引線鍵合檢測(cè)

引線鍵合完成后的檢測(cè)是確保產(chǎn)品可靠性和后續(xù)功能測(cè)試順利進(jìn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。檢測(cè)項(xiàng)目全面且細(xì)致，涵蓋了從外觀到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的多個(gè)方面。

以下是對(duì)各項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目的詳細(xì)分述：

目檢

球的推力測(cè)試

拉線測(cè)試

鍵合的失效可靠性

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目檢

目檢是在顯微鏡下對(duì)完成品進(jìn)行的檢查，主要關(guān)注以下幾個(gè)方面：

焊球短路：確保金球與相鄰的金球或金屬引線之間無(wú)短路觸碰，避免電流異常流通。

焊點(diǎn)的位置偏移：檢查金球是否在焊墊有效面積的75%以內(nèi)，且金球與相鄰金球或金屬引線之間無(wú)觸碰，確保鍵合位置準(zhǔn)確。

焊球大小：最小球徑不得小于2倍線徑，最大球徑不得大于5倍線徑，避免過(guò)大或過(guò)小影響鍵合強(qiáng)度。

第二焊點(diǎn)的魚(yú)尾大小：第二焊點(diǎn)（魚(yú)尾）的寬度和長(zhǎng)度需符合規(guī)定范圍，寬度不得小于1.2倍線徑或大于5倍線徑，長(zhǎng)度不得小于0.5倍線徑或大于3倍線徑，確保焊點(diǎn)形狀符合標(biāo)準(zhǔn)。

錯(cuò)焊：核對(duì)實(shí)際焊線位置與鍵合裝配圖的要求是否一致，避免誤焊導(dǎo)致功能異常。

線尾殘留：檢查線尾是否殘留并黏著在鋁墊上或手指區(qū)、銅板區(qū)、連接帶上，殘留長(zhǎng)度需符合規(guī)定范圍，避免影響后續(xù)工藝。

引線受損：檢查金屬引線本身和球頸部分是否存在受損、刮傷等，受損程度不得超過(guò)25%線徑，確保引線完整性。

碰線、線距不足、塌線：檢查金屬引線之間或金屬引線與芯片之間是否存在短路，線弧與線弧、線弧與芯片邊緣、線弧與其他引腳之間的間距需符合規(guī)定，避免短路和塌線現(xiàn)象。

鍵合線的弧度不良：檢查線弧的弧度是否在規(guī)格范圍內(nèi)，避免弧度過(guò)大或過(guò)小影響鍵合效果和美觀。

漏焊線：核對(duì)鍵合裝配圖，確保規(guī)定應(yīng)該焊線的位置已正確焊線，避免漏焊導(dǎo)致功能缺失。

鍵合造成晶粒崩角、隱裂：檢查作業(yè)中是否因外力傷及晶粒實(shí)體，導(dǎo)致部分晶粒缺失損壞，影響芯片性能和可靠性。

第二焊點(diǎn)頸部斷裂：檢查第二焊點(diǎn)的頸部是否存在拉折、撕裂、裂痕等現(xiàn)象，確保焊點(diǎn)強(qiáng)度符合要求。

通過(guò)目檢，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除潛在的缺陷和問(wèn)題，確保引線鍵合的質(zhì)量和可靠性。同時(shí)，目檢也是后續(xù)檢測(cè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)和前提，為后續(xù)檢測(cè)提供了重要的參考和依據(jù)。

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球的推力測(cè)試

球的推力測(cè)試，也被稱作鍵合點(diǎn)強(qiáng)度測(cè)試，是評(píng)估引線鍵合質(zhì)量的重要手段。該測(cè)試旨在通過(guò)精確的推刀夾具和測(cè)試平臺(tái)，模擬實(shí)際使用中可能遇到的剪切力，從而檢測(cè)焊球與芯片或基板之間的結(jié)合強(qiáng)度。

測(cè)試準(zhǔn)備與設(shè)備

推刀夾具：選用剛硬且精密的推刀夾具，確保測(cè)試的準(zhǔn)確性和可靠性。

三軸測(cè)試平臺(tái)：通過(guò)三軸測(cè)試平臺(tái)，可以精確控制測(cè)試頭的移動(dòng)，確保測(cè)試位置準(zhǔn)確無(wú)誤。

測(cè)試角度：剪切工具與芯片表面應(yīng)呈90°±5°的夾角，以確保測(cè)試力的均勻分布。

傳感器：定期校準(zhǔn)的傳感器用于測(cè)量推力大小，其負(fù)載能力應(yīng)超過(guò)焊球最大剪切力的1.1倍，以確保測(cè)試的準(zhǔn)確性。

光學(xué)芯片與顯微鏡：高功率光學(xué)芯片和穩(wěn)定的雙臂顯微鏡用于輔助觀察測(cè)試過(guò)程，確保測(cè)試操作的精確性。

攝像系統(tǒng)：配置攝像系統(tǒng)進(jìn)行加載工具與焊接對(duì)準(zhǔn)、測(cè)試后檢查、故障分析和視頻捕獲，便于后續(xù)分析和記錄。

失效模式與判定

焊球在推力作用下的失效模式多種多樣，主要包括以下幾種：

球脫模式：焊球整體脫離，可能包含或不包含形成的金屬間化合物（如銅鋁材料的殘留）

焊接面殘留：經(jīng)推力作用后，焊球的焊接面會(huì)殘留銅鋁材料或僅殘留引線本身材料（如銅材料）

焊墊金屬脫離：焊墊金屬?gòu)暮笁|上脫離，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)⑿酒幕撞牧蠋С?/p>

推刀位置錯(cuò)誤：推刀位置設(shè)置過(guò)高可能推斷引線頸部，設(shè)置過(guò)低則可能將整個(gè)焊墊層推走

通過(guò)球的推力測(cè)試，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并評(píng)估引線鍵合的強(qiáng)度和質(zhì)量問(wèn)題，為產(chǎn)品的可靠性和后續(xù)功能測(cè)試提供有力保障。同時(shí)，該測(cè)試也是質(zhì)量控制和工藝改進(jìn)的重要依據(jù)。

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拉線測(cè)試

拉線測(cè)試（Wire Pull）是一種用于監(jiān)控鍵合線弧質(zhì)量和工藝可靠性的重要測(cè)試方法。該測(cè)試通過(guò)施加拉力來(lái)評(píng)估鍵合線的強(qiáng)度，并確定其最弱位置。

測(cè)試位置與設(shè)備

測(cè)試位置：拉線測(cè)試通常選擇在距離第一焊點(diǎn)或第二焊點(diǎn)1/3的位置進(jìn)行，以模擬實(shí)際使用中可能受到的拉力。測(cè)試位置的選擇應(yīng)確保能夠準(zhǔn)確反映鍵合線的強(qiáng)度。

測(cè)試設(shè)備：拉線測(cè)試需要使用專門(mén)的拉線鉤和測(cè)試設(shè)備，如拉力計(jì)或拉力測(cè)試機(jī)。這些設(shè)備能夠精確控制拉力的施加，并記錄測(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)。

測(cè)試方法

將拉線鉤移動(dòng)到焊線下方，并沿Z軸方向（即垂直于芯片表面的方向）向上拉扯。測(cè)試可以是破壞性的，即直到焊接被破壞；也可以是非破壞性的，即達(dá)到預(yù)先定義的力度后停止。

拉力范圍與評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

拉力范圍：拉力的測(cè)試范圍通常根據(jù)具體需求而定，常見(jiàn)的范圍包括0~100g、0~1kg和0~10kg等。

質(zhì)量評(píng)判：拉線測(cè)試后，需要對(duì)鍵合引線的各個(gè)部分進(jìn)行質(zhì)量評(píng)判。評(píng)判內(nèi)容包括第一焊點(diǎn)的焊墊和焊球、球頸、鍵合引線、焊接位置以及第二焊點(diǎn)的線尾等。根據(jù)評(píng)判結(jié)果，可以確定鍵合線的強(qiáng)度和質(zhì)量是否符合要求。

第二焊點(diǎn)拉線力測(cè)試

測(cè)試目的：第二焊點(diǎn)拉線力測(cè)試是評(píng)估第二焊點(diǎn)鍵合強(qiáng)度的一種方法。它通過(guò)觀察拉線后殘留金屬的狀況，為工藝分析提供重要信息。

測(cè)試方法：進(jìn)行第二焊點(diǎn)拉線力測(cè)試時(shí)，拉線鉤應(yīng)盡量靠近第二焊點(diǎn)，以確保線弧在第二焊點(diǎn)處斷裂。該測(cè)試是破壞性的，通常不作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試項(xiàng)，但在特定情況下可用于分析工藝問(wèn)題。

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鍵合的失效可靠性

在超聲波焊鍵合過(guò)程中，焊盤(pán)產(chǎn)生彈坑是一種常見(jiàn)的缺陷現(xiàn)象，它指的是焊盤(pán)金屬層下方的二氧化硅層或其他層次受到破壞。彈坑通常肉眼難以察覺(jué)，但其對(duì)電性能的影響卻不容忽視。

彈坑產(chǎn)生的原因

彈坑的產(chǎn)生源于多種因素，主要包括以下幾個(gè)方面：

超聲波能量過(guò)高：當(dāng)超聲波能量超過(guò)一定閾值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致硅晶格點(diǎn)陣的破壞，進(jìn)而形成彈坑。過(guò)高的能量輸入使得焊盤(pán)下方的材料無(wú)法承受，從而產(chǎn)生損傷。

鍵合壓力過(guò)大：在楔焊鍵合過(guò)程中，如果鍵合力過(guò)高，同樣會(huì)對(duì)焊盤(pán)下方的材料造成壓迫，導(dǎo)致彈坑的產(chǎn)生。

焊球尺寸不合適：如果焊球太小，堅(jiān)硬的鍵合工具在鍵合過(guò)程中可能會(huì)直接接觸到焊盤(pán)金屬層，而非通過(guò)焊球進(jìn)行緩沖，從而增加焊盤(pán)受損的風(fēng)險(xiǎn)。

焊盤(pán)厚度不足：焊盤(pán)的厚度是影響其抗損傷能力的重要因素。當(dāng)焊盤(pán)厚度小于一定值時(shí)（如0.6微米以下），其抵抗外力破壞的能力會(huì)顯著降低，更容易產(chǎn)生彈坑。

材料硬度不匹配：焊盤(pán)金屬和金屬引線的硬度如果匹配不當(dāng)，也可能導(dǎo)致彈坑的產(chǎn)生。硬度差異過(guò)大時(shí)，較軟的材料更容易受到損傷。

鋁絲超聲波焊鍵合的特殊性：在鋁絲超聲波焊鍵合中，由于鋁絲的硬度相對(duì)較高，如果工藝參數(shù)控制不當(dāng)，也容易導(dǎo)致晶圓焊盤(pán)產(chǎn)生彈坑。

芯片本身的問(wèn)題：芯片本身的質(zhì)量問(wèn)題，如材料缺陷、加工精度不足等，也可能導(dǎo)致彈坑的產(chǎn)生。

晶圓測(cè)試時(shí)的損傷：在晶圓測(cè)試過(guò)程中，如果探針操作不當(dāng)，也可能刺傷焊墊，進(jìn)而引發(fā)彈坑問(wèn)題。

彈坑對(duì)可靠性的影響

彈坑的存在會(huì)嚴(yán)重影響鍵合的可靠性。首先，彈坑會(huì)破壞焊盤(pán)與金屬引線之間的電氣連接，導(dǎo)致電路性能下降或失效。其次，彈坑還可能成為潛在的裂紋源，隨著時(shí)間和環(huán)境的變化，裂紋可能逐漸擴(kuò)展，最終導(dǎo)致整個(gè)鍵合結(jié)構(gòu)的失效。

因此，在超聲波焊鍵合過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，確保焊盤(pán)、焊球、金屬引線等材料的匹配性，以及芯片本身的質(zhì)量。同時(shí)，在晶圓測(cè)試和后續(xù)處理過(guò)程中，也需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，避免?duì)焊墊造成損傷。通過(guò)這些措施，可以有效降低彈坑產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，提高鍵合的可靠性和穩(wěn)定性。

彈坑缺陷與化學(xué)腐蝕分析

彈坑是超聲波焊鍵合中常見(jiàn)的一種缺陷，它指的是焊盤(pán)金屬層下方的二氧化硅層或其他層次受到破壞。為了深入分析彈坑缺陷，通常需要進(jìn)行化學(xué)腐蝕分析。

這一分析過(guò)程涉及將焊區(qū)的金屬鋁腐蝕掉，以觀察金屬間化合物的覆蓋率和焊區(qū)金屬層下方電路是否有損傷。

鍵合點(diǎn)的質(zhì)量與可靠性問(wèn)題

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，鍵合點(diǎn)可能會(huì)遇到多種問(wèn)題，如開(kāi)裂、翹起、尾部不一致以及剝離等。這些問(wèn)題可能由多種因素導(dǎo)致，包括引線通道不干凈、進(jìn)料角度不對(duì)、劈刀堵塞、引線夾污染、夾力或距離不正確、張力不正確等。此外，金屬間化合物的形成、引線彎曲疲勞、腐蝕、金屬遷移以及振動(dòng)疲勞等也是影響鍵合可靠性的主要原因。

影響鍵合可靠性的主要因素

焊接面絕緣層未去除干凈：如芯片鍵合區(qū)的光刻膠或窗口鈍化膜殘留，會(huì)導(dǎo)致金屬間鍵合不良，形成絕緣夾層，增加接觸電阻，降低鍵合可靠性。

金屬層缺陷：如芯片金屬層過(guò)薄、有合金點(diǎn)或黏附不牢固，會(huì)導(dǎo)致鍵合時(shí)無(wú)緩沖作用，形成缺陷，或壓焊點(diǎn)容易脫落。

表面沾污：各部件在各個(gè)環(huán)節(jié)均可能產(chǎn)生沾污，如灰塵、有機(jī)物、鈉等，會(huì)導(dǎo)致原子不能互相擴(kuò)散，影響鍵合質(zhì)量。

材料間接觸應(yīng)力不當(dāng)：鍵合應(yīng)力過(guò)小會(huì)導(dǎo)致鍵合不牢，過(guò)大則會(huì)影響鍵合點(diǎn)的機(jī)械性能，甚至損傷芯片材料。

引線框架腐蝕：鍍層污染過(guò)多及較高的殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致引線框架腐蝕，影響鍵合可靠性。