電鍍軟金引線鍵合拉力測試：設(shè)備配置與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

最近，我們收到了一位客戶的私信，他詢問關(guān)于如何使用推拉力測試機(jī)來檢測電鍍軟金引線鍵合的拉力。微電子封裝領(lǐng)域，引線鍵合技術(shù)因其工藝簡便、成本效益高、適用性強以及封裝效率高而成為連接芯片與基板的主流技術(shù)之一。

隨著電子設(shè)備向小型化、高性能化發(fā)展，引線鍵合技術(shù)的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，尤其是在對可靠性要求及高的航空、航天等領(lǐng)域，引線鍵合技術(shù)的重要性愈發(fā)凸顯。然而，這些領(lǐng)域?qū)σ€鍵合的拉力值提出了更為嚴(yán)苛的要求，傳統(tǒng)的引線鍵合工藝已難以滿足這些高標(biāo)準(zhǔn)。

本文科準(zhǔn)測控小編旨在深入探討這些影響因素對電鍍軟金引線鍵合拉力的具體影響，以期為航空、航天等產(chǎn)品的引線鍵合工藝提供優(yōu)化方案。通過對電流密度、鍍金厚度等關(guān)鍵參數(shù)的精確控制，我們希望能夠顯著提高引線鍵合的拉力值，滿足產(chǎn)品對高拉力值的需求。

一、檢測原理

推拉力測試機(jī)的檢測原理是通過精確控制施加在樣品上的力，并測量樣品在受力過程中的形變或斷裂點，從而評估材料的力學(xué)性能。在電鍍軟金引線鍵合拉力測試中，該設(shè)備能夠模擬實際應(yīng)用中的應(yīng)力條件，通過拉伸引線至斷裂，測量并記錄所需的最大拉力值，以此來評定引線鍵合的強度和可靠性。

二、試驗過程

1、DOE試驗方案

試驗方案主要以引線鍵合拉力值和金面粗糙度作為最終評估值，并按極差法進(jìn)行 DOE 分析。

2、相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)

JEDEC JESD22-B116B：詳細(xì)定義了線鍵合剪切測試方法。

SJ 21453-2018：規(guī)定了集成電路陶瓷封裝金絲鍵合工藝的技術(shù)要求。

ASTM F459-13(2018)：提供了測量微電子引線鍵合拉伸強度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。

3、球形與契形引線邦定區(qū)別

本次試驗邦定拉力測試分別采用球形和契形邦定進(jìn)行測試，兩種邦定工藝主要區(qū)別在鍵合處得形狀，如下圖1所示:

4、印制板材材質(zhì)說明

本次試驗所用的環(huán)氧樹脂材料是生益科技生產(chǎn)的型號為S1141的環(huán)材料印制板，而PTFE 材料是ROGERS 公司生產(chǎn)的型號為RO3003的PTFE材料印制板，RO3003印制板材料比S1141要軟很多。選擇此兩種不同軟硬程度的印制板進(jìn)行試驗，是為了對比不同軟硬材質(zhì)對引線鍵合的影響。

5、拉力測試說明

1）常用檢測設(shè)備

Alpha-W260推拉力測試機(jī)

Alpha-W260推拉力測試機(jī)適用于半導(dǎo)體芯片引線鍵合后的焊接強度測試、焊點與基板表面粘結(jié)力測試。常用的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等。可根據(jù)測試需要更換相對應(yīng)的測試模塊，系統(tǒng)自動識別模塊參數(shù)信息。在拉力測試中可以設(shè)置安全高度及安全限速并帶有著陸保護(hù)功能，防止對測試針造成損壞。推力測試中可以設(shè)置納米級的剪切高度和更快的測試速度。W260搭載了科準(zhǔn)自主研發(fā)的High-Rate測控系統(tǒng)實現(xiàn)了良好的準(zhǔn)確度和數(shù)據(jù)可重復(fù)性，可提供值得信賴的結(jié)果。

2）測試類型（六大測試類型，滿足不同測試需求）

3）技術(shù)特點

4）試驗流程

a、樣品準(zhǔn)備：首先，將電鍍軟金引線固定在專用測試治具上，并確保膠水在使用日期內(nèi)。產(chǎn)品固定后需等待5分鐘方可進(jìn)行測試。

b、設(shè)備檢查與校準(zhǔn)：打開推拉力測試機(jī)設(shè)備電源開關(guān)，檢查電源是否接通，確保推拉力測試儀電源信號燈處于工作狀態(tài)。

c、測試設(shè)置：在測試儀的顯示屏上選中金線拉力測試選項，并點擊確認(rèn)按鈕進(jìn)入拉力測試模式。

d、治具固定：將專用測試治具裝在推拉力測試機(jī)上，并旋轉(zhuǎn)螺絲將治具固定。

e、測試位置調(diào)整：調(diào)整測試鉤針，確保只對1根金線進(jìn)行測試，并將推拉力設(shè)備的測試桿放置在金線長度的二分之一處，即金線長度的1/2位置。

f、測試執(zhí)行：啟動拉伸試驗，測定拉伸強度，將金線拉伸至斷裂，并記錄斷裂強度、斷裂伸長率或斷裂伸長率。

g、數(shù)據(jù)記錄：統(tǒng)計拉力測試時任何一點出現(xiàn)斷裂時的拉力值，每個方向至少測試5塊樣品以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

h、結(jié)果分析：作業(yè)完成后，填寫shou件點檢表進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，若測試數(shù)值符合生產(chǎn)規(guī)格則允許批量生產(chǎn)，若不符合則需技術(shù)員重新調(diào)整參數(shù)重新測試，直到測試數(shù)值符合生產(chǎn)規(guī)格為止。

三、鍵合拉力值影響因素分析

1、契形健合拉力值影響因素分析

將測試的幾組實驗數(shù)據(jù)中的契形引線鍵合拉力值按極差法進(jìn)行分析，分析后可以看出，電流密度、銅厚、材料型號對壓焊拉力都有影響，電流密度與壓焊拉力成反比，銅厚與壓焊拉力成正比，R03003材料壓焊拉力要比FR-4材料要大，而鍍金厚度對壓焊拉力幾乎沒有影響。

2、球形邦定拉力值影響因素分析

將測試的幾組實驗數(shù)據(jù)中的球形引線鍵合拉力值按極差法進(jìn)行分析，分析后可以看出，電流密度、銅厚、材料型號對球焊拉力影響都較小，電流密度與壓焊拉力成反比，銅厚與壓焊拉力成正比，R03003材料壓焊拉力要比FR-4 材料要大，而鍍金厚度對壓焊拉力幾乎沒有影響。球焊受本次試驗因素影響較小。

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