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電子器件的性能與壽命。鍵合點的機械強度是評估鍵合質(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，測量鍵合點從基板或芯片上分離所需的最大力值，從而評估鍵合強度的力學(xué)測試方法。

力學(xué)基礎(chǔ)：測試基于材料力學(xué)中的拉伸強度原理，通過測量鍵合點失效時的臨界載荷來量化鍵合強度。

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，表明鍵合強度高于絲材本身強度

界面剝離：鍵合點從基板或芯片表面分離，反映界面結(jié)合強度不足

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度測試

三、測試儀器和工具

1、Alpha W260推拉力測試機

A、設(shè)備介紹

Alpha-W260自動推拉力測試機用于為微電子引線鍵合后引線焊接強度測試、焊點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

模塊化設(shè)計，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

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推拉力測試機電源連接正常，主機和計算機系統(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，確保鍵合點暴露且無遮擋。

使用顯微鏡觀察鍵合點，確保無污染、氧化或機械損傷。

步驟四、定位鍵合點

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

點擊軟件開始按鈕，設(shè)備自動施加拉力，直至鍵合點失效。

測試過程中，系統(tǒng)實時記錄拉力-位移曲線，并自動捕捉最大拉力值（F_max）。

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，說明鍵合強度高于絲材本身強度。

界面剝離（Lift-off）：鍵合點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)計分析

計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，分析鍵合強度一致性。

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