在高度集成化和微型化的現(xiàn)代電子工業(yè)中，半導(dǎo)體器件的可靠性是決定產(chǎn)品品質(zhì)與壽命的關(guān)鍵。其中，芯片與外部電路之間的引線鍵合點，猶如人體的“神經(jīng)末梢”，其連接的牢固程度直接關(guān)系到整個電路系統(tǒng)的生死存亡。一個微小的鍵合點失效，就可能導(dǎo)致整個模塊功能異常甚至徹底報廢。因此，對鍵合點進行精準(zhǔn)的強度測試，是半導(dǎo)體封裝與失效分析領(lǐng)域中不可或缺的一環(huán)。

本文科準(zhǔn)測控小編將圍繞Alpha W260推拉力測試機這一核心設(shè)備，深入淺出地為您解析引線鍵合強度測試的基本原理、核心標(biāo)準(zhǔn)、儀器特點及完整操作流程，助力您在產(chǎn)品質(zhì)量控制和失效分析中做到心中有數(shù)，手中有術(shù)。

一、測試原理

引線鍵合強度測試主要分為兩種：拉力測試和剪切力測試。Alpha W260能夠完美執(zhí)行這兩種測試。

1、引線拉力測試

目的：評估單根鍵合引線（通常是金線、銅線或鋁線）與其焊盤之間的結(jié)合強度。

原理：使用一個精密的微型鉤子，小心地鉤住兩根鍵合點之間的引線弧頂。然后，測試機施加一個垂直于芯片表面的、持續(xù)且均勻的拉力，直到引線被拉斷或鍵合點被拉脫。通過傳感器記錄下失效瞬間的最大力值，即為該鍵合點的拉力強度。

2、焊球剪切測試

目的：評估芯片表面第一焊點（焊球）與焊盤之間的結(jié)合強度。

原理：使用一個特定寬度和材質(zhì)的剪切工具，將其精準(zhǔn)地定位在焊球側(cè)面，并使其與芯片表面保持一個微小的間隙（通常為3-5μm）。工具然后沿水平方向勻速推進，將焊球從焊盤上推離。傳感器記錄下推離過程中產(chǎn)生的最大剪切力，即為該焊球的剪切強度。

二、測試標(biāo)準(zhǔn)

MIL-STD-883, Method 2011.7： 《微電子器件試驗方法和程序》中的“鍵合強度”方法。

JESD22-B116： 由JEDEC（固態(tài)技術(shù)協(xié)會）發(fā)布的“ wire Bond Shear Test Standard ”。

GB/T 4937（中國國家標(biāo)準(zhǔn)）：《半導(dǎo)體器件 機械和氣候試驗方法》，其中也包含了鍵合強度的相關(guān)測試規(guī)定。

這些標(biāo)準(zhǔn)通常會對以下方面做出規(guī)定：

測試速度（如：剪切測試通常為100-500μm/s）

工具與芯片表面的間隙

剪切工具的選擇

最小可接受力值

三、 檢測儀器

Alpha W260推拉力測試機

Alpha W260是一款高精度、高自動化的推拉力測試系統(tǒng)，專為滿足現(xiàn)代半導(dǎo)體實驗室的嚴(yán)苛要求而設(shè)計。

主要特點與優(yōu)勢：

a、高精度力值測量：采用高分辨率力傳感器，量程范圍廣，可從零點幾克力到數(shù)百克力，確保即使是超細(xì)線鍵合也能精確測量。

b、卓越的視覺對位系統(tǒng)：配備高倍率光學(xué)顯微鏡和高清CCD相機，結(jié)合強大的軟件，可自動或手動快速、精準(zhǔn)地定位測試點，尤其適用于高密度、小尺寸的芯片。

c、高穩(wěn)定性與重復(fù)性：精密的機械結(jié)構(gòu)和運動控制算法，確保了測試過程中推拉動作的平穩(wěn)與精準(zhǔn)，測試結(jié)果重復(fù)性極高。

d、智能化的測試軟件：用戶友好的操作界面，可預(yù)設(shè)測試程序、設(shè)置參數(shù)界限、自動記錄數(shù)據(jù)并生成統(tǒng)計報告（如CPK值）。軟件還能輔助進行失效模式分析。

e、強大的數(shù)據(jù)管理：可存儲所有測試的力值-位移曲線、圖像和視頻，便于后續(xù)追溯和深度分析。

f、靈活的配置：可更換多種規(guī)格的拉力鉤和剪切工具，以適應(yīng)不同尺寸的引線和焊球。

四、測試流程（以Alpha W260為例）

1、樣品準(zhǔn)備與固定

將待測的半導(dǎo)體器件（如芯片、封裝體）牢固地固定在測試機的樣品臺上。

2、系統(tǒng)校準(zhǔn)

開機預(yù)熱后，使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對力傳感器進行校準(zhǔn)，確保力值測量的準(zhǔn)確性。

3、程序設(shè)置

在軟件中選擇測試類型（拉力或剪切）。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或內(nèi)部規(guī)范，設(shè)置測試參數(shù)，如測試速度、回退距離、力值上下限等。

選擇并安裝合適的測試工具（鉤子或剪切刀）。

4、視覺對位

通過顯微鏡和攝像頭，將測試工具精確移動到第一個待測鍵合點上方。

對于拉力測試，小心地將鉤子穿過引線弧并置于中點。

對于剪切測試，將剪切刀對準(zhǔn)焊球側(cè)面，并調(diào)整好與芯片表面的間隙。

5、執(zhí)行測試

啟動測試程序。設(shè)備將自動執(zhí)行推拉動作，并實時繪制力值-位移曲線。

6、數(shù)據(jù)采集與失效分析

測試完成后，系統(tǒng)自動記錄最大力值。

操作員通過觀察曲線形態(tài)和測試后位置的顯微鏡圖像，判斷失效模式（例如，是健康的線頸斷裂，還是異常的焊盤抬起）。

7、生成報告

完成一批樣品測試后，利用軟件生成包含統(tǒng)計數(shù)據(jù)（平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最小值、最大值）、分布圖和每個測試詳細(xì)結(jié)果的綜合報告。

以上就是小編介紹的有關(guān)于半導(dǎo)體器件失效分析的相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭?。如果您還對推拉力測試機怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項、作業(yè)指導(dǎo)書，原理、怎么校準(zhǔn)和使用方法視頻，推拉力測試儀操作規(guī)范、使用方法和測試視頻，焊接強度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題感興趣，歡迎關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言?！究茰?zhǔn)測控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點、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