最近，我們收到了一位客戶的私信，他詢問關(guān)于如何使用推拉力測試機(jī)來檢測電鍍軟金引線鍵合的拉力。微電子封裝領(lǐng)域，引線鍵合技術(shù)因其工藝簡便、成本效益高、適用性強(qiáng)以及封裝效率高而成為連接芯片與基板的主流技術(shù)之一。
隨著電子設(shè)備向小型化、高性能化發(fā)展，引線鍵合技術(shù)的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，尤其是在對(duì)可靠性要求及高的航空、航天等領(lǐng)域，引線鍵合技術(shù)的重要性愈發(fā)凸顯。然而，這些領(lǐng)域?qū)σ€鍵合的拉力值提出了更為嚴(yán)苛的要求，傳統(tǒng)的引線鍵合工藝已難以滿足這些高標(biāo)準(zhǔn)。
本文科準(zhǔn)測控小編旨在深入探討這些影響因素對(duì)電鍍軟金引線鍵合拉力的具體影響，以期為航空、航天等產(chǎn)品的引線鍵合工藝提供優(yōu)化方案。通過對(duì)電流密度、鍍金厚度等關(guān)鍵參數(shù)的精確控制，我們希望能夠顯著提高引線鍵合的拉力值，滿足產(chǎn)品對(duì)高拉力值的需求。
一、檢測原理
推拉力測試機(jī)的檢測原理是通過精確控制施加在樣品上的力，并測量樣品在受力過程中的形變或斷裂點(diǎn)，從而評(píng)估材料的力學(xué)性能。在電鍍軟金引線鍵合拉力測試中，該設(shè)備能夠模擬實(shí)際應(yīng)用中的應(yīng)力條件，通過拉伸引線至斷裂，測量并記錄所需的最大拉力值，以此來評(píng)定引線鍵合的強(qiáng)度和可靠性。
二、試驗(yàn)過程
1、DOE試驗(yàn)方案
試驗(yàn)方案主要以引線鍵合拉力值和金面粗糙度作為最終評(píng)估值，并按極差法進(jìn)行 DOE 分析。
2、相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)
JEDEC JESD22-B116B：詳細(xì)定義了線鍵合剪切測試方法。
SJ 21453-2018：規(guī)定了集成電路陶瓷封裝金絲鍵合工藝的技術(shù)要求。
ASTM F459-13(2018)：提供了測量微電子引線鍵合拉伸強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。
3、球形與契形引線邦定區(qū)別
本次試驗(yàn)邦定拉力測試分別采用球形和契形邦定進(jìn)行測試，兩種邦定工藝主要區(qū)別在鍵合處得形狀，如下圖1所示:
4、印制板材材質(zhì)說明
本次試驗(yàn)所用的環(huán)氧樹脂材料是生益科技生產(chǎn)的型號(hào)為S1141的環(huán)材料印制板，而PTFE 材料是ROGERS 公司生產(chǎn)的型號(hào)為RO3003的PTFE材料印制板，RO3003印制板材料比S1141要軟很多。選擇此兩種不同軟硬程度的印制板進(jìn)行試驗(yàn)，是為了對(duì)比不同軟硬材質(zhì)對(duì)引線鍵合的影響。
5、拉力測試說明
1）常用檢測設(shè)備
Alpha-W260推拉力測試機(jī)
Alpha-W260推拉力測試機(jī)適用于半導(dǎo)體芯片引線鍵合后的焊接強(qiáng)度測試、焊點(diǎn)與基板表面粘結(jié)力測試。常用的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等。可根據(jù)測試需要更換相對(duì)應(yīng)的測試模塊，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別模塊參數(shù)信息。在拉力測試中可以設(shè)置安全高度及安全限速并帶有著陸保護(hù)功能，防止對(duì)測試針造成損壞。推力測試中可以設(shè)置納米級(jí)的剪切高度和更快的測試速度。W260搭載了科準(zhǔn)自主研發(fā)的High-Rate測控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了良好的準(zhǔn)確度和數(shù)據(jù)可重復(fù)性，可提供值得信賴的結(jié)果。
2）測試類型（六大測試類型，滿足不同測試需求）
3）技術(shù)特點(diǎn)
4）試驗(yàn)流程
a、樣品準(zhǔn)備：首先，將電鍍軟金引線固定在專用測試治具上，并確保膠水在使用日期內(nèi)。產(chǎn)品固定后需等待5分鐘方可進(jìn)行測試。
b、設(shè)備檢查與校準(zhǔn)：打開推拉力測試機(jī)設(shè)備電源開關(guān)，檢查電源是否接通，確保推拉力測試儀電源信號(hào)燈處于工作狀態(tài)。
c、測試設(shè)置：在測試儀的顯示屏上選中金線拉力測試選項(xiàng)，并點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕進(jìn)入拉力測試模式。
d、治具固定：將專用測試治具裝在推拉力測試機(jī)上，并旋轉(zhuǎn)螺絲將治具固定。
e、測試位置調(diào)整：調(diào)整測試鉤針，確保只對(duì)1根金線進(jìn)行測試，并將推拉力設(shè)備的測試桿放置在金線長度的二分之一處，即金線長度的1/2位置。
f、測試執(zhí)行：啟動(dòng)拉伸試驗(yàn)，測定拉伸強(qiáng)度，將金線拉伸至斷裂，并記錄斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率或斷裂伸長率。
g、數(shù)據(jù)記錄：統(tǒng)計(jì)拉力測試時(shí)任何一點(diǎn)出現(xiàn)斷裂時(shí)的拉力值，每個(gè)方向至少測試5塊樣品以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
h、結(jié)果分析：作業(yè)完成后，填寫shou件點(diǎn)檢表進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，若測試數(shù)值符合生產(chǎn)規(guī)格則允許批量生產(chǎn)，若不符合則需技術(shù)員重新調(diào)整參數(shù)重新測試，直到測試數(shù)值符合生產(chǎn)規(guī)格為止。
三、鍵合拉力值影響因素分析
1、契形健合拉力值影響因素分析
將測試的幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的契形引線鍵合拉力值按極差法進(jìn)行分析，分析后可以看出，電流密度、銅厚、材料型號(hào)對(duì)壓焊拉力都有影響，電流密度與壓焊拉力成反比，銅厚與壓焊拉力成正比，R03003材料壓焊拉力要比FR-4材料要大，而鍍金厚度對(duì)壓焊拉力幾乎沒有影響。
2、球形邦定拉力值影響因素分析
將測試的幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的球形引線鍵合拉力值按極差法進(jìn)行分析，分析后可以看出，電流密度、銅厚、材料型號(hào)對(duì)球焊拉力影響都較小，電流密度與壓焊拉力成反比，銅厚與壓焊拉力成正比，R03003材料壓焊拉力要比FR-4 材料要大，而鍍金厚度對(duì)壓焊拉力幾乎沒有影響。球焊受本次試驗(yàn)因素影響較小。
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