探索推拉力測試機在電子封裝引線鍵合檢測中的應(yīng)用

在當(dāng)今快速發(fā)展的電子行業(yè)中，半導(dǎo)體器件的性能和可靠性是衡量電子設(shè)備成功的關(guān)鍵因素。引線鍵合技術(shù)，作為連接半導(dǎo)體芯片與外部電路的重要手段，其質(zhì)量直接關(guān)系到器件的整體性能和長期穩(wěn)定性。隨著電子器件向更小尺寸、更高速度和更大功率密度的方向發(fā)展，對引線鍵合質(zhì)量的要求也日益嚴(yán)格。因此，對引線鍵合質(zhì)量的檢測變得至關(guān)重要，它不僅能夠確保產(chǎn)品在設(shè)計和制造過程中的高標(biāo)準(zhǔn)，還能在產(chǎn)品上市前及時發(fā)現(xiàn)并修正潛在的缺陷，從而減少成本和提高市場競爭力。

本文科準(zhǔn)測控小編旨在詳細探討電子器件封裝中引線鍵合質(zhì)量的檢測方法，對比分析各種技術(shù)的目的、技術(shù)特點及其適用場合。我們將從引線鍵合的基本原理出發(fā)，深入探討當(dāng)前行業(yè)內(nèi)采用的各種檢測技術(shù)，包括但不限于機械測試、電學(xué)測試和視覺檢測等。同時，本文還將總結(jié)這些方法的優(yōu)勢與局限性，并探討在面對新的封裝技術(shù)和材料時，引線鍵合質(zhì)量檢測所面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展方向。

一、引線鍵合的質(zhì)量問題及主要表征方法

要對引線鍵合的質(zhì)量進行檢測，就必須了解該技術(shù)的基本原理和工藝流程，掌握引線鍵合中存在的質(zhì)量問題，熟悉這些質(zhì)量的表征方法。

引線鍵合技術(shù)的基本原理是利用直徑通常為幾十至幾百微米的高電導(dǎo)率金屬導(dǎo)線（金、鋁和銅等），在熱超聲作用下按壓在焊盤上，使焊盤與焊線的金屬原子發(fā)生擴散，形成金屬間化合物，從而實現(xiàn)晶粒與引腳的連接。典型的引線鍵合工藝流程包括形球、超聲加熱、按壓形成第一焊點、走線、按壓形成第二焊點和分離等。如圖2所示。

二、引線鍵合的質(zhì)量檢測

1、機械參數(shù)檢測方法

合格的鍵合線必須在實現(xiàn)有效電氣連接的同時具有較好的機械性能。良好的機械性能不僅是正常工作的基本保證，同時也是芯片封裝長期工作可靠性的基礎(chǔ)。因此對引線進行機械性能的檢測是評價鍵合線質(zhì)量的基礎(chǔ)。應(yīng)力和振動是兩種主要的機械檢測手段。

a、靜態(tài)機械參數(shù)檢測

靜態(tài)機械參數(shù)的檢測可以用于快速評估鍵合線 的整體鍵合強度，發(fā)現(xiàn)脫焊和虛焊等問題。針對鍵 合線的應(yīng)力檢測，引線拉力測試（pull test）和球剪切力測試（shear test）是最基本手段。在這兩種方法 的基礎(chǔ)上，為了解決工業(yè)生產(chǎn)檢測對速度和非破壞 性的要求，還發(fā)展出高壓空氣吹檢法和焊球成型過 程壓力測試法等。

2、引線拉力測試

引線拉力測試是測量鍵合線強度zui簡單有效的方法之一，并被中國的國家標(biāo)準(zhǔn)和美國國家標(biāo)準(zhǔn)（MIL-STD-883）等廣泛采用。該方法是用一個小勾勾住引線，測試時拉力的施加作用點作用于內(nèi)、外兩個焊點的中間部位，拉力的施加方向垂直于兩焊點連線的垂直方向。在非破壞性試驗時不斷增大拉力，當(dāng)拉力到達標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值而引線未斷裂或焊點未脫落，說明鍵合強度符合要求，最后輕輕移開小勾。在破壞性試驗中，不斷增加拉力直至引線斷開或鍵合點脫落位置，此時得到的數(shù)值，即為極限鍵合強度。

原理圖如下：

3、球剪切力測試

球剪切力測試（Ball shear test）是用一個平面的剪切刀，平行于焊盤向焊球施加推力，使焊球被剝離的力就是鍵合剪切力。

4、常用檢測設(shè)備

a、Beta S100 推拉力測試機

1）設(shè)備概述

a、推拉力測試機是一種專為微電子領(lǐng)域設(shè)計的動態(tài)測試設(shè)備，用于評估引線鍵合后的焊接強度、焊點與基板的粘接強度以及進行失效分析。該儀器能夠執(zhí)行多種測試，如晶片推力測試、金球推力測試和金線拉力測試，配備有高速力值采集系統(tǒng)，以確保測試的精確性。

b、用戶可以根據(jù)具體的測試需求更換相應(yīng)的測試模塊，系統(tǒng)將自動識別并調(diào)整到合適的量程。這種靈活性使得設(shè)備能夠適應(yīng)不同產(chǎn)品的測試需求。每個測試工位都設(shè)有獨立安全高度和速度限制，以防止因誤操作而損壞測試探頭。該系統(tǒng)以快速、精確和廣泛的適用性為特點。

c、該推拉力測試機廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路封裝測試、LED封裝測試、光電器件封裝測試、PCBA電子組裝測試，以及汽車電子、航空航天和軍事等領(lǐng)域。同時，它也適用于電子分析和研究單位進行失效分析，以及教育機構(gòu)的教學(xué)和研究活動。

2）設(shè)備特點

3）實測案例展示

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