在現代電子技術飛速發(fā)展的今天，半導體器件的性能和可靠性成為了電子行業(yè)關注的焦點。隨著集成電路(IC)的集成度不斷提高，器件的尺寸不斷縮小，對于封裝技術的挑戰(zhàn)也日益增加。引線鍵合技術作為連接芯片與外部電路的關鍵環(huán)節(jié)，其質量直接關系到整個器件的性能和壽命。因此，對引線鍵合點的剪切測試成為了確保器件可靠性的重要手段。
引線鍵合點剪切測試是一種模擬實際使用條件下引線鍵合點受力情況的實驗方法。它通過測量鍵合點在受到剪切力作用時的強度和變形情況，來評估鍵合點的機械性能。這項測試對于提高半導體器件的可靠性、延長其使用壽命以及降低故障率具有重要意義。
本文科準測控小編旨在詳細介紹引線鍵合點剪切測試的原理、方法、測試標準以及結果分析。我們將探討不同的測試設備和技術，以及它們如何幫助工程師優(yōu)化鍵合工藝，提高產品質量。此外，文章還將討論剪切測試結果對于預測器件在實際應用中表現的重要性，以及如何利用這些數據進行失效分析和改進設計。
一、什么是引線鍵合點剪切測試？
利用剪切刀去剪切一個球形或楔形鍵合點，使其與鍵合焊盤分離的過程。分離時所需要的力稱作鍵合剪切力并應記錄下來。金絲球鍵合的鍵合剪切力，與金絲球鍵合點的直徑相關，是金絲球鍵合點和鍵合面金屬化層間金屬鍵合的一個質量指標。鋁制形鍵合點的鍵合剪切力，當與承制方的引線拉力強度相比較時，是鋁絲與鍵合焊盤或封裝表面金屬化層焊接牢固性的一個指標。
二、球形或楔形鍵合的鍵合點剪切分離模式
1、鍵合點脫離
整個鍵合點從鍵合區(qū)上脫離，只在鍵合區(qū)上留下了印痕。鍵合區(qū)上有少量金屬間化合物殘留或無殘留（見圖A.1）
2、鍵合點切斷
鍵合點從金屬間化合物上分離，鍵合區(qū)上殘留有金屬間化合物和部分鍵合點材料(見圖A.2)。
三、常用檢測設備
1、Alpha-W260推拉力測試機
Alpha-W260推拉力測試機是用于為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領域的專用動態(tài)測試儀器，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)。根據測試需要更換相對應的測試模組,系統(tǒng)自動識別模組量程。可以靈活得應用到不同產品的測試，每個工位獨立設置安全高度位及安全限速，防止誤操作對測試針頭造成損壞。且具有測試動作迅速、準確、適用面廣的特點。適用于半導體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域以及各類院校教學和研究。
2、夾具
夾具用于保持被試件在試驗中與剪切面平行，與剪切刀垂直。同時，夾具可使得被試件在鍵合切試驗中不發(fā)生移動。如果采用了控制夾具的卡規(guī)，則夾具的位置應使剪切運動的方向正對著卡規(guī)的阻擋方向，不會影響鍵合剪切試驗。
3、剪切刀
碳化鎢硬質合金或等效的工具，其底面和背面具有特定角度的鑿形，以確保進行剪切操作。剪切刀所需的參數包括但不限于:平板剪切面，鋒利的切邊，剪切寬度至少為鍵合直徑或鍵合長度的12倍剪切刀應設計成能防止試驗時的刮削和打滑，并且應干凈，不能有影響剪切試驗的缺口和其他缺陷。
四、檢測方法
1. 樣品準備與目檢
開封后被試鍵合點的目檢：首先，對采用濕式化學和(或)干法蝕刻技術開封后的器件進行鍵合剪切試驗前，應對鍵合焊盤進行檢查，確保鍵合表面的金屬化物未因化學蝕刻而缺失，且引線鍵合點附著在鍵合面上。對于有顯著化學腐蝕或無金屬化區(qū)的球形或楔形鍵合點，不應進行剪切試驗。
2. 樣品數量
樣品數：樣品數應采用相關標準或文件中規(guī)定的最小值。
3. 球形鍵合點直徑測量
球形鍵合點直徑測量：在進行鍵合剪切試驗之前，應對所有被試的球形鍵合點直徑進行測量和記錄。對于不對稱的鍵合點，用最大直徑值和最小直徑值確定平均值，這些測量值用于確定其直徑的中間值或平均值，然后采用得到的球形鍵合點直徑的中間值或平均值，確定失效判據。
4. 鍵合點剪切試驗
鍵合點剪切試驗：在開始進行試驗前，鍵合剪切設備應通過所有的自診斷測試。調整夾具使之與被試件匹配，將被試件固定在夾具上。確保芯片表面與剪切刀的剪切面平行。在剪切操作中，剪切刀不得接觸芯片表面或臨近結構件，否則會給出過大的鍵合讀數。
5. 已剪切的鍵合點檢查
已剪切的鍵合點檢查：所有鍵合應按計劃或規(guī)定的順序進行剪切，采用放大倍數至少70倍的顯微鏡檢查鍵合點，以確定剪切工具是否從鍵合點躍過或剪切工具切碎了芯片鍵合表面。這兩種不正確剪切狀態(tài)得到的讀數應被刪除。
6. 鋁楔形鍵合點的鍵合軌跡檢驗
鋁楔形鍵合點的鍵合軌跡檢驗：對芯片鍵合焊盤和引線框架接線柱的引線鍵合工藝應包括鍵合軌跡的檢查。對于無法進行鍵合剪切試驗的很小引線，應采用小鋒利刀片將引線從鍵合部位切除，引線的切除應能對鍵合界面進行目檢，并能確定鍵合區(qū)的金屬間化合物。
7. 鍵合剪切數據
鍵合剪切數據：對每個剪切過的鍵合點都應保存其數據。應能通過數據識別出鍵合點的位置、鍵合直徑、引線材料、鍵合方法及被鍵合的材料，剪切強度和剪切類別代號。
8. 分離模式
分離模式：對每個被剪切過的鍵合點，都應記錄規(guī)定的類別代號。
9. 失效判據
失效判據：以下失效判據不適用于已經受過環(huán)境應力試驗或從印制電路板上解焊取出的器件。
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