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如何確保封裝可靠性?金球推力與線拉力測試標準及設備選型策略

來源:蘇州科準測控有限公司   2025年07月10日 10:10  

在半導體封裝測試領域,芯片鍵合力、金線拉力、金球推力等力學性能測試是確保封裝可靠性的關鍵環節。隨著芯片尺寸不斷縮小、集成度持續提高,這些微觀力學性能的精確測試變得尤為重要。

本文科準測控小編將系統介紹半導體封裝中DieBallBond等關鍵部位的力學測試標準和方法,并重點介紹Alpha W260推拉力測試機等專業設備在這些測試中的應用。通過建立科學的測試標準和規范的操作流程,我們可以有效評估封裝質量,預防早期失效,為半導體產品的可靠性保駕護航。

 

一、金線拉力測試標準

金線鍵合是半導體封裝中最常見的互連方式之一,其拉力強度直接影響到器件的可靠性。金線拉力測試是評估鍵合質量的重要手段。

image.png 

1測試方法

使用Alpha W260推拉力測試機進行測試時,需注意:

鉤針位置應位于金線線弧的最高點

image.png 

測試高度必須精確控制,這直接關系到測試結果的可靠性

 

2斷線模式分析

測試中可能出現以下幾種斷線模式:

 

A模式:第一焊點和電極之間剝離

 

B模式:第一焊點上升部位斷線

 

C模式:在B~D之間斷線

 

D模式:第二焊點斷線

 

E模式:魚尾脫落

 

評判標準:ADE處斷線為異常情況,表明鍵合工藝存在問題;BC模式為正常斷裂模式。

image.png 

 

3拉力標準

引用MIL-STD-883G Bond Strength標準:

1mil(25.4μm)金線拉力值應大于5g

1.2mil(30.5μm)金線拉力值應大于8g

4線徑與拉力對應表:

image.png 

二、金球推力測試標準

金球推力測試是評估第一焊點(球焊點)鍵合強度的重要方法,使用Alpha W260推拉力測試機可獲得精確數據。

image.png 

1測試定位要點

a推球高度h

zui低不能接觸焊表面

最高不能超過球焊點高度的一半

這一高度的精確控制對測試結果可靠性至關重要

b推刀位置:

推刀應與測試面保持平行

推力方向應與基板表面平行

c測試結果判定金球推力測試后可能出現以下幾種情況:

TYPE 1Bond Lift(綁定上提)

特征:引線與接合面分離,幾乎沒有或wan全沒有金屬化接合于接合面;接合表面完好無損

image.png 

判定:金球剝離,無金屬殘留,判定PASS

 

TYPE 2Bond Shear -Gold/Aluminum(粘結剪切 - /)

特征:大部分引線焊接在引線上;球狀或楔形接合區域完好無損

image.png 

判定:金球剝離,有少量金屬殘留,判定PASS

 

TYPE 3Cratering(彈坑)

特征:與線鍵合連接的殘余鍵合表面和基底材料;鍵合表面提升基板材料的部分

image.png 

判定:金球剝離有彈坑,判定FAIL

 

TYPE 4Bonding Surface Contact(鍵合表面接觸)

特征:鍵合表面與分離表面分隔開

判定:推刀與芯片表面接觸,表面金屬層脫離芯片,判定FAIL

 

TYPE 5Shearing Skip(剪切跳空)

特征:細小的端口連接在電線之上;引線鍵合點過高,僅推掉了一部分的引線鍵合點

判定:僅部分金球剝離,判定FAIL

 

TYPE 6Bonding Surface Lift(鍵合表面提升)

特征:連接表面與分離表面之間的金屬化層

判定:金球剝離,表面金屬層部分脫落,判定FAIL

 

2推力標準

image.png 

三、芯片推力測試標準

芯片推力測試是評估芯片與基板間鍵合強度的重要方法,Alpha W260推拉力測試機在此測試中表現優異。

1測試方法

推刀和芯片基底呈90度角

選擇芯片長邊進行推力測試

測試位置應在芯片邊緣中央區域

2測試結果判定

芯片推力測試后可能出現以下幾種破壞模式:

 

image.png 

A模式:芯片與基板wan全分離,無殘留材料

B模式:芯片表面有部分基板材料殘留

C模式:芯片斷裂,部分殘留在基板上

D模式:基板材料被拉起,形成彈坑

 

3評判標準

BCD模式可接受

A模式不可接受,表明鍵合強度不足

4推力標準

引用MIL-STD-883G Die Shear Strength標準:

一般規定芯片推力應大于200g

具體標準根據芯片尺寸計算

芯片面積與推力對應關系:

芯片面積小于500密耳2(0.32mm2)的:

最小推力(g) = 0.8 × 芯片面積(密耳2)

示例:

邊長為10mil的芯片,面積為100密耳2,則最小推力為:0.8×100=80g

邊長為20mil的芯片,面積為400密耳2,則最小推力為:0.8×400=320g

芯片尺寸與推力對應圖:

image.png

 

四、Alpha W260推拉力測試機的應用

Alpha W260推拉力測試機是半導體封裝測試領域的專業設備,具有以下特點和應用優勢:

image.png 

1設備特點

a、高精度:全量程采用自主研發的高精度數據采集系統,確保測試數據的準確性。

b、多功能性:支持多種測試模式,如晶片推力測試、金球推力測試、金線拉力測試以及剪切力測試等。

c、操作便捷:配備專用軟件,操作簡單,支持多種數據輸出格式,能夠wan美匹配工廠的SPC網絡系統。

2在鍵合測試中的應用

A金線拉力測試:

精確控制鉤針位置和提升速度

image.png 

自動記錄斷裂力和斷裂位置

提供統計分析和報表生成

B金球推力測試:

精確定位推刀高度和角度

多種測試模式可選

自動判斷失效模式

C芯片推力測試:

高精度定位芯片邊緣

image.png 

恒定速度或恒定力測試模式

破壞模式自動識別

3應用優勢

A數據可靠性高:

精密的機械結構和控制系統確保測試條件一致

高精度傳感器提供可靠的測試數據

B操作效率高:

自動化測試流程減少人為誤差

批量測試功能提高測試效率

C適應性強:

可適配多種測試工裝

image.png 

適用于不同尺寸和類型的樣品

 

以上就是小編介紹的有關于芯片鍵合力、剪切力、球推力及線拉力測試標準分析相關內容了,希望可以給大家帶來幫助!如果您還想了解更多BGA封裝料件焊點的可靠性測試方法、視頻和操作步驟,推拉力測試機怎么使用視頻和圖解,使用步驟及注意事項、作業指導書,原理、怎么校準和使用方法視頻,推拉力測試儀操作規范、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,歡迎您關注我們,也可以給我們私信和留言,【科準測控】小編將持續為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領域應用中可能遇到的問題及解決方案。

 

 


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