隨著微電子封裝技術(shù)的快速發(fā)展，微細(xì)絲鍵合作為芯片與外部電路連接的關(guān)鍵工藝，其可靠性直接影響到整個(gè)電子器件的性能與壽命。鍵合點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度是評估鍵合質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，而拉力測試則是檢測這一強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法。
本文科準(zhǔn)測控小編詳細(xì)介紹了微細(xì)絲鍵合拉力測試的基本原理、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、測試儀器及操作流程，旨在為微電子封裝領(lǐng)域的工程師和技術(shù)人員提供一套完整的測試解決方案，確保鍵合工藝的質(zhì)量控制和產(chǎn)品可靠性評估。
一、測試原理
微細(xì)絲鍵合拉力測試是通過施加垂直于鍵合界面的拉伸力，測量鍵合點(diǎn)從基板或芯片上分離所需的最大力值，從而評估鍵合強(qiáng)度的力學(xué)測試方法。
力學(xué)基礎(chǔ)：測試基于材料力學(xué)中的拉伸強(qiáng)度原理，通過測量鍵合點(diǎn)失效時(shí)的臨界載荷來量化鍵合強(qiáng)度。
失效模式分析：
鍵合絲斷裂：斷裂發(fā)生在鍵合絲而非鍵合界面，表明鍵合強(qiáng)度高于絲材本身強(qiáng)度
界面剝離：鍵合點(diǎn)從基板或芯片表面分離，反映界面結(jié)合強(qiáng)度不足
金屬層剝離：基板金屬化層從基材上剝離，說明金屬層附著力存在問題
數(shù)據(jù)意義：拉力測試值反映了：
a、鍵合工藝的穩(wěn)定性
b、界面冶金結(jié)合的質(zhì)量
c、鍵合區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)完整性
二、測試標(biāo)準(zhǔn)
MIL-STD-883 Method 2011.7：適用于金絲鍵合測試
JESD22-B116：電子器件工程聯(lián)合委員會(JEDEC)標(biāo)準(zhǔn)
IPC/JEDEC J-STD-002C：針對可焊性和鍵合強(qiáng)度測試
三、測試儀器和工具
1、Alpha W260推拉力測試機(jī)
A、設(shè)備介紹
Alpha-W260自動推拉力測試機(jī)用于為微電子引線鍵合后引線焊接強(qiáng)度測試、焊點(diǎn)與基板表面粘接力測試及其失效分析領(lǐng)域的專用動態(tài)測試儀器，常見的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等，采用高速力值采集系統(tǒng)。根據(jù)測試需要更換相對應(yīng)的測試模組,系統(tǒng)自動識別模組，并自由切換量程。
B、設(shè)備特點(diǎn)
模塊化設(shè)計(jì)，可快速更換推刀、拉鉤等工具
高分辨率光學(xué)系統(tǒng)，支持放大觀察
智能軟件自動識別峰值力值和失效點(diǎn)
支持多種數(shù)據(jù)導(dǎo)出格式(CSV、PDF、JMP等)
2、鉤針
3、常用工裝夾具
四、測試流程
步驟一、設(shè)備檢查
確認(rèn)Alpha W260推拉力測試機(jī)電源連接正常，主機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)啟動完成。
檢查力傳感器是否已校準(zhǔn)（建議每日或每次測試前進(jìn)行校準(zhǔn)）。
確保顯微鏡、CCD攝像頭及照明系統(tǒng)工作正常，圖像清晰。
步驟二、測試鉤具選擇
根據(jù)鍵合絲的直徑（如金絲、銅絲、鋁絲等）選擇合適的測試鉤（通常鉤具內(nèi)徑為線徑的2~3倍）。
檢查鉤具是否完好，無磨損或變形。
步驟三、樣品準(zhǔn)備
將待測樣品（如鍵合芯片或封裝器件）固定在測試平臺上，確保鍵合點(diǎn)暴露且無遮擋。
使用顯微鏡觀察鍵合點(diǎn)，確保無污染、氧化或機(jī)械損傷。
步驟四、定位鍵合點(diǎn)
使用顯微鏡和XYZθ調(diào)節(jié)臺，將測試鉤具精確移動到待測鍵合絲下方。
調(diào)整鉤具位置，使其與鍵合絲垂直接觸，但未施加預(yù)壓力。
步驟五、開始測試
點(diǎn)擊軟件開始按鈕，設(shè)備自動施加拉力，直至鍵合點(diǎn)失效。
測試過程中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄拉力-位移曲線，并自動捕捉最大拉力值（F<sub>max</sub>）。
步驟六、失效模式判斷
測試完成后，觀察失效位置并記錄失效模式：
鍵合絲斷裂（Bond Wire Break）：斷裂發(fā)生在鍵合絲上，說明鍵合強(qiáng)度高于絲材本身強(qiáng)度。
界面剝離（Lift-off）：鍵合點(diǎn)從基板或芯片表面脫離，表明鍵合界面結(jié)合不良。
金屬層剝離（Pad Peel）：基板金屬層被拉起，說明金屬層附著力不足。
步驟七、數(shù)據(jù)記錄與分析
1、數(shù)據(jù)采集
軟件自動記錄最大拉力值、失效位置和測試曲線。
保存測試數(shù)據(jù)（可導(dǎo)出Excel或PDF格式）。
2、統(tǒng)計(jì)分析
計(jì)算批次樣品的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、CPK值，評估鍵合工藝穩(wěn)定性。
繪制拉力分布直方圖，分析鍵合強(qiáng)度一致性。
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