金絲球鍵合第二焊點可靠性分析：原理和推拉力測試儀應用

金絲球鍵合技術是微電子封裝領域中實現芯片與外部電路連接的關鍵工藝之一。其可靠性直接影響到電子器件的性能和壽命。第二焊點作為金絲鍵合的重要組成部分，其可靠性尤為重要。本文科準測控小編將通過使用Beta S100推拉力測試儀對金絲球鍵合第二焊點進行可靠性分析，探討影響其可靠性的因素，并提出優(yōu)化建議。

一、金絲球鍵合第二焊點的可靠性影響因素

1、材料特性

第二焊點的可靠性受鍵合區(qū)材料的粗糙度、缺陷尺寸及硬度等因素的影響。例如，厚膜電路中的金絲球鍵合第二焊點通常由厚膜金層、鋁過渡片和鍍鎳引線組成，這些材料的差異對鍵合設備的輸出精度和鍵合參數提出了更高要求。

焊接界面的平整度較差時，楔形魚尾狀根部容易受傷或粘接不牢固，導致鍵合拉力強度過低。

2、工藝參數

鍵合過程中的工藝參數（如溫度、壓力、超聲功率等）對第二焊點的可靠性有顯著影響。例如，鍵合參數過大可能導致金絲焊點變形，而鍵合參數過小則可能導致焊點壓焊不牢。

補球工藝（如在第二焊點魚尾上種植安全球）可以顯著提高鍵合引線的拉力強度。研究表明，當安全球覆蓋第二焊點魚尾面積達到90%～100%時，鍵合效果好。

二、檢測原理

推拉力測試儀通過施加精確控制的拉力或推力，測量焊點在受力過程中的力值變化和失效模式。測試過程中，設備會實時記錄力值和位移的變化，最終通過分析失效時的最大力值來評估焊點的可靠性。

三、常用檢測設備

1、Beta S100推拉力測試儀

a、設備介紹

多功能焊接強度測試儀，適用于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。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、設備特點

四、測試流程

步驟一、測試準備

1、設備校準

按照設備操作手冊對Beta S100推拉力測試儀進行校準，確保測量精度。

檢查設備的夾具是否完好，確保能夠牢固夾持金絲。

2、樣品準備

選取待測試的金絲球鍵合樣品，確保樣品表面清潔、無污染。

使用顯微鏡觀察第二焊點的外觀，記錄焊點的形態(tài)、尺寸和表面狀況。

3、參數設置

根據測試標準或工藝要求，設置測試速度（通常為100 mm/min）和最大拉力（根據焊點強度預估）。

設置數據采集頻率，確保能夠記錄完整的力值和位移變化曲線。

4、記錄表格準備

準備測試記錄表格，包括樣品編號、測試參數、拉力值、失效模式、測試日期等信息。

步驟二、測試方法

1、樣品安裝

將金絲球鍵合樣品安裝到測試夾具中，確保金絲與夾具之間的接觸良好且無滑動。

調整樣品位置，使拉力方向與金絲鍵合方向一致，避免測試過程中出現偏斜。

2、測試啟動

打開Beta S100推拉力測試儀，輸入樣品編號和測試參數。

啟動測試，設備將自動施加拉力，同時記錄力值和位移變化。

3、數據記錄

在測試過程中，實時觀察設備顯示屏上的力值和位移曲線。

記錄焊點失效時的最大拉力值、失效模式（如焊點斷裂、金絲拉伸等）以及失效位置（第一焊點、第二焊點或其他位置）。

4、重復測試

為確保測試結果的可靠性，對每種樣品至少進行5次重復測試。

每次測試后，更換新的樣品并重新安裝，確保測試條件一致。

5、測試結束

測試完成后，關閉設備，卸下樣品夾具。

使用顯微鏡觀察失效后的焊點，記錄失效特征（如斷裂位置、裂紋形態(tài)等）。

步驟三、數據分析

1、拉力值統(tǒng)計

計算每種樣品的平均拉力值、標準差和變異系數，評估焊點強度的穩(wěn)定性和一致性。

比較不同工藝參數（如補球工藝、鍵合參數等）對拉力值的影響。

2、失效模式分析

根據失效模式（如焊點斷裂、金絲拉伸等）分析焊點的可靠性。

對于第二焊點的失效，重點關注焊點的粘接強度和金絲的結合情況。

3、數據總結

將測試結果整理成報告，包括拉力值統(tǒng)計、失效模式分析和工藝優(yōu)化建議。

提出改進措施，如優(yōu)化鍵合參數、改進補球工藝等。

五、注意事項

1、樣品安裝

確保金絲與夾具之間的接觸良好，避免滑動或松動。

安裝時應輕拿輕放，避免對焊點造成額外損傷。

2、測試過程

測試過程中避免人為干擾，確保測試環(huán)境穩(wěn)定。

注意觀察設備的運行狀態(tài)，如有異常應及時停機檢查。

3、數據記錄

記錄數據時應詳細、準確，避免遺漏關鍵信息。

對于失效后的焊點，應拍照或繪圖記錄失效特征，便于后續(xù)分析。

4、設備維護

測試結束后，及時清理設備和夾具，保持設備的清潔和良好狀態(tài)。

定期對設備進行維護和校準，確保測試結果的準確性。

5、鍵合設備與工具

鍵合設備的輸出精度和劈刀的形貌對第二焊點的可靠性至關重要。例如，使用顆粒粗化的劈刀可以增加魚尾的接觸面積，從而提高鍵合的可靠性。

推拉力測試儀的高精度測量和多樣化夾具設計，能夠有效評估焊點的拉力強度和失效模式。

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