在微电子封装领域,集成电路(IC)芯片与外部电路之间的电气互连主要依靠细金属引线键合技术完成。其中,金丝球键合工艺因其优异的导电性、抗氧化性和成熟的工艺基础,被广泛应用于高可靠性领域,如航空航天、军事电子、医疗设备及gao端汽车电子等。
因此,在金铝键合产品的研发、生产及质量监控环节,对键合点进行快速、准确且无损的可靠性评估至关重要。非破坏性键合拉力测试(NDPT)作为一种高效的工艺监控手段,能够在不对器件造成物理损伤的前提下,有效筛选出强度不足的弱键合点,从而确保产品的长期可靠性。
本文科准测控小编旨在依据相关jun用标准,利用推拉力测试机对某型芯片的金铝键合点进行系统性非破坏性拉力测试,以评估其工艺稳定性与产品可靠性。
一、测试原理
非破坏性键合拉力测试(Non-Destructive Pull Test, NDPT)的核心原理是:对键合引线施加一个预先设定的、低于标准破坏性拉力最小值的静态拉力,并保持短暂时间。这个预设的拉力值(Proof Test Load)通常根据引线直径、键合工艺成熟度和产品可靠性要求来确定。
合格判定:如果键合点能够承受该拉力而不发生断裂或脱开,则表明该焊点的机械强度满足zui低要求,被判为合格。
不合格判定:如果在施加该拉力的过程中,引线从焊点(通常是芯片侧的球焊点)被拉脱,则说明该焊点界面存在缺陷(如IMC过厚、键合不牢、污染等)或强度不足,立即被判定为不合格。
二、测试标准
本次试验严格遵循 GJB548B-2005《微电子器件试验方法和程序》 中的 方法2023.2“非破坏性键合拉力试验"。
三、测试设备
1、Alpha W260 推拉力测试机
Alpha W260是一款高精度、全自动的引线键合强度测试系统,专为芯片键合球的剪切力测试和引线的拉力测试而设计。
关键性能:
精度传感器:提供ji高的力值测量分辨率与精度,确保非破坏性测试中小力值的准确施加与判断。
精确定位系统:配备高性能光学显微镜和精密移动平台,可快速精准地定位到每一条待测引线。
人性化软件:内置测试程序编辑器,可轻松设置测试参数(如拉力值、速度、保持时间),并自动记录、统计和输出测试结果。
合规性:设备设计wan全符合MIL-STD-883、GJB548等国内外标准的要求。
2、钩针
由高强度钨钢或碳化钨材料制成,具有不同的直径和角度(如45°,90°),需根据键合线的线径和弧高进行选择。钩针必须保持光滑、无毛刺,以免提前损伤键合线。
3、工装夹具
四、测试样品信息
芯片:尺寸 4565 μm × 4565 μm
芯片焊盘:
尺寸:69.8 μm × 69.8 μm
最小间距:20 μm
材质及厚度:铝(Al),厚度 3 μm
键合丝:直径 25 μm,纯度 99.99% 的金丝(Au)
键合工艺:热超声金丝球键合(TSB)
样品数量:60个
每样品键合点数:184根引线
五、测试流程
1、参数设置:在Alpha W260测试软件中,依据GJB548B-2005方法2023.2和引线直径,将非破坏性拉力值设定为 2.4 gf。同时设置合适的钩针提升速度、保持时间等参数。
2、样品安装:将待测样品牢固地固定在测试机的夹具平台上。
3、钩针定位:在显微镜下,使用精细的钩针(通常为钨钢针)小心地伸入待测引线的弧线下部,确保钩针与引线接触,而不触碰芯片表面或其它相邻引线。
4、施力测试:启动测试程序。钩针以恒定速度垂直向上提升,对引线施加一个逐渐增大的拉力,直至达到预设的2.4 gf目标值并保持短暂时间(通常约100ms)。
5、结果判断:
通过:引线未被拉脱,拉力曲线平稳达到预设值并成功保持。设备记录该点为“Pass"。
不通过:在施加拉力过程中,引线从芯片焊点界面断裂或被wan全拉脱。设备会记录该点为“Fail",并立即停止对该引线的测试。
循环测试:移动平台或钩针,按预定模式对样品上的所有184根引线依次进行测试。
6、数据记录与分析:测试完成后,软件自动生成统计报告,包括总测试点数、通过率、失效点位置等。记录每个样品的最终状态。
7、终止条件:按照要求,当所有试验分组中的样品均发生至少一个键合焊点拉脱(即被判为不合格)时,试验终止,并据此评估该批键合工艺的整体可靠性。
以上就是小编介绍的有关于金铝键合焊点可靠性测试的相关内容了,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。