在微電子封裝領(lǐng)域，集成電路（IC）內(nèi)部連接線的可靠性直接決定了芯片的壽命與性能。其中，鍵合鋁線作為連接芯片焊盤與外部引線框架的“生命線"，其焊接強(qiáng)度至關(guān)重要。如何精確、高效地評(píng)估鋁線鍵合點(diǎn)的質(zhì)量，成為封裝測(cè)試環(huán)節(jié)重要的一步。
IC鋁線拉力測(cè)試正是解決這一問題的關(guān)鍵工藝監(jiān)控手段。通過測(cè)量將鋁線從鍵合點(diǎn)拉斷所需的力量，我們可以定量分析鍵合工藝的穩(wěn)定性、線材的機(jī)械性能以及是否存在潛在的失效風(fēng)險(xiǎn)。本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將深入淺出地介紹鋁線拉力測(cè)試的基本原理、遵循的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并重點(diǎn)結(jié)合我司Beta S100推拉力測(cè)試儀，詳細(xì)闡述其測(cè)試流程與操作要點(diǎn)，為有需要的朋友提供一份實(shí)用的技術(shù)參考。
一、 測(cè)試原理
IC鋁線拉力測(cè)試的基本原理是機(jī)械拉伸破壞性試驗(yàn)。
測(cè)試時(shí)，使用一個(gè)精密的微型鉤針，小心地伸入待測(cè)鋁線的弧線下方。測(cè)試儀驅(qū)動(dòng)鉤針以恒定的速度向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)鋁線施加一個(gè)垂直向上的拉力。這個(gè)拉力通過鋁線傳遞至兩端的鍵合點(diǎn)（芯片上的第一焊點(diǎn)和引線框架上的第二焊點(diǎn)）。隨著拉力持續(xù)增大，鋁線或鍵合點(diǎn)會(huì)因應(yīng)力集中而在最薄弱處發(fā)生斷裂。
測(cè)試儀器會(huì)實(shí)時(shí)記錄整個(gè)拉伸過程中的力值變化，并精確捕捉到斷裂瞬間的峰值力，即拉力強(qiáng)度值。通過分析斷裂力的大小以及斷裂位置（是線材本身斷裂、鍵合點(diǎn)脫落還是金屬層被拉起），可以綜合判斷鍵合質(zhì)量的好壞。
二、 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
MIL-STD-883 Method 2011.7： 《邦接線拉力測(cè)試》
此標(biāo)準(zhǔn)是微電子器件測(cè)試領(lǐng)域的權(quán)wei規(guī)范，詳細(xì)規(guī)定了測(cè)試方法、設(shè)備要求、取樣規(guī)則和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
它對(duì)不同線徑的鋁線規(guī)定了zui低拉力強(qiáng)度要求。例如，對(duì)于直徑為1.0 mil（約25.4 μm）的鋁線，其平均拉力強(qiáng)度通常需滿足不低于一定數(shù)值（如3.0 gf）的要求，且單個(gè)zui低值不能低于該數(shù)值的特定百分比。
三、 測(cè)試儀器
1、 Beta S100推拉力測(cè)試儀
該儀器是專為微電子引線鍵合強(qiáng)度測(cè)試設(shè)計(jì)的高精度設(shè)備，具備以下特點(diǎn)：
高精度力值傳感： 采用高分辨率傳感器，量程覆蓋廣，可精確測(cè)量從厘牛（cN）到幾十牛頓（N）的力，輕松滿足細(xì)鋁線的測(cè)試需求。
高穩(wěn)定性與重復(fù)性： 精密的機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)確保了測(cè)試過程中速度平穩(wěn)、定位精準(zhǔn)，測(cè)試結(jié)果重復(fù)性高。
人性化操作界面： 配備觸摸屏和直觀的軟件，方便用戶設(shè)置參數(shù)、執(zhí)行測(cè)試并實(shí)時(shí)觀察力-位移曲線。
強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能： 自動(dòng)記錄、計(jì)算和統(tǒng)計(jì)測(cè)試數(shù)據(jù)，如最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等，并可生成詳細(xì)的測(cè)試報(bào)告。
模塊化測(cè)試工具： 提供一系列不同尺寸和形狀的鉤針，以適應(yīng)不同弧高和線徑的鋁線測(cè)試。
四、 測(cè)試流程（以Beta S100為例）
1、準(zhǔn)備工作
設(shè)備開機(jī)： 啟動(dòng)Beta S100測(cè)試儀及配套軟件，預(yù)熱一段時(shí)間使系統(tǒng)穩(wěn)定。
夾具安裝： 將待測(cè)的IC器件牢固地固定在測(cè)試平臺(tái)的夾具上，確保其水平且無松動(dòng)。
鉤針選擇與安裝： 根據(jù)鋁線的直徑和弧高，選擇合適的鉤針（通常鉤針頂端半徑應(yīng)為線徑的2-3倍），并將其安裝在測(cè)力傳感器上。
參數(shù)設(shè)置： 在軟件中設(shè)置測(cè)試參數(shù)，包括：
測(cè)試速度： 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（如MIL-STD-883建議0.1-1.0 mm/s）設(shè)定鉤針上升速度。
目標(biāo)測(cè)點(diǎn)： 規(guī)劃需要測(cè)試的鋁線編號(hào)。
力值量程： 選擇適合鋁線拉力范圍的量程，以保證最佳測(cè)試精度。
2、對(duì)位與測(cè)試
視覺對(duì)位： 利用儀器配備的顯微鏡或CCD攝像頭，移動(dòng)測(cè)試平臺(tái)或鉤針，使鉤針精確地位于待測(cè)鋁線的正下方，并確保鉤針與鋁線無接觸。
提升鉤針： 緩慢垂直提升鉤針，使其輕輕鉤住鋁線弧線的中點(diǎn)，且不觸碰芯片或引線框架等其他結(jié)構(gòu)。
執(zhí)行測(cè)試： 在軟件上啟動(dòng)測(cè)試。鉤針將以預(yù)設(shè)速度勻速向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)鋁線施加拉力。
自動(dòng)記錄： 儀器自動(dòng)記錄拉力-時(shí)間/位移曲線，并捕捉斷裂峰值力。
3、結(jié)果分析與后續(xù)
數(shù)據(jù)記錄： 軟件自動(dòng)保存該次測(cè)試的峰值力值和斷裂位置信息。
失效模式分析： 觀察斷裂位置，常見的模式有：
頸縮斷裂： 斷裂在弧線中間，線材呈延性斷裂，通常表明鍵合點(diǎn)強(qiáng)度良好。
焊盤抬起： 鍵合點(diǎn)從芯片焊盤上脫落，可能涉及鍵合參數(shù)或焊盤清潔度問題。
界面斷裂： 鍵合點(diǎn)仍在，但下方的金屬化層被拉起，屬于較嚴(yán)重的失效。
重復(fù)測(cè)試： 移動(dòng)至下一條待測(cè)鋁線，重復(fù)步驟2和3，直至完成所有計(jì)劃樣本的測(cè)試。
生成報(bào)告： 測(cè)試結(jié)束后，使用軟件的數(shù)據(jù)分析功能，計(jì)算整批數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)值，并與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，生成最終的測(cè)試報(bào)告。
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