應(yīng)對鋁帶鍵合失效：推拉力測試機應(yīng)用方案與診斷流程

在功率半導(dǎo)體器件、集成電路和多芯片模塊等現(xiàn)代電子封裝中，鋁帶鍵合技術(shù)因其載流能力強、機械穩(wěn)定性好而被廣泛應(yīng)用。然而，鋁帶鍵合點的可靠性直接決定了整個器件的壽命與性能。其中，鍵合點根部（即鋁帶與芯片焊盤或基板導(dǎo)線的楔形結(jié)合處）是應(yīng)力最為集中的區(qū)域，極易在生產(chǎn)過程或服役環(huán)境中產(chǎn)生裂紋、頸縮甚至wan全斷裂，導(dǎo)致器件失效。這種“根部損傷"失效模式是行業(yè)內(nèi)的主要挑戰(zhàn)之一。

為了精準評估鋁帶鍵合工藝的質(zhì)量和產(chǎn)品的可靠性，對其進行定量的力學(xué)強度測試至關(guān)重要。推拉力測試是行業(yè)內(nèi)公ren的、zui有效的鍵合強度評估方法。本文將詳細介紹利用科準測控的Alpha W260推拉力測試機進行鋁帶鍵合點根部損傷失效分析的原理、標準、儀器和標準操作流程，為相關(guān)行業(yè)的工藝改進與質(zhì)量管控提供科學(xué)依據(jù)。

一、 測試原理

推拉力測試的基本原理是通過一個精密的測力傳感器，對鍵合點施加一個垂直于或平行于鍵合界面的力，直至鍵合點失效，并實時記錄整個過程中的力值變化。其最大力值即為該鍵合點的強度。針對鋁帶鍵合點的根部強度測試，通常采用 “拉鉤測試法"：

鉤針定位：測試使用一個特定形狀的鉤針，精確地放置在鋁帶拱絲的中段。

施力方向：鉤子沿垂直方向向上運動，對鋁帶施加一個垂直于芯片表面的拉力。

力傳導(dǎo)與失效：這個拉力通過鋁帶傳遞到兩個鍵合點（芯片上的第一鍵合點和基板/引線框架上的第二鍵合點）。由于根部是幾何形狀突變和應(yīng)力集中的位置，在拉力持續(xù)增加下，最薄弱的根部會首先產(chǎn)生裂紋并擴展，最終發(fā)生斷裂。

數(shù)據(jù)采集：Alpha W260的內(nèi)置高精度傳感器會記錄下斷裂瞬間的最大力值，這個力值即為該鍵合點的拉斷力。通過分析斷裂位置和力值曲線，可以準確判斷失效模式是否為根部損傷。

二、 測試標準

GJB 548B-2005 《微電子器件試驗方法和程序》：方法2011.7（鍵合強度）對測試方法和合格判據(jù)有明確規(guī)定。

MIL-STD-883 《微電子器件試驗方法和標準》：方法2011.7是國際上廣泛認可的鍵合強度測試標準。

JEDEC JESD22-B116 《 wire Bond Shear Test Standard》：雖然主要針對球焊，但其對測試環(huán)境和程序的要求具有重要參考價值。

三、 測試儀器

1、Alpha W260 推拉力測試機

核心特點與技術(shù)參數(shù)：

1、高精度力值測量：采用高分辨率傳感器，確保數(shù)據(jù)準確可靠。

寬廣的測試力程：提供從0.1N到260N的多種力傳感器選擇，wan美匹配鋁帶（通常寬度為100μm至500μm）的強度測試范圍。

2、高精度運動控制：X-Y-Z三軸采用高精度步進電機或伺服電機，定位精度可達微米級，確保鉤針與鋁帶對位的精確性。

3、高清光學(xué)系統(tǒng)：配備高倍率連續(xù)變倍顯微鏡和CCD相機，提供清晰的實時圖像，便于精確尋找和對準測試點。

4、測試治具：提供各種規(guī)格的芯片座和拉鉤、推刀等工具，以適應(yīng)不同封裝形式和鍵合類型的測試需求。

四、 測試流程

1、樣品準備

將完成鋁帶鍵合的待測樣品（如芯片模塊）固定在測試機的專用夾具上，確保放置平穩(wěn)。

2、系統(tǒng)校準

開啟Alpha W260設(shè)備和控制軟件，進行力傳感器和運動軸的日常校準。

3、程序設(shè)置

在軟件中選擇“拉力測試"模式。

設(shè)置測試參數(shù)：測試速度（通常為0.1-1.0 mm/s）、測試高度（鉤子提升距離）、力值上限（略高于預(yù)期斷裂力）等。

選擇對應(yīng)的鉤針類型，并設(shè)置合適的“搜索高度"，即鉤針向下接觸鋁帶前的安全距離。

3、對位操作

通過操縱桿或軟件控制移動X-Y-Z平臺，在高清顯微鏡視野下，將鉤針精確移動至待測鋁帶拱絲的正上方。

緩慢下降Z軸，使鉤針輕輕鉤住鋁帶中部，確保不預(yù)加載應(yīng)力。

4、執(zhí)行測試：

點擊軟件“開始"按鈕，測試機自動運行。鉤子以設(shè)定速度垂直向上運動，對鋁帶施加拉力。

軟件實時繪制力-位移曲線。

5、數(shù)據(jù)記錄與失效分析

測試結(jié)束后，系統(tǒng)自動記錄最大斷裂力值。

關(guān)鍵步驟：操作人員在顯微鏡下觀察斷裂位置，并在軟件中選擇對應(yīng)的失效模式：

根部斷裂：斷裂發(fā)生在鍵合點根部。這是本次分析的核心關(guān)注點。

焊盤脫落：鍵合點仍附著在鋁帶上，但芯片焊盤金屬層被拉起。

中間斷裂：鋁帶在拱絲中間位置斷裂。

界面斷裂：鍵合點從焊盤界面處脫落。

將力值數(shù)據(jù)與失效模式一一對應(yīng)記錄。

6、結(jié)果統(tǒng)計與報告生成

完成一組樣品（通常為25-30個點）測試后，使用軟件的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，計算平均強度、標準差等。

生成測試報告，包括力值分布圖、失效模式比例圖以及原始數(shù)據(jù)列表，為工藝分析和質(zhì)量判斷提供直觀依據(jù)。

以上就是小編介紹的有關(guān)于鋁帶鍵合點根部損傷失效分析的相關(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?！究茰蕼y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。