隨著微電子封裝技術的快速發(fā)展，微細絲鍵合作為芯片與外部電路連接的關鍵工藝，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)量的重要指標之一，而拉力測試則是檢測這一強度的標準方法。
本文科準測控小編詳細介紹了微細絲鍵合拉力測試的基本原理、相關標準、測試儀器及操作流程，旨在為微電子封裝領域的工程師和技術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測試方法。
力學基礎：測試基于材料力學中的拉伸強度原理，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、界面冶金結合的質(zhì)量
c、鍵合區(qū)域的微觀結構完整性
二、測試標準
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)標準
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的測試模組,系統(tǒng)自動識別模組，并自由切換量程。
B、設備特點
模塊化設計，可快速更換推刀、拉鉤等工具
高分辨率光學系統(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、設備檢查
確認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（建議每日或每次測試前進行校準）。
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，但未施加預壓力。
步驟五、開始測試
點擊軟件開始按鈕，設備自動施加拉力，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<sub>max</sub>）。
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)（可導出Excel或PDF格式）。
2、統(tǒng)計分析
計算批次樣品的平均值、標準差、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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