Tại Sao Việc Chọn Đúng Tool Lại Quan Trọng?

Kích thước Shear Tool không phù hợp tạo ra các vấn đề đo lường cụ thể:

1. Tool quá rộng (> component width): Tool vượt mép component và tiếp xúc substrate hoặc linh kiện lân cận, làm lực đo bao gồm cả lực tại interface, ma sát substrate và lực cản vật liệu xung quanh. Kết quả bị overestimate từ +20% đến +50% tùy mức overhang.

2. Tool quá hẹp (<50% component width): Lực tập trung trên diện tích nhỏ gây nghiêng hoặc uốn component thay vì shear thuần, tạo fail mode hỗn hợp (partial shear + bending). Kết quả bị underestimate −15% đến −30% và độ biến thiên cao (CV% >15%).

3. Tool height không đúng: Tool đặt quá thấp so với substrate và chạm nền trong quá trình test, khiến lực đo bị cộng thêm thành phần ma sát substrate. Sai lệch đo có thể +10% đến +60% tùy độ xâm nhập.

Shear tool là công cụ cơ học chuyên dụng dùng trong die shear testing và ball shear testing - hai phương pháp kiểm tra phá hủy để đánh giá độ bền liên kết giữa die/ball bond và substrate trong linh kiện điện tử. Công cụ này là một lưỡi dao phẳng di chuyển theo phương ngang với tốc độ và lực được kiểm soát để đẩy component ra khỏi substrate, đo lực cần thiết để xảy ra interface failure.

Nguyên Lý Hoạt Động của Shear Test

Phương pháp kiểm tra

Die/Ball Shear Test theo JEDEC JESD22-B117A là phương pháp thử nghiệm cơ học dùng để đánh giá độ bền liên kết giữa die bán dẫn với substrate/leadframe hoặc giữa solder ball/bump với pad/UBM, bằng cách tác dụng lực cắt song song với bề mặt gắn cho đến khi xảy ra phá hủy. Kết quả thử nghiệm được xác định thông qua lực cắt cực đại tại thời điểm phá hủy và kiểu phá hủy của liên kết (adhesive, cohesive, interfacial, fracture), phản ánh chất lượng vật liệu, quy trình gắn và độ tin cậy cơ học của mối liên kết.

Trình tự kiểm tra:

Shear test theo JEDEC JESD22-B117A bao gồm các bước chính sau:

1. Component positioning: Mẫu được cố định trên fixture có độ cứng cao, component được đặt chính xác ngay dưới shear tool.

2. Tool positioning: Shear tool được căn chỉnh song song với bề mặt substrate và đặt tại shear height quy định so với substrate.

3. Shear motion: Tool chuyển động theo phương ngang với vận tốc không đổi, tạo lực cắt tăng dần tác động lên component.

4. Failure detection: Lực cắt được ghi nhận liên tục cho đến khi component tách khỏi substrate.

5. Result calculation: Shear strength (MPa) được tính bằng Peak force (N) / Component area (mm²).

Các thông số quan trọng

• Shear height: Khoảng cách từ bề mặt substrate đến điểm tiếp xúc giữa shear tool và component.

  • Quá thấp (<5% component height): Tool kéo lê trên substrate, lực đo bị cộng thêm ma sát.

  • Tiêu Chuẩn (5–10% component height): Shear thuần tại interface, moment uốn tối thiểu, kết quả ổn định.

  • Quá quá cao(>15% component height): Moment arm lớn, component bị nghiêng hoặc uốn, fail mode thay đổi.

• Shear speed: Tốc độ chuyển động ngang của shear tool.

  • Quá nhanh: Lực đo cao hơn do strain rate sensitivity.

  • Quá chậm: Tăng thời gian creep, lực đo có xu hướng thấp hơn.

  • Tiêu chuẩn: 200–500 µm/s cho đa số ứng dụng theo IPC-TM-650.

Nordson DAGE Shear Catridge Series Overview

Nordson DAGE cung cấp ba dòng shear catridge tiêu chuẩn, được phân loại theo đường kính thân (body diameter) và khả năng chịu lực tối đa:

• BS250 (Đường kính 62 mils / 1.575mm):

  • Lực chịu tải tối đa: 250 gf (2.45 N)

  • Ứng dụng: Chip nhỏ (0.5-2.5mm), mối hàn bi (40-100 µm)

  • Kiểu dáng dụng cụ: Mỏng, phù hợp với các ứng dụng bước chân nhỏ

• BS5KG (Đường kính 187 mils / 4.75mm):

  • Lực chịu tải tối đa: 5 kg (49 N)

  • Ứng dụng: Chip cỡ trung bình (2-6mm), các gói IC tiêu chuẩn

  • Kiểu dáng dụng cụ: Tiêu chuẩn, đa năng nhất

• DS100KG (Đường kính 250 mils / 6.35mm):

  • Lực chịu tải tối đa: 100 kg (980 N)

  • Ứng dụng: Chip công suất lớn (>6mm), thiết bị IGBT, GaN, SiC

  • Kiểu dáng dụng cụ: Chịu tải nặng, thiết kế gia cường

Nordson DAGE Shear Tool: Specifications và Geometry

Shear Tool của Nordson DAGE được thiết kế xoay quanh hai thông số hình học chính:

• Foot Diameter (FD): Đường kính chân đẩy (đối với foot tròn), quyết định diện tích tiếp xúc giữa tool và đối tượng test. Thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ tập trung lực cắt, độ ổn định khi shear ball nhỏ, khả năng làm việc với fine-pitch, và nguy cơ trượt hoặc nghiền mẫu trong quá trình đo.

• Foot Width: Bề rộng chân đẩy (đối với foot dẹt/chisel), xác định vùng cắt hiệu dụng theo phương shear. Thông số này chi phối cách phân bố lực lên bề mặt die hoặc linh kiện, độ ổn định cơ học khi shear lực lớn, và mức độ phù hợp với kích thước hình học của die, component hoặc zone shear.

Nordson DAGE cung cấp dải hook tiêu chuẩn được chuẩn hóa theo logic tăng dần:

• Foot Diameter (FD): 0.062" (1.57 mm) → 0.187" (4.75 mm) → 0.250" (6.35 mm)

• Foot Width: 0.001" (25 µm) → 0.0015" (38 µm) → 0.002" (51 µm) → 0.003" (76 µm) → 0.004" (102 µm) → 0.005" (127 µm) → 0.006" (152 µm) → 0.010" (254 µm) → 0.012" (305 µm) → 0.014" (356 µm) → 0.016" (406 µm) → 0.020" (508 µm) → 0.024" (610 µm) → 0.025" (635 µm) → 0.030" (762 µm) → 0.050" (1270 µm) → 0.100" (2540 µm) → 0.150" (3810 µm) → 0.220" (5588 µm) → 0.350" (8890 µm) → 0.354" (8992 µm)

Material và Manufacturing

• Material: Tungsten carbide hoặc hardened stainless steel

• Hardness: HRC 65–75 (Rockwell C)

• Surface finish: Bề mặt được đánh bóng nhằm giảm ma sát và hạn chế tổn hại wire trong quá trình thử nghiệm

• Tip radius: <10 µm để đảm bảo móc wire chính xác và ổn định

Manufacturing tolerance: ±0.0002" (±5 µm) trên các kích thước quan trọng, đảm bảo độ đồng nhất giữa các lô sản xuất và tính lặp lại của kết quả đo.

Cách Chọn Shear Tool: Step-by-Step Process

Bước 1: Xác định thông số kỹ thuật

• Die (silicon hoặc compound semiconductor, dạng chữ nhật): Kích thước được xác định theo Length × Width × Height, với dải điển hình từ 0,3 mm đến 20 mm mỗi cạnh. Die có thể được gắn bằng epoxy die attach, solder hoặc sinter attach.

• Ball bonds (đầu wire dạng cầu): Kích thước đặc trưng là ball diameter, thường nằm trong khoảng 40–150 µm. Phương pháp gắn phổ biến là thermocompression hoặc thermosonic bonding.

• BGA solder balls: Kích thước được xác định theo đường kính bi hàn, điển hình từ 200–760 µm, được gắn lên substrate thông qua quy trình solder reflow.

Bước 2: Tính toán Shear Force
Công Thức: Shear Force = Shear Strength × Component Area

Trong đó:

• Shear Strength (MPa) phụ thuộc vào vật liệu liên kết:

  • Epoxy: 5–20 MPa

  • Solder (SAC305): 20–40 MPa

  • Sintered silver: 40–80 MPa

• Component Area (mm²) = Length × Width

Ví Dụ:

• Component: die 5 mm × 5 mm

• Attach: silver-filled epoxy (giả sử 15 MPa)

• Area: 25 mm²

• Expected shear force: 15 MPa × 25 mm² = 375 N ≈ 38,3 kg

=>Shear tool phải có khả năng chịu lực >38 kg.

• DS100KG series (100 kg capacity): phù hợp ✓

• BS5KG series (5 kg max): không đủ tải ✗

Bước 3: Tính toán Face Width
Công Thức: Tool Face Width (FW) = Component Width × (0,70–0,90)

Lưu ý:

• 70–90% coverage: Đảm bảo tool tiếp xúc phần lớn bề mặt component mà không vượt mép.

• Prevents edge effects: Tránh tool chạm substrate hoặc các cấu trúc lân cận.

• Maintains force distribution: Diện tích tiếp xúc đủ lớn để lực phân bố đại diện cho adhesion strength thực tế.

Ví Dụ:

• Component: 0,8 mm × 0,8 mm × 0,3 mm
  FW: 0,8 mm × 0,80 = 0,64 mm ≈ 0,025"

Bước 4: Kiểm tra khả năng tương thích

Kiểm tra khả năng tương thích tool holder:

• Standard shank diameter: 0.062" (1.575 mm) cho phần lớn hệ thống DAGE

• Kiểm tra cơ chế mounting: collet, set screw hoặc magnetic holder

• Đảm bảo chiều dài tool phù hợp với hành trình trục Z của máy

Bước 5: Đối chiếu Part Number
Danh mục Nordson DAGE Pull Hook Catalog Part Numbers và Thông số kỹ thuật chi tiết

BS250 Shear Tool (Diameter 62mils)

BS5KG Shear Tool (Diameter 187mils)

DS100KG Shear Tool (Diameter 250mils)

Procurement và Support

Ordering Information
Để đặt hàng công cụ chính hãng Nordson DAGE tại Việt Nam, NudgeInspect là partner cung cấp đầy đủ các dòng tool Nordson DAGE với các cam kết sau:

• Hàng chính hãng 100% từ Nordson DAGE

• Lead time: 2–4 tuần đối với standard sizes

• Lead time: 4–6 tuần đối với các kích thước theo MOQ

• Technical support: hỗ trợ kỹ thuật trọn vòng đời sản phẩm

Thông tin đặt hàng:

• Website: www.nudgeinspect.com

• Email: info@nudgeinspect.com

• Hotline: +84 839 54 9178

Tài Liệu Tham Khảo

1. Technical Standards

   • JEDEC JESD22-B116A, Wire Bond Pull Test Method, Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC).
     Defines wire bond pull test procedures, acceptance criteria, and failure modes. Available at: www.jedec.org.

   • JEDEC JESD22-B117A, Die Shear Strength Test, JEDEC Solid State Technology Association.
     Specifies shear tool geometry, test conditions, and calculation methods. Available at: www.jedec.org.

   • IPC-TM-650 Method 2.4.1, Destructive Bond Pull Test, IPC – Association Connecting Electronics Industries.
     Complementary to JEDEC standards, with additional electrical connection requirements.

   • IPC-TM-650 Method 2.4.28, Die Shear Strength, IPC.
     Alternative method to JEDEC with slightly different shear height recommendations.

   • MIL-STD-883 Method 2011, Bond Strength (Die and Wire), U.S. Department of Defense.
     Military and aerospace standard with more stringent requirements than commercial specifications.

   • AEC-Q100-012, Wire Bond Shear Test for Automotive Applications, Automotive Electronics Council (AEC).
     Automotive-specific requirements derived from JEDEC standards.

2. Manufacturer Documentation

   • Nordson DAGE, Technical Datasheets – Tool Specifications.

3. Related Reading

   • XYZTEC, How to Shear, Knowledge Center.
     Practical guide to shear test setup and troubleshooting of common issues.

   • XYZTEC, How to Wire Pull, Knowledge Center.
     Best practices for wire pull testing and hook selection guidelines.

Hãy liên hệ với đội ngũ chuyên gia của chúng tôi để nhận được sự tư vấn

miễn phí và chuyên nghiệp

hoặc

Hotline 0839 54 9178 (Zalo/Mob)

Bạn quan tâm đến sản phẩm?
Cần báo giá sản phẩm hoặc dịch vụ?