在微電子封裝領(lǐng)域，鋁絲鍵合技術(shù)因其成本效益和良好的導(dǎo)電性能而被廣泛應(yīng)用。然而，焊點(diǎn)頸部區(qū)域的損傷問題一直是影響鍵合可靠性的關(guān)鍵因素。隨著電子設(shè)備向小型化、高密度方向發(fā)展，對鍵合強(qiáng)度的要求日益提高，焊點(diǎn)頸部區(qū)域的完整性評估變得尤為重要。

科準(zhǔn)測控團(tuán)隊(duì)針對這一問題，采用Beta S100推拉力測試儀對鋁絲鍵合焊點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的力學(xué)性能測試。本研究旨在通過精確的推拉力測量，分析焊點(diǎn)頸部區(qū)域的損傷機(jī)制，為優(yōu)化鍵合工藝參數(shù)、提高封裝可靠性提供數(shù)據(jù)支持。本文將詳細(xì)介紹測試原理、標(biāo)準(zhǔn)方法、儀器特性以及完整的測試流程，為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員和工程師提供參考。

一、測試原理

鋁絲鍵合焊點(diǎn)頸部傷的測試基于力學(xué)破壞原理，通過施加精確控制的推力或拉力載荷，評估焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度和失效模式：

力學(xué)響應(yīng)分析：在準(zhǔn)靜態(tài)加載條件下，測量焊點(diǎn)在不同方向受力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)

失效機(jī)理研究：通過控制加載速率和方向，模擬實(shí)際工況中的機(jī)械應(yīng)力，觀察頸部區(qū)域的裂紋萌生和擴(kuò)展行為

強(qiáng)度評估：測定焊點(diǎn)的最大承載能力，分析頸部區(qū)域作為最薄弱環(huán)節(jié)的強(qiáng)度特性

界面特性評價(jià)：通過破壞性測試，評估鋁絲與焊盤之間的界面結(jié)合質(zhì)量

測試過程中，高精度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測載荷和位移變化，結(jié)合顯微觀察，可準(zhǔn)確判定失效起始位置和破壞模式。

二、測試標(biāo)準(zhǔn)

本研究遵循以下國際通用標(biāo)準(zhǔn)：

JESD22-B116：電子器件鍵合強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)

MIL-STD-883 Method 2011.7：微電子器件鍵合強(qiáng)度測試方法

ASTM F459：微電子引線鍵合強(qiáng)度測量標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 4937：半導(dǎo)體器件機(jī)械和氣候試驗(yàn)方法

具體測試參數(shù)設(shè)置：

測試速度：0.5 mm/s（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)）

測試高度：距芯片表面100 μm

加載角度：垂直于鍵合平面

環(huán)境條件：溫度23±2°C，濕度45±5% RH

三、測試設(shè)備和工具

1、Beta S100推拉力測試機(jī)

Beta S100是專為微電子封裝設(shè)計(jì)的精密力學(xué)測試設(shè)備，常見的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等，采用高速力值采集系統(tǒng)。根據(jù)測試需要更換相對應(yīng)的測試模組,系統(tǒng)自動識別模組，并自由切換量程。產(chǎn)品軟件操作簡單方便，適用于半導(dǎo)體IC封裝測試、LED 封裝測試、光電子器件封裝測試、PCBA電子組裝測試、汽車電子、航空航天 等等。亦可用于各種電子分析及研究單位失效分析領(lǐng)域以及各類院校教學(xué)和研究。

2、產(chǎn)品特點(diǎn)

四、測試流程

步驟一、測試前準(zhǔn)備

1、設(shè)備檢查與校準(zhǔn)

檢查 Beta S100推拉力測試儀 的電源、氣源（如適用）及數(shù)據(jù)連接是否正常。

進(jìn)行力傳感器校準(zhǔn)（使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼或校準(zhǔn)工具）。

檢查位移測量系統(tǒng)（光學(xué)位移傳感器或編碼器）是否準(zhǔn)確。

確保顯微鏡或CCD視覺系統(tǒng) 對焦清晰，便于觀察焊點(diǎn)位置。

2、測試模組選擇

根據(jù)測試需求（如晶片推力、金球推力、金線拉力）選擇合適的 測試模組（如微力探針、鉤針夾具等）。

系統(tǒng)自動識別模組并調(diào)整量程（如 0-10N 或 0-100N）。

3、樣品安裝

將待測芯片或封裝器件固定在 測試平臺上，確保無松動。

使用真空吸附或機(jī)械夾具 固定樣品，避免測試過程中位移。

調(diào)整顯微鏡/CCD，使鍵合焊點(diǎn)清晰可見，并記錄初始狀態(tài)（拍照存檔）。

步驟二、測試參數(shù)設(shè)置

1、基本測試模式選擇

2.2 2、關(guān)鍵參數(shù)配置

測試速度：默認(rèn) 0.5 mm/s（可根據(jù)JESD22-B116調(diào)整）。

觸發(fā)力：設(shè)定 0.01N（避免誤觸發(fā)）。

測試高度：探針距芯片表面 100 μm（確保精準(zhǔn)接觸）。

加載角度：通常設(shè)定為 垂直鍵合面（90°）。

終止條件：

最大載荷 （如10N）

位移限制 （如300 μm）

焊點(diǎn)失效（力值驟降≥50%）。

3、環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)室溫濕度控制：

溫度：23±2°C

濕度：45±5% RH

避免振動、氣流干擾（必要時(shí)使用 防震臺）。

步驟三、測試執(zhí)行

1、自動對位與接觸檢測

啟動自動對位程序，使探針/鉤針精確對準(zhǔn)焊點(diǎn)。

探針以低速（0.1 mm/s） 接近焊點(diǎn)，直到觸發(fā) 接觸檢測（0.01N）。

系統(tǒng)記錄初始零點(diǎn)，并開始正式測試。

2、加載與數(shù)據(jù)采集

推力測試：探針?biāo)酵苿雍更c(diǎn)，直至失效（記錄 最大剪切力）。

拉力測試：鉤針垂直拉拔鍵合線，直至斷裂（記錄 最大拉力）。

3、數(shù)據(jù)采集

采樣率：500~1000 Hz（確保捕捉瞬態(tài)變化）。

實(shí)時(shí)曲線：顯示 載荷-位移（F-D）曲線。

4、失效判定

焊點(diǎn)頸部斷裂（典型失效模式）。

界面剝離（鍵合線與焊盤分離）。

鍵合線中間斷裂（非頸部問題，需單獨(dú)分析）。

步驟五、 數(shù)據(jù)分析與報(bào)告

1、數(shù)據(jù)導(dǎo)出

導(dǎo)出 CSV/Excel 格式的 載荷-位移數(shù)據(jù)。

保存失效照片（顯微鏡或高速攝像機(jī)拍攝）。

2、關(guān)鍵指標(biāo)計(jì)算

2、 生成測試報(bào)告

測試條件（溫度、速度、模組型號）。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果（平均強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)差）。

失效模式分析（頸部斷裂占比）。

工藝改進(jìn)建議（如鍵合參數(shù)優(yōu)化）。

3、測試后處理

設(shè)備復(fù)位：探針退回安全位置，關(guān)閉測試軟件。

樣品存檔：標(biāo)記已測樣品，避免重復(fù)測試。

清潔維護(hù)：清理探針/夾具，避免殘留影響下次測試。

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