在電子制造領域，印刷電路板（PCB）上元件的焊接質量直接決定了最終產品的可靠性、耐用性和安全性。隨著電子設備向小型化、高密度化發展，如QFN、BGA、CSP等新型封裝器件被廣泛應用，這對焊點的機械強度提出了更嚴峻的挑戰。如何科學、定量地評估這些元件在PCB上的粘接強度，成為質量控制和失效分析的關鍵環節。
剪切力測試，作為一種直接且高效的機械性能測試方法，被廣泛用于評估元件焊點或粘接劑承受側向應力的能力。它可以模擬板卡在運輸、組裝或日常使用中可能受到的機械沖擊和振動。科準測控本文將深入探討PCB貼裝元件剪切力測試的核心原理、主要國際標準、所需的關鍵檢測設備（以Alpha W260推拉力測試機為例），并詳細闡述標準化的測試流程，為電子制造行業的工程師和質量管控人員提供一份實用的技術參考。
一、 測試原理
剪切力測試的基本原理非常簡單：使用一個特定形狀和尺寸的推刀（或稱剪切工具），以恒定且垂直于元件本體的速度，水平推動被固定在PCB上的待測元件，直至焊點發生失效（如焊點斷裂、元件脫落或基材損壞）。測試機實時記錄整個過程中施加的力與位移的變化曲線。
通過分析測試曲線，我們可以得到最大剪切力值，即元件脫落前所能承受的峰值力。這個力值是衡量焊點機械強度的最直接指標。此外，失效模式的分析也至關重要，它可以幫助工程師判斷失效是發生在焊料內部（理想的內聚失效）、元件與焊盤界面，還是PCB基材本身，從而為工藝改進提供明確方向。
二、 測試標準
IPC-J-STD-002E: 元件引線、端子、焊片、導線和接線的可焊性測試。
IPC-9701A: 表面貼裝焊點性能測試方法與鑒定要求。
JIS Z 3198-7: *無鉛焊料試驗方法-第7部分：表面貼裝元件焊點強度的剪切試驗*。
關鍵參數規定示例（參考JIS Z 3198-7）：
測試速度： 通常設定在1 mm/s至10 mm/s范圍內，具體取決于元件尺寸。
推刀高度： 推刀下邊緣距離PCB板面的高度（Stand-off height）通常設置為元件封裝體高度的1/3至1/2，但不能接觸焊點。
推刀與元件間隙： 推刀接觸元件的面與元件邊緣之間應保持一個微小的間隙（如5-25μm），以確保是“推"而不是“撞"。
三、 檢測儀器
1、Alpha W260推拉力測試機
Alpha W260是一款專業用于微電子領域焊接強度測試的高精度儀器，非常適合進行PCB元件的剪切力測試。
主要特點與配置：
高精度力傳感器： 提供多種量程的傳感器（如50N, 250N等），以適應從0402小元件到大尺寸QFN、連接器等不同力值范圍的測試需求，精度可達±0.1% FS。
高分辨率運動平臺： 采用精密的步進電機或伺服電機驅動，位移分辨率可達1μm，確保測試速度平穩、精確。
強大的軟件分析系統： 內置專用測試軟件，可實時顯示力-位移曲線，自動標記峰值力（剪切力），并生成詳細的測試報告。軟件支持設置上下限判據，便于生產線快速判定。
模塊化工具設計： 配備多種規格的推刀（剪切工具），用戶可根據元件的尺寸和形狀快速更換，確保測試的合規性和準確性。
顯微鏡與照明系統： 集成高倍率顯微鏡和LED同軸光源，便于精確定位推刀與元件的位置關系，確保測試點無誤。
堅固的測試平臺： 提供真空吸盤或機械夾具，用于牢固地固定PCB，防止測試過程中基板移動影響結果。
四、 測試流程
步驟一：樣品準備
從生產線或試驗批中抽取待測的PCB板。
確保樣品清潔，無污染。如果必要，可用異丙醇進行輕微清洗并徹di干燥。
在PCB上明確標記待測元件的位置。
步驟二：儀器設置
開機預熱： 開啟Alpha W260推拉力測試機及電腦軟件，預熱15分鐘以保證傳感器穩定性。
選擇并安裝推刀： 根據待測元件的尺寸和封裝類型，選擇符合標準要求的合適推刀，并將其牢固安裝到測試機夾頭上。
選擇力傳感器量程： 預估元件的剪切力值，在軟件中選擇合適的傳感器量程，一般建議測試峰值在傳感器量程的10%-90%之間。
設置測試參數： 在軟件中設置測試速度、推刀高度、測試行程等關鍵參數（參照相關標準）。
步驟三：安裝與對位
固定PCB： 將PCB樣品平穩地放置在測試平臺上，使用真空吸盤或機械夾具將其牢牢固定。
顯微鏡對位：
通過操縱桿或旋鈕移動測試頭或平臺，使推刀位于元件側方。
在顯微鏡下，精細調整推刀的高度，使其下邊緣與PCB板面的距離符合標準要求（如元件高度的1/3）。
精細調整X軸位置，確保推刀與元件待推側面保持一個微小的、符合標準的間隙。
步驟四：執行測試
在軟件界面點擊“開始測試"按鈕。
儀器將自動驅動推刀以預設速度推動元件。
軟件實時繪制力-位移曲線，當力值急劇下降（表明焊點失效）時，儀器自動停止并記錄峰值力。
步驟五：結果分析與記錄
記錄數據： 軟件自動記錄最大剪切力值。同時記錄失效發生的位置（即失效模式）。
失效模式分析： 使用顯微鏡觀察失效后的焊盤和元件，判斷是焊料內部斷裂、焊盤剝離還是其他形式的失效。
生成報告： 將測試曲線、力值數據、測試條件及失效照片整合生成測試報告。
注意事項：
每個型號的元件至少應測試3-5個樣品，取平均值以獲得可靠數據。
測試前需確認推刀不會接觸到PCB上的其他元件或走線。
定期對儀器進行校準，確保測試數據的準確性。
以上就是小編介紹的有關于電路板貼片元件剪切力測試的相關內容了，希望可以給大家帶來幫助。如果您還對推拉力測試機怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項、作業指導書，原理、怎么校準和使用方法視頻，推拉力測試儀操作規范、使用方法和測試視頻，焊接強度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題感興趣，歡迎關注我們，也可以給我們私信和留言。【科準測控】小編將持續為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領域應用中可能遇到的問題及解決方案。
