在半導(dǎo)體封裝測試領(lǐng)域，芯片鍵合力、金線拉力、金球推力等力學(xué)性能測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)性能的精確測試變得尤為重要。

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

一、金線拉力測試標準

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

1、測試方法

使用Alpha W260推拉力測試機進行測試時，需注意：

鉤針位置應(yīng)位于金線線弧的最高點

測試高度必須精確控制，這直接關(guān)系到測試結(jié)果的可靠性

2、斷線模式分析

測試中可能出現(xiàn)以下幾種斷線模式：

A模式：第一焊點和電極之間剝離

B模式：第一焊點上升部位斷線

C模式：在B~D之間斷線

D模式：第二焊點斷線

E模式：魚尾脫落

評判標準：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、拉力標準

引用MIL-STD-883G Bond Strength標準：

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、線徑與拉力對應(yīng)表：

二、金球推力測試標準

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

1、測試定位要點

a推球高度h：

最低不能接觸焊表面

最高不能超過球焊點高度的一半

這一高度的精確控制對測試結(jié)果可靠性至關(guān)重要

b推刀位置：

推刀應(yīng)與測試面保持平行

推力方向應(yīng)與基板表面平行

c測試結(jié)果判定金球推力測試后可能出現(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：細小的端口連接在電線之上；引線鍵合點過高，僅推掉了一部分的引線鍵合點

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、推力標準

三、芯片推力測試標準

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

1、測試方法

推刀和芯片基底呈90度角

選擇芯片長邊進行推力測試

測試位置應(yīng)在芯片邊緣中央?yún)^(qū)域

2、測試結(jié)果判定

芯片推力測試后可能出現(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、評判標準

B、C、D模式可接受

A模式不可接受，表明鍵合強度不足

4、推力標準

引用MIL-STD-883G Die Shear Strength標準：

一般規(guī)定芯片推力應(yīng)大于200g

具體標準根據(jù)芯片尺寸計算

芯片面積與推力對應(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：

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

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

芯片尺寸與推力對應(yīng)圖：

四、Alpha W260推拉力測試機的應(yīng)用

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

1、設(shè)備特點

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)，確保測試數(shù)據(jù)的準確性。

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

c、操作便捷：配備專用軟件，操作簡單，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、在鍵合測試中的應(yīng)用

A、金線拉力測試：

精確控制鉤針位置和提升速度

自動記錄斷裂力和斷裂位置

提供統(tǒng)計分析和報表生成

B、金球推力測試：

精確定位推刀高度和角度

多種測試模式可選

自動判斷失效模式

C、芯片推力測試：

高精度定位芯片邊緣

恒定速度或恒定力測試模式

破壞模式自動識別

3、應(yīng)用優(yōu)勢

A、數(shù)據(jù)可靠性高：

精密的機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)確保測試條件一致

高精度傳感器提供可靠的測試數(shù)據(jù)

B、操作效率高：

自動化測試流程減少人為誤差

批量測試功能提高測試效率

C、適應(yīng)性強：

可適配多種測試工裝

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、球推力及線拉力測試標準分析相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭∪绻€想了解更多BGA封裝料件焊點的可靠性測試方法、視頻和操作步驟，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，歡迎您關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言，【科準測控】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