随着微电子技术的快速发展，现代电子产品对轻量化、小型化、低功耗以及高可靠性要求不断提高，芯片封装工艺技术和质量面临着更高标准的挑战。金丝引线键合作为连接半导体芯片内部电路与外部插件的常用工艺方法，因其工艺简单、适用范围广泛等优点，在器件生产过程中得到广泛应用。
金丝可提供的拉力直接体现了引线键合质量，其优劣程度决定了红外探测器在振动和低温条件下能否正常工作。科准测控小编将系统介绍引线键合工艺原理、质量控制标准，重点分析楔焊和金丝球键合参数对键合拉力的影响，并使用Alpha W260推拉力测试机进行检测，为微电子封装领域的质量控制提供实用参考。
一、检测原理
引线键合采用引线连接来实现探测器芯片与电学框架引出管脚的电气联通。连接过程涉及第一、第二焊点的固定，需要金丝在压力和超声能量的作用下相互接触，使金丝与焊盘表面形成相互融合的合金，从而保证电信号的连接。
在键合过程中，由劈刀提供的超声能量和热能被传递给焊丝及焊盘。金丝吸收的能量为：
测试中的失效模式主要包括：
键合丝断裂：断裂发生在键合丝而非键合界面，表明键合强度高于丝材本身强度
界面剥离：键合点从基板或芯片表面分离，反映界面结合强度不足
金属层剥离：基板金属化层从基材上剥离，说明金属层附着力存在问题
拉力测试值反映了键合工艺的稳定性、界面冶金结合的质量以及键合区域的微观结构完整性。
二、检测标准
GJB548B：行业标准对键合强度的zui低要求进行了规定：
直径25μm Au丝：≥3.0gf
直径50μm Au丝：≥5.0gf
直径100μm Al丝：≥10.0gf
直径300μm Al丝：≥30.0gf
MIL-STD-883 Method 2011.7：适用于金丝键合测试
JESD22-B116：电子器件工程联合委员会(JEDEC)标准，用于评估键合强度
IPC/JEDEC J-STD-002C：针对可焊性和键合强度测试
ASTM F459-13(2018)：提供了测量微电子引线键合拉伸强度的标准试验方法
非破坏性测试的拉力设定值为对应直径键合引线密封前最小键合强度的80%。
三、检测设备
1. Alpha W260推拉力测试机
Alpha W260推拉力测试机是专为半导体封装、电子组装等领域设计的高精度测试设备，适用于微电子引线键合后引线焊接强度测试、焊点与基板表面粘接力测试及其失效分析领域的专用动态测试仪器。
设备特点：
高精度测量：配备24Bit超高分辨率数据采集系统，确保测试数据的高精度和高重复性
多功能性：支持多种测试模式，包括晶片推力、金球推力、金线拉力以及剪切力测试等
自动化操作：X、Y轴自动工作台设计，操作简便，测试效率高
安全性强：每个工位设有独立安全高度和限速，防止误操作损坏测试针头
多量程切换：可自动识别并更换不同量程的测试模组，适应不同产品的测试需求
辅助工具：
钩针：根据键合丝直径选择合适钩针（直径≤51μm：拉钩直径≥2倍丝径；51<直径≤127μm：拉钩直径≥1.5倍丝径；直径>127μm：拉钩直径≥1倍丝径）
常用工装夹具：用于固定待测样品
2. 其他检测设备
显微维氏硬度测试机：用于测试镀金层的硬度，评估镀金层的耐久性和稳定性
光学显微镜：用于观察键合点的形态，包括焊球的形状、大小和表面状况等
四、检测流程
步骤一、试验前准备
设备校准：每日使用前需进行力传感器校准，确保测试精度
钩针选择：根据键合丝直径选择合适钩针
参数设置：按照标准设置非破坏拉力值（最小键合强度的80%）
速度设置：控制拉钩移动速度，使初始接触冲击力不超过设定值的20%
步骤二、标准化测试流程
样品固定：将待测电路稳固安装在测试平台上，避免移动
光学对位：使用显微镜定位待测键合丝，确保拉钩与引线接触点位于合适位置
拉力方向：调整拉钩位置，使拉力方向与基板/芯片表面基本垂直
施加拉力：以恒定速度（通常为0.1mm/s或0.5mm/s）施加拉力至设定值，保持时间不超过1秒
结果判定：观察键合点是否分离，记录保持完好的合格样品
步骤三、破坏性检测流程
样品制备：制备不同键合参数的测试样品
拉力测试：使用Alpha W260测试机施加拉力，记录最大拉力值和断裂位置
失效模式分析：统计失效比例，通过扫描电镜观察典型失效断口形貌
数据分析：计算不同参数组合下的平均拉力值，建立失效模式与工艺参数的对应关系
步骤四、键合参数优化建议
根据研究结果，以下是针对不同键合方式的参数优化建议：
楔形键合参数：
键合压力：1.5±0.5
键合时间：1~3.5
超声功率：1.4±0.1
球形键合参数：
键合压力：2.5±0.5
键合时间：2~6
超声功率：3.5±0.5
以上就是小编介绍的有关于楔焊和金丝球键合参数对键合拉力的影响的相关内容了，希望可以给大家带来帮助。如果您还对推拉力测试机怎么使用视频和图解，使用步骤及注意事项、作业指导书，原理、怎么校准和使用方法视频，推拉力测试仪操作规范、使用方法和测试视频，焊接强度测试仪使用方法和键合拉力测试仪等问题感兴趣，欢迎关注我们，也可以给我们私信和留言。【科准测控】小编将持续为大家分享推拉力测试机在锂电池电阻、晶圆、硅晶片、IC半导体、BGA元件焊点、ALMP封装、微电子封装、LED封装、TO封装等领域应用中可能遇到的问题及解决方案。
