在半導(dǎo)體封裝測(cè)試領(lǐng)域，芯片鍵合力、金線拉力、金球推力等力學(xué)性能測(cè)試是確保封裝可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著芯片尺寸不斷縮小、集成度持續(xù)提高，這些微觀力學(xué)性能的精確測(cè)試變得尤為重要。

本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將系統(tǒng)介紹半導(dǎo)體封裝中Die、Ball、Bond等關(guān)鍵部位的力學(xué)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和方法，并重點(diǎn)介紹Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)等專業(yè)設(shè)備在這些測(cè)試中的應(yīng)用。通過建立科學(xué)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的操作流程，我們可以有效評(píng)估封裝質(zhì)量，預(yù)防早期失效，為半導(dǎo)體產(chǎn)品的可靠性保駕護(hù)航。

一、金線拉力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

金線鍵合是半導(dǎo)體封裝中最常見的互連方式之一，其拉力強(qiáng)度直接影響到器件的可靠性。金線拉力測(cè)試是評(píng)估鍵合質(zhì)量的重要手段。

1、測(cè)試方法

使用Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需注意：

鉤針位置應(yīng)位于金線線弧的最高點(diǎn)

測(cè)試高度必須精確控制，這直接關(guān)系到測(cè)試結(jié)果的可靠性

2、斷線模式分析

測(cè)試中可能出現(xiàn)以下幾種斷線模式：

A模式：第一焊點(diǎn)和電極之間剝離

B模式：第一焊點(diǎn)上升部位斷線

C模式：在B~D之間斷線

D模式：第二焊點(diǎn)斷線

E模式：魚尾脫落

評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：A、D、E處斷線為異常情況，表明鍵合工藝存在問題；B、C模式為正常斷裂模式。

3、拉力標(biāo)準(zhǔn)

引用MIL-STD-883G Bond Strength標(biāo)準(zhǔn)：

1mil(25.4μm)金線拉力值應(yīng)大于5g

1.2mil(30.5μm)金線拉力值應(yīng)大于8g

4、線徑與拉力對(duì)應(yīng)表：

二、金球推力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

金球推力測(cè)試是評(píng)估第一焊點(diǎn)(球焊點(diǎn))鍵合強(qiáng)度的重要方法，使用Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)可獲得精確數(shù)據(jù)。

1、測(cè)試定位要點(diǎn)

a推球高度h：

最低不能接觸焊表面

最高不能超過球焊點(diǎn)高度的一半

這一高度的精確控制對(duì)測(cè)試結(jié)果可靠性至關(guān)重要

b推刀位置：

推刀應(yīng)與測(cè)試面保持平行

推力方向應(yīng)與基板表面平行

c測(cè)試結(jié)果判定金球推力測(cè)試后可能出現(xiàn)以下幾種情況：

TYPE 1：Bond Lift(綁定上提)

特征：引線與接合面分離，幾乎沒有或完全沒有金屬化接合于接合面；接合表面完好無損

判定：金球剝離，無金屬殘留，判定PASS

TYPE 2：Bond Shear -Gold/Aluminum(粘結(jié)剪切 - 金/鋁)

特征：大部分引線焊接在引線上；球狀或楔形接合區(qū)域完好無損

判定：金球剝離，有少量金屬殘留，判定PASS

TYPE 3：Cratering(彈坑)

特征：與線鍵合連接的殘余鍵合表面和基底材料；鍵合表面提升基板材料的部分

判定：金球剝離有彈坑，判定FAIL

TYPE 4：Bonding Surface Contact(鍵合表面接觸)

特征：鍵合表面與分離表面分隔開

判定：推刀與芯片表面接觸，表面金屬層脫離芯片，判定FAIL

TYPE 5：Shearing Skip(剪切跳空)

特征：細(xì)小的端口連接在電線之上；引線鍵合點(diǎn)過高，僅推掉了一部分的引線鍵合點(diǎn)

判定：僅部分金球剝離，判定FAIL

TYPE 6：Bonding Surface Lift(鍵合表面提升)

特征：連接表面與分離表面之間的金屬化層

判定：金球剝離，表面金屬層部分脫落，判定FAIL

2、推力標(biāo)準(zhǔn)

三、芯片推力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

芯片推力測(cè)試是評(píng)估芯片與基板間鍵合強(qiáng)度的重要方法，Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)在此測(cè)試中表現(xiàn)優(yōu)異。

1、測(cè)試方法

推刀和芯片基底呈90度角

選擇芯片長(zhǎng)邊進(jìn)行推力測(cè)試

測(cè)試位置應(yīng)在芯片邊緣中央?yún)^(qū)域

2、測(cè)試結(jié)果判定

芯片推力測(cè)試后可能出現(xiàn)以下幾種破壞模式：

A模式：芯片與基板完全分離，無殘留材料

B模式：芯片表面有部分基板材料殘留

C模式：芯片斷裂，部分殘留在基板上

D模式：基板材料被拉起，形成彈坑

3、評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

B、C、D模式可接受

A模式不可接受，表明鍵合強(qiáng)度不足

4、推力標(biāo)準(zhǔn)

引用MIL-STD-883G Die Shear Strength標(biāo)準(zhǔn)：

一般規(guī)定芯片推力應(yīng)大于200g

具體標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)芯片尺寸計(jì)算

芯片面積與推力對(duì)應(yīng)關(guān)系：

芯片面積小于500密耳2(約0.32mm2)的：

最小推力(g) = 0.8 × 芯片面積(密耳2)

示例：

邊長(zhǎng)為10mil的芯片，面積為100密耳2，則最小推力為：0.8×100=80g

邊長(zhǎng)為20mil的芯片，面積為400密耳2，則最小推力為：0.8×400=320g

芯片尺寸與推力對(duì)應(yīng)圖：

四、Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)的應(yīng)用

Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)是半導(dǎo)體封裝測(cè)試領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)備，具有以下特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

1、設(shè)備特點(diǎn)

a、高精度：全量程采用自主研發(fā)的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

b、多功能性：支持多種測(cè)試模式，如晶片推力測(cè)試、金球推力測(cè)試、金線拉力測(cè)試以及剪切力測(cè)試等。

c、操作便捷：配備專用軟件，操作簡(jiǎn)單，支持多種數(shù)據(jù)輸出格式，能夠完美匹配工廠的SPC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2、在鍵合測(cè)試中的應(yīng)用

A、金線拉力測(cè)試：

精確控制鉤針位置和提升速度

自動(dòng)記錄斷裂力和斷裂位置

提供統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表生成

B、金球推力測(cè)試：

精確定位推刀高度和角度

多種測(cè)試模式可選

自動(dòng)判斷失效模式

C、芯片推力測(cè)試：

高精度定位芯片邊緣

恒定速度或恒定力測(cè)試模式

破壞模式自動(dòng)識(shí)別

3、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

A、數(shù)據(jù)可靠性高：

精密的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)確保測(cè)試條件一致

高精度傳感器提供可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)

B、操作效率高：

自動(dòng)化測(cè)試流程減少人為誤差

批量測(cè)試功能提高測(cè)試效率

C、適應(yīng)性強(qiáng)：

可適配多種測(cè)試工裝

適用于不同尺寸和類型的樣品

以上就是小編介紹的有關(guān)于芯片鍵合力、剪切力、球推力及線拉力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分析相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭∪绻€想了解更多BGA封裝料件焊點(diǎn)的可靠性測(cè)試方法、視頻和操作步驟，推拉力測(cè)試機(jī)怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項(xiàng)、作業(yè)指導(dǎo)書，原理、怎么校準(zhǔn)和使用方法視頻，推拉力測(cè)試儀操作規(guī)范、使用方法和測(cè)試視頻，焊接強(qiáng)度測(cè)試儀使用方法和鍵合拉力測(cè)試儀等問題，歡迎您關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言，【科準(zhǔn)測(cè)控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測(cè)試機(jī)在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點(diǎn)、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方案。

審核編輯 黃宇