AEC-Q100车规芯片验证G7：DS - Die Shear芯片剪切
AEC-Q100文件，是芯片开展车规等级验证的重要标准和指导文件，本文将重点对G组的第7项DS - Die Shear芯片剪切测试项目进行介绍。
AEC Q100 表格2中G组内容
DS - Die Shear芯片剪切
我们先看一下表格中内容的含义。
表格中信息介绍和解读
表格中的信息给出，DS的分类是G7，Notes中包含了H D G，也就是说要求密封器件、**性测试、承认通用数据。
需求的样品数量是5pcs/Lot，来自1个批次；
接受标准是0失效；
参考文件是MIL-STD-883 Method 2019
附加需求：
在所有腔体器件的封盖/密封之前进行。
下面让我们看一下参考文件MIL-STD-883 Method 2019
MIL-STD-883K METHOD 2019.9 DIE SHEAR STRENGTH
1 目的
本测试的目的是确定半导体芯片或表面安装的无源元件连接到封装接头或其他基板的材料和流程的完整性及可靠性。这种判断是基于施加在芯片上剪切力的测量，这种力会导致失效类型(如果发生失效)的发生，以及残留的芯片附着介质和基板/封头金属化的外观改变。
2 设备
测试设备应包括一个载荷施加的仪器，其精度为满量程的±5%或50克，以公差较大者为准。可使用带杠杆臂的圆形测力机或线性运动测力仪器来施加测试所需的力。测试设备应具备以下能力:
a. 一种将力均匀分布于芯片边缘的芯片接触工具(见图2019-1)。一种符合要求的材料(如指甲油、胶带等)可涂在接触工具的表面，以使力均匀分布在芯片边缘上。
b. 确保芯片接触工具垂直于封装头部或基底的芯片安装平面的规定。
c. 旋转能力，相对于头部/基片固定夹具和芯片接触工具，以施加线接触在芯片边缘上;即，施加于芯片上的力的工具应从端到端接触芯片边缘(见图2019-2)。
d. 一个最小10倍放大能力的双目显微镜和光源，方便在测试过程中直观观察芯片和芯片接触工具界面。
图2019-1 接触工具将力量施加到芯片不规则边缘的界面示意
图2019-2 旋转芯片接触工具或装置进行平行对准。
3 流程
试验应按本规定进行，或按适用的具体采购接受文件中规定的与特定部件结构一致的试验条件进行。所有的芯片强度测试都应计算在内，并应遵守特定的取样、验收和添加样品的规定。
3.1 抗剪强度
应使用上述2种装置，对芯片施加足以从安装处**芯片的应力，或等于最小指定剪切强度的两倍的力(图2019-4)，以先发生者为准。
图2019-4 芯片剪切强度标准(最小力与芯片附着面积)
注:对于仅连接在端子上的无源元件，用于确定施加力的面积应是端子安装表面的总面积。两端之间填充了非粘附填料的区域不得用于施加应力。然而，在剪切计算中，任何应用在两端端点之间的粘结材料应考虑进去。如果终端之间的区域包含附着材料，那么附着材料的面积应加到终端安装表面的面积和总面积，以确定施加的力。
a.当使用直线运动施加力仪器时，施加力的方向应平行于封头或衬底的平面，垂直于被测芯片。
b.当使用带杠杆臂的圆形测力仪施加测试所需的力时，测力仪应绕杠杆臂轴旋转，运动应平行于封头或基板的平面，垂直于被测芯片的边缘。连接在杠杆臂上的接触工具应处于适当的距离，以确保施加的力的准确值。
c.芯片接触工具应对芯片边缘施加一个从零到指定值的力，该力最接近于与其粘结的封头或基板的基座成90°角度(见图2019-3)。对于矩形芯片，力应垂直于芯片较长的一侧。当受到封装配置的**时，如果上述选项不可用，则可以被测试芯片的任何可用面。
图2019-3 接触工具应保持封头/基板对芯片的边缘形成90°角
d.与芯片边缘初次接触后，在施加力过程中，接触工具的相对位置不得垂直移动，以免与封头/基板或芯片附着介质接触。如果工具从芯片上方通过，则可以更换新芯片或重新定位芯片，前提是满足3.1.c的要求。
3.2 失效标准
不符合下列任何标准的器件应视为失效故障。
注:(参见图2019-4下确定DIE AREA的示例。)
3.2.1 环氧树脂粘合
a.不符合图2019-4的芯片强度要求(1.0X)。
b.分离发生的强度大于图2019-4中规定的最小值(1.0倍)，但小于2.0倍的强度，并且有证据表明，小于75%的芯片与衬底接触面积包含附着介质覆盖。粘附的证据将以附着介质到基材上的预定区域、元素或两者的组合的形式出现。
注:残留元素材料(硅或其他)附着在芯片附着介质的离散区域应被认为是粘附的证据。
3.2.2 共晶、焊锡和其他附着物
a.不符合图2019-4的芯片强度要求(1.0X)。
b.分离发生时，强度大于或等于图2019-4中规定的最小值(1.0X)，但小于1.25倍的强度，并且有证据表明，只有不到50%的芯片与衬底接触面积包含附着介质覆盖。粘附的证据将以附着介质到基材上的预定区域、元素或两者的组合的形式出现。
c.分离发生时，强度大于或等于图2019-4中规定的1.25倍，但小于2.0倍的强度，并且有证据表明，只有不到10%的芯片与衬底接触面积包含附着介质覆盖。粘附的证据将以附着介质到基材上的预定区域、元素或两者的组合的形式出现
注:残留元素材料(硅或其他)附着在芯片附着介质的离散区域应被视为粘附的证据。对于金属玻璃芯片附件，芯片和包装底座上的芯片附件材料应被视为可接受的附着力的证据。
3.2.3 分离类别
在规定的报告汇总，应记录实现分离所需的力和分离的类别。
a.残留硅的芯片剪切
b.芯片与芯片附着介质的分离
c.芯片和芯片附着介质与封装的分离
4. 总结
下列细节应在适用的采购接受文件中规定。
a.如果不是图2019-4所示规定，则要明确最小芯片附着强度要求。
b.待测样品数量及验收标准。
c.数据记录的明确要求，如适用(见3.2.1)。
再详细解读下图4并举例：
图2019-4 和上面的一样
注:
1. 所有大于64 × 10-4 (平方IN)的芯片面积应承受2.5 kg的最小力或其倍数(见3.2)。
2. 所有大于或等于5 x 10-4 (平方IN)但小于或等于64 x 10-4 (平方IN)的芯片面积应承受由图2019.4图表确定的最小力。该图表是基于(1倍)水平下每万分之一(10-4)平方英寸承受0.04公斤的力制定。同样，在(1.25X)水平下，每万分一平方英寸in所需的最小力为0.05 kg，在(2X)水平下，所需的最小力为0.08 kg。
3.所有小于5 × 10-4 (平方IN)的芯片面积应承受0.04 kg/10-4 (平方IN)的最小力(1.0X)或0.08 kg/10-4 (平方IN)的最小力(2X)。
根据芯片面积确定芯片剪切强度要求的例子：
例子1：芯片尺寸是0.02英寸*0.02英寸，所以
由于芯片尺寸小于5 × 10-4 (平方IN)，使用上文注释3，说明所需的最小力值为0.04 kg/10-4 (平方IN)在(1倍的要求)， 0.05 kg/10-4 (平方IN)在(1.25倍要求)，或0.08 kg/10-4 (平方IN)在(2倍要求)。因此所需的相关最小力分别为0.16 kg, 0.20 kg和0.32 kg。
例子2：芯片尺寸是0.04英寸*0.04英寸，所以
因为芯片尺寸介于5 X 10-4 (平方IN)和64 X 10-4 之间，使用注释2内容，说明所需的最小力值是根据图表确定的。芯片尺寸16 × 10-4 (IN)的值通过在(10-4 平方IN)刻度上读取值在图表上找到16，然后在(F)刻度上找到对应力值。这样做可以确定最小的力，在(1倍)处为0.64kg，在(1.25倍)处为0.80kg，在(2倍)处为1.28kg。
另一种方法:图表是基于在(1倍)处使用0.04kg/10-4 (平方IN)，在(1.25倍)处使用0.05千克/10-4 (平方IN)，在(2X)处使用0.08千克/10-4 (平方IN)。因此:所需的最小力为16 × 0.04 = 0.64 kg(1倍)，16 × 0.05 = 0.80 kg(1.25倍)，16 × 0.08 = 1.28 kg(2倍)。
例子3：
芯片尺寸是0.09英寸*0.09英寸，所以
由于芯片尺寸大于64 × 10-4 (平方IN)，使用注1，说明所需的最小力值为2.5 kg或其倍数。因此，所需要的最小力在(1X)处为2.5 kg，在(1.25X)处为3.125 kg，在(2X)处为5.0 kg。
本文对AEC-Q100 G组的第7项内容G7：DS - Die Shear芯片剪切测试项目进行了介绍和解读，希望对大家有所帮助。
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