中准确复现。

Bluehill® Universal 软件 - Bluehill® Universal 软件简化了针对不同组件尺寸的测试方法设置，并提供了从原始力-位移数据推导弯曲应力、弯曲应变和模量所需的计算工具。在需要输出弯曲位移的情况下，可以执行顺性校准程序，从测量位移中消除系统顺性的影响，从而确保报告的弯曲位移准确反映试样变形而非系统挠度。

Close-up of Instron micro bend test fixture gripping a small electronic chip package specimen for three-point bend testing

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无论您是正在为电子封装建立新的弯曲测试程序，还是希望提高现有程序的准确性和重复性，我们的团队都能帮助您确定适合您的组件和标准的夹具配置、跨距设置和系统设置。

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覆铜板 (CCL) 拉伸测试

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覆铜板 (CCL) 拉伸测试

IPC TM-650 | ASTM D5109-12

挑战

覆铜板是印制电路板制造中使用的基础基材，可提供 PCB 可靠性所依赖的导电性和物理性能特征，包括尺寸稳定性、剥离强度、弯曲强度和耐热性。

CCL 由多层铜箔和增强材料组成，增强材料和树脂体系决定了层压板的大部分机械行为。常见的增强材料包括玻璃纤维布、纸和其他基材，并与酚醛、环氧和聚酰亚胺等树脂体系结合使用。随着新材料组合的开发，机械测试对于在批准用于 PCB 生产之前表征每种配方的拉伸强度和变形行为至关重要。

制造商特别关注的一个领域是 CCL 在高温下的机械性能。增强层压板旨在抵抗 PCB 组装过程中的热应力，制造商需要确信高温下的拉伸性能与室温性能相当。这需要在各种温度范围内进行测试，并在每种条件下进行精确的应变测量。

我们的解决方案

测试系统 - 英斯特朗 6800 系列单立柱和双立柱台式系统非常适合 CCL 拉伸测试，并可配备与所测试层压板试样尺寸相匹配的夹具。根据力值范围和实验室要求，还提供 3400 系列。

应变测量 - CCL 拉伸测试提供接触式和非接触式应变测量选项：

接触式引伸计 — 2630 系列和 W-6820 系列轴向夹持式引伸计为室温测试提供直接、可靠的应变测量。还提供适用于高温应用的高温兼容接触式引伸计。
非接触式视频引伸计 — AVE3 高级视频引伸计提供更高精度的非接触式应变测量，消除了刀口接触对试样造成影响的风险，并提高了重复性 — 特别适用于薄型或易碎的层压板试样。
用于温度测试的环境箱 - 3119-600 系列环境箱(在新标签页中打开)支持 -150°C 至 +350°C 温度范围内的拉伸测试 — 涵盖了与 CCL 表征和 PCB 组装模拟相关的低温和高温条件。可提供在环境箱内高温下使用的兼容夹具和接触式引伸计。

软件 - Bluehill® Universal 软件提供了设置测试方法、在不同环境条件下运行测试以及计算包括拉伸强度和应变在内的结果所需的工具。QuickTest 功能允许操作员快速运行快速拉伸测试，以便在投入完整的测试计划之前快速获得新 CCL 材料的初步结果。

Instron testing system with grips performing tensile testing of a copper clad laminate strip specimen under red illumination

Instron testing system with screw side action grips holding a copper clad laminate strip specimen for tensile testing under red illumination

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无论您是正在建立新的 CCL 拉伸测试计划，还是需要帮助选择适合您的温度范围和试样尺寸的夹具、引伸计和环境箱配置，我们的团队都能为您提供帮助。

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引线框架和引线键合拉伸测试

Electronics » Microelectronics

引线框架和引线键合拉伸测试

IPC TM-650 | ASTM F459-13

挑战

引线框架在各种电子封装（包括电容器、电阻器和集成电路 (IC) 芯片）中提供芯片与基板之间的电气互连。简单的组件可能只有一两个引线，而复杂的 IC 封装可能有数百个。这些引线框架使用锡膏材料进行键合，评估这些键合的强度是可靠性测试的关键部分。

拉伸测试可以揭示焊点发生失效的位置，并帮助工程师在新产品开发和最终组装认证期间比较不同引线框架材料（如金和铜）的性能。引线框架拉伸测试中的常见挑战包括细间距引线的精确夹持、封装和组件的精确对齐、印制电路板 (PCB) 的牢固安装以及实时识别确切的失效点。

我们的解决方案

微型气动夹具 - Instron 的微型气动夹具专为引线框架拉伸测试而设计，可将引线保持在精确、可重复的位置，以进行准确的拉伸测试。气动驱动确保每次测试的夹紧力一致，从而减少操作员带来的差异并提高结果的可重复性。

用于 PCB 对齐的 XY 载物台 - XY 载物台允许精确安装和定位刚性或柔性 PCB 以进行测试。X 轴和 Y 轴的测微计调节以及角度 theta 调节，能够在夹持前对细间距组件进行精确对齐。XY 载物台有手动和电动版本可选——电动版本可实现全自动引线拉伸测试，适用于需要极高准确度和可重复性的高通量应用。

TestCam 视频模块 - 适用于 Bluehill® Universal 的 TestCam 模块可捕获与测试数据同步的高帧率视频，允许操作员实时查看特定测试点的图像和视频。这使得在查看力-位移数据的同时，直观地确认失效位置和模式变得非常简单。

Bluehill® Universal 软件 - Bluehill Universal 提供了引线框架拉伸测试所需的计算工具和绘图功能——包括识别将引线从焊点断开所需最大载荷的力-位移图。可以根据特定的测试要求和报告格式添加自定义计算和响应曲线。

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无论您是正在建立新的引线框架拉伸测试程序，还是希望提高现有程序的准确性和通量，我们的团队都可以帮助您确定适合您应用的夹具、固定装置和系统配置。

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柔性电路和微电子组件的扭转测试

IPC TM-650

挑战

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印刷电路板弯曲测试

AEC-Q200-005A | IPC TM-650 | ASTM F3147-15

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电子封装芯片剪切测试

IPC TM-650 | MIL-STD-883E | AEC-Q200-006A | ASTM F1269-13

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IC 封装压缩测试

挑战

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焊球压缩测试

IPC TM-650

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电子封装的螺柱拉伸测试

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电子封装弯曲测试

SEMI G69-0996 | ASTM D790 | ASTM D6272 | IPC TM-650 | JEDEC 9702 | MIL STD 883 | SEMI G86-0303

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覆铜板 (CCL) 拉伸测试

IPC TM-650 | ASTM D5109-12

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引线框架和引线键合拉伸测试

IPC TM-650 | ASTM F459-13

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