Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 19: Die shear strength

Determines the integrity of materials and procedures used to attach semiconductor die to package headers or other substrates. Generally only applicable to cavity packages or as a process monitor.

Dispositifs à semiconducteurs - Méthodes d'essais mécaniques et climatiques - Partie 19: Résistance de la pastille au cisaillement

Détermine la cohérence des matériaux et des méthodes d'essai utilisées pour fixer les pastilles à semiconducteurs aux embases de boîtiers ou autres substrats. Généralement applicable aux seuls boîtiers à cavité ou comme moniteur de processus.

General Information

Status
Published
Publication Date
12-Feb-2003
Technical Committee
Drafting Committee
Current Stage
PPUB - Publication issued
Start Date
31-Mar-2003
Completion Date
13-Feb-2003
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IEC 60749-19:2003 - Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 19: Die shear strength
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IEC 60749-19:2003+AMD1:2010 CSV - Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 19: Die shear strength Released:11/29/2010 Isbn:9782889122455
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Standards Content (Sample)


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Dispositifs à semiconducteurs –
Méthodes d'essais mécaniques et climatiques –
Partie 19:
Résistance de la pastille au cisaillement
Semiconductor devices –
Mechanical and climatic test methods –
Part 19:
Die shear strength
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Dispositifs à semiconducteurs –
Méthodes d'essais mécaniques et climatiques –
Partie 19:
Résistance de la pastille au cisaillement
Semiconductor devices –
Mechanical and climatic test methods –
Part 19:
Die shear strength
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Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in any
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, form or by any means, electronic or mechanical, including
électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les photocopying and microfilm, without permission in writing from
microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. the publisher.
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– 2 – 60749-19 © CEI:2003
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
DISPOSITIFS À SEMICONDUCTEURS –
MÉTHODES D’ESSAIS MÉCANIQUES ET CLIMATIQUES –
Partie 19: Résistance de la pastille
au cisaillement
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes
internationales. Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national
intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement
avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les
deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les
Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 60749-19 a été établie par le comité d'études 47 de la CEI:
Dispositifs à semiconducteurs.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
47/1664/FDIS 47/1684/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les directives ISO/CEI, Partie 2.
Cette méthode d’essais mécaniques et climatiques, relative à l’essai de résistance de la
pastille au cisaillement, est le résultat de la réécriture complète de l’essai contenu dans
l’Article 7, Chapitre 2 de la CEI 60749.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2007.
A cette date, la publication sera
reconduite;
supprimée;
remplacée par une édition révisée, ou
amendée.
60749-19 © IEC:2003 – 3 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
SEMICONDUCTOR DEVICES –
MECHANICAL AND CLIMATIC TEST METHODS –
Part 19: Die shear strength
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International
Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the
two organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 60749-19 has been prepared by IEC technical committee 47:
Semiconductor devices.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
47/1664/FDIS 47/1684/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.
This mechanical and climatic test method, as it relates to die shear strength, is a rewrite of
the test method contained in Clause 7, Chapter 2 of IEC 60749.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
2007. At this date, the publication will be
reconfirmed;
withdrawn;
replaced by a revised edition, or
amended.
– 4 – 60749-19 © CEI:2003
DISPOSITIFS À SEMICONDUCTEURS –
MÉTHODES D’ESSAIS MÉCANIQUES ET CLIMATIQUES –
Partie 19: Résistance de la pastille
au cisaillement
1 Domaine d’application
La présente partie de la CEI 60749 détermine (voir note) la cohérence des matériaux et des
méthodes d’essais utilisées pour fixer les pastilles à semiconducteurs aux embases de
boîtiers ou autres substrats (le terme «pastille à semiconducteurs» doit être considéré comme
incluant les éléments passifs pour cette méthode d’essais).
Cette méthode d’essai est généralement applicable aux seuls boîtiers à cavité ou comme
moniteur de processus. Elle n’est pas applicable aux surfaces de pastilles supérieures à
10 mm . Elle n’est également pas applicable aux pastilles à surépaisseur ni aux substrats
flexibles.
NOTE Cette détermination est fondée sur une mesure de la force appliquée à la pastille ou à l’élément et, si une
défaillance apparaît, sur le type de défaillance résultant de l’application de cette force ainsi que l’aspect visuel de
ce qui reste du matériau de fixation de la pastille et de la métallisation de l’embase ou du substrat.
2 Description de l'appareillage d’essai
L’appareillage utilisé pour cet essai doit comprendre un dispositif d’application de la charge
opérant par un mouvement rectiligne ou à l’aide d’un dynamomètre circulaire à levier. Cet
appareillage doit en outre posséder:
a) un outil de contact qui applique une charge uniforme sur le côté de la pastille,
perpendiculairement au plan de montage de celle-ci sur le boîtier ou le substrat (voir
Figure 3). Un matériau souple solidaire de l’outil de contact peut être utilisé pour assurer
une application uniforme de la charge (voir Figure 1);
b) une précision de 5 % de la pleine échelle ou de ±0,5 N, en choisissant la plus élevée des
deux tolérances;
c) un moyen d’indication de la charge appliquée;
d) une installation équipée d’une source lumineuse adaptée, permettant l’observation
visuelle (par exemple avec un grossissement de 10×) de la pastille et de l’outil de contact
au cours des essais;
e) une fixation possédant un dispositif capable d’opérer une rotation par rapport à l’outil
de contact et à la fixation maintenant le boîtier ou le substrat pour permettre le contact de
l’outil tout le long du bord de la pastille (voir Figure 2).
NOTE Beaucoup d’équipements de mesure sont gradués en kilogramme-force (kgf) (1 kgf = 9,8 N).

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...


IEC 60749-19 ®
Edition 1.1 2010-11
CONSOLIDATED VERSION
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Semiconductor devices – Mechanical and climatic test methods –
Part 19: Die shear strength
Dispositifs à semiconducteurs – Méthodes d'essais mécaniques et climatiques –
Partie 19: Résistance de la pastille au cisaillement

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from
either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester. If you have any questions about IEC
copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or
your local IEC member National Committee for further information.

Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite
ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie
et les microfilms, sans l'accord écrit de l'IEC ou du Comité national de l'IEC du pays du demandeur. Si vous avez des
questions sur le copyright de l'IEC ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez
les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de l'IEC de votre pays de résidence.

IEC Central Office Tel.: +41 22 919 02 11
3, rue de Varembé Fax: +41 22 919 03 00
CH-1211 Geneva 20 info@iec.ch
Switzerland www.iec.ch
About the IEC
The International Electrotechnical Commission (IEC) is the leading global organization that prepares and publishes
International Standards for all electrical, electronic and related technologies.

About IEC publications
The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC. Please make sure that you have the
latest edition, a corrigenda or an amendment might have been published.

IEC Catalogue - webstore.iec.ch/catalogue Electropedia - www.electropedia.org
The stand-alone application for consulting the entire The world's leading online dictionary of electronic and
bibliographical information on IEC International Standards, electrical terms containing 20 000 terms and definitions in
Technical Specifications, Technical Reports and other English and French, with equivalent terms in 15 additional
documents. Available for PC, Mac OS, Android Tablets and languages. Also known as the International Electrotechnical
iPad. Vocabulary (IEV) online.

IEC publications search - www.iec.ch/searchpub IEC Glossary - std.iec.ch/glossary
The advanced search enables to find IEC publications by a 65 000 electrotechnical terminology entries in English and
variety of criteria (reference number, text, technical French extracted from the Terms and Definitions clause of
committee,…). It also gives information on projects, replaced IEC publications issued since 2002. Some entries have been
and withdrawn publications. collected from earlier publications of IEC TC 37, 77, 86 and

CISPR.
IEC Just Published - webstore.iec.ch/justpublished

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details all new publications released. Available online and If you wish to give us your feedback on this publication or
also once a month by email. need further assistance, please contact the Customer Service
Centre: csc@iec.ch.
A propos de l'IEC
La Commission Electrotechnique Internationale (IEC) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des
Normes internationales pour tout ce qui a trait à l'électricité, à l'électronique et aux technologies apparentées.

A propos des publications IEC
Le contenu technique des publications IEC est constamment revu. Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la
plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié.

Catalogue IEC - webstore.iec.ch/catalogue Electropedia - www.electropedia.org
Application autonome pour consulter tous les renseignements
Le premier dictionnaire en ligne de termes électroniques et
bibliographiques sur les Normes internationales,
électriques. Il contient 20 000 termes et définitions en anglais
Spécifications techniques, Rapports techniques et autres
et en français, ainsi que les termes équivalents dans 15
documents de l'IEC. Disponible pour PC, Mac OS, tablettes
langues additionnelles. Egalement appelé Vocabulaire
Android et iPad.
Electrotechnique International (IEV) en ligne.

Recherche de publications IEC - www.iec.ch/searchpub
Glossaire IEC - std.iec.ch/glossary
La recherche avancée permet de trouver des publications IEC
65 000 entrées terminologiques électrotechniques, en anglais
en utilisant différents critères (numéro de référence, texte,
et en français, extraites des articles Termes et Définitions des
comité d’études,…). Elle donne aussi des informations sur les
publications IEC parues depuis 2002. Plus certaines entrées
projets et les publications remplacées ou retirées.
antérieures extraites des publications des CE 37, 77, 86 et

CISPR de l'IEC.
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Edition 1.1 2010-11
CONSOLIDATED VERSION
INTERNATIONAL
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NORME
INTERNATIONALE
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Part 19: Die shear strength
Dispositifs à semiconducteurs – Méthodes d'essais mécaniques et climatiques –

Partie 19: Résistance de la pastille au cisaillement

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 31.080.01 ISBN 978-2-8891-2245-5

– 2 – 60749-19 Ó IEC:2003+A1:2010
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
SEMICONDUCTOR DEVICES –
MECHANICAL AND CLIMATIC TEST METHODS –
Part 19: Die shear strength
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-
governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by
agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in
the latter.
5) IEC itself does not provide any attestation of conformity. Independent certification bodies provide conformity
assessment services and, in some areas, access to IEC marks of conformity. IEC is not responsible for any
services carried out by independent certification bodies.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of
patent rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
This consolidated version of the official IEC Standard and its amendment has been
prepared for user convenience.
IEC 60749-19 edition 1.1 contains the first edition (2003) [documents 47/1664/FDIS and
47/1684/RVD] and its amendment 1 (2010) [documents 47/2016/CDV and 47/2060/RVC].
A vertical line in the margin shows where the base publication has been modified by
amendment 1. Additions and deletions are displayed in red, with deletions being struck
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60749-19 Ó IEC:2003+A1:2010 – 3 –
International Standard IEC 60749-19 has been prepared by IEC technical committee 47:
Semiconductor devices.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.
This mechanical and climatic test method, as it relates to die shear strength, is a rewrite of
the test method contained in Clause 7, Chapter 2 of IEC 60749.
The committee has decided that the contents of the base publication and its amendments will
remain unchanged until the stability date indicated on the IEC web site under
"http://webstore.iec.ch" in the data related to the specific publication. At this date, the
publication will be
• reconfirmed,
• withdrawn,
• replaced by a revised edition, or
• amended.
IMPORTANT – The “colour inside” logo on the cover page of this publication indicates
that it contains colours which are considered to be useful for the correct understanding
of its contents. Users should therefore print this publication using a colour printer.

– 4 – 60749-19 Ó IEC:2003+A1:2010
SEMICONDUCTOR DEVICES –
MECHANICAL AND CLIMATIC TEST METHODS –

Part 19: Die shear strength
1 Scope
This part of IEC 60749 determines (see note) the integrity of materials and procedures used
to attach semiconductor die to package headers or other substrates (for the purpose of this
test method, the term “semiconductor die” should be taken to include passive elements).
This test method is generally only applicable to cavity packages or as a process monitor. It is
not applicable for die areas greater than 10 mm . It is also not applicable to flip chip
technology or to flexible substrates.
NOTE 1 This determination is based on a measure of the force applied to the die or to the element, and, if a
failure occurs, the type of failure resulting from the application of force and the visual appearance of the residual
die attach medium and the header/substrate metallization.
NOTE 2 In cavity packages, die shear strength is measured in order to assure the strength of the die attachment
within the cavity.
In non-cavity packages, such as plastic encapsulated packages, die bonding is used to prevent die movement until
the resin mould is completely cured. Normally, specification of the die shear strength and the minimum adhesion
area of die bond after moulding are unnecessary, except in the following circumstances:
– when the die needs to be electrically connected to die pad;
– when heat from the die needs to be diffused through the die bond.
2 Description of the test apparatus
The apparatus for this test shall consist of a load applying instrument in the form of a linear
motion force-applying instrument or a circular dynamometer with a lever arm. In addition it
shall have the following:
a) a contact tool which applies a uniform load to the edge of the die, perpendicular to the die
mounting plane of the package or substrate (see Figure 3). A compliant material on the
contact tool may be used to ensure that the load is applied uniformly (see Figure 1);
b) an accuracy of 5 % of full scale or ±0,5 N, whichever is the greater tolerance;
c) a means of indicating the load applied;
d) a facility, fitted with suitable light source, to allow visual observation (e.g. at 10´
magnification) of the die and contact tool during testing;
e) a fixture with rotational capability relative to the die contact tool and package/substrate
holding fixture to allow line contact of the tool along the whole edge of the die from end to
end (see Figure 2).
NOTE Many measuring equipments are graduated in kilogram-force (kgf) (1 kgf = 9,8 N).

60749-19 Ó IEC:2003+A1:2010 – 5 –
3 Test method
A force sufficient to shear the die from its mounting, or equal to twice the minimum specified
shear strength (see Clause 4), whichever is the smaller, shall be applied to the die using the
apparatus of Clause 2, with the following provisions.
a) When a linear motion force-applying instrument is used, the direction of the applied force
shall be parallel with the plane of the header or substrat
...

Questions, Comments and Discussion

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