隨著科技的不斷進(jìn)步，混合電路和功率半導(dǎo)體器件在軍事和商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，對這些器件鍵合系統(tǒng)的可靠性要求也隨之提高。特別是在半導(dǎo)體分離器件和混合集成電路中，引線鍵合失效成為了常見的失效模式之一。因此，深入分析影響鍵合鋁線鍵合強(qiáng)度的因素，并針對實際生產(chǎn)中遇到的問題進(jìn)行失效分析，變得尤為迫切和重要。

在半導(dǎo)體功率器件和電子元器件產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，鋁線鍵合作為連接芯片與引線框架的關(guān)鍵工藝，其鍵合強(qiáng)度直接關(guān)系到器件的性能和可靠性。鍵合強(qiáng)度不足可能導(dǎo)致器件在工作過程中出現(xiàn)故障，影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。因此，對鋁線鍵合強(qiáng)度進(jìn)行精確的測試和分析，不僅是提高產(chǎn)品質(zhì)量的必要步驟，也是確保器件長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

本文科準(zhǔn)測控小編將探討鋁線鍵合強(qiáng)度測試的重要性，分析影響鍵合強(qiáng)度的多種因素，包括材料特性、鍵合工藝參數(shù)、環(huán)境條件等，并結(jié)合實際生產(chǎn)中的案例，對失效模式進(jìn)行詳細(xì)分析。通過這些分析，旨在為半導(dǎo)體功率器件和電子元器件的鍵合工藝提供優(yōu)化建議，以提高鍵合質(zhì)量，增強(qiáng)器件的可靠性和耐久性。

一、檢測原理

鋁線鍵合強(qiáng)度測試的原理是通過模擬實際工作條件下的應(yīng)力，對鋁線與芯片或引線框架之間的連接強(qiáng)度進(jìn)行評估。這一過程通常涉及對鍵合點(diǎn)施加特定的拉力或剪切力，以測量其在不同條件下的抗拉強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而確保器件在長期運(yùn)行中不會因為鍵合失效而導(dǎo)致性能下降或故障。

二、影響粗鋁線鍵合失效的因素及失效分析

超聲波鍵合技術(shù)基于壓電陶瓷將超聲發(fā)生器產(chǎn)生的高頻正弦電信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動。這些振動經(jīng)過傳輸和放大后，集中在鍵合區(qū)域，產(chǎn)生機(jī)械能和鍵合力。在這一過程中，劈刀中的鋁線與鍵合面發(fā)生摩擦，清除表面污染物并破壞氧化膜，暴露出純凈的金屬表面。在溫度上升和高頻振動的共同作用下，金屬表面的原子被激活，當(dāng)金屬原子間的距離縮小至納米級別時，它們可以通過共享電子形成原子間的電子橋。

在鍵合界面材料的行為分析中，存在兩個主要階段：

1、初始階段，超聲能量使鋁線發(fā)生軟化和塑性變形。

2、隨后，超聲波能量通過鋁線傳遞至鍵合界面，表現(xiàn)為一種垂直于脈沖方向的周期性切入運(yùn)動，從而實現(xiàn)鍵合。

三、常用檢測標(biāo)準(zhǔn)

IPC標(biāo)準(zhǔn)：IPC-9701和IPC-A-610，涉及引線鍵合和電子組件外觀檢驗。

ISO標(biāo)準(zhǔn)：ISO 9001和ISO 11401，涵蓋質(zhì)量管理和環(huán)境測試。

MIL標(biāo)準(zhǔn)：MIL-STD-883和MIL-B-81705，jun用電子組件引線鍵合要求。

SAE標(biāo)準(zhǔn)：SAE AS5553，航空航天和汽車電子組件引線鍵合。

JEDEC標(biāo)準(zhǔn)：半導(dǎo)體器件引線鍵合標(biāo)準(zhǔn)。

GB標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 20616，電子組件引線鍵合測試方法。

ESTEC標(biāo)準(zhǔn)：ESCC 3201，微電子器件引線鍵合要求。

四、常用檢測設(shè)備

Beta S100 推拉力測試機(jī)

1）設(shè)備概述

a、多功能焊接強(qiáng)度測試儀是一種專為微電子領(lǐng)域設(shè)計的動態(tài)測試設(shè)備，用于評估引線鍵合后的焊接強(qiáng)度、焊點(diǎn)與基板的粘接強(qiáng)度以及進(jìn)行失效分析。該儀器能夠執(zhí)行多種測試，如晶片推力測試、金球推力測試和金線拉力測試，配備有高速力值采集系統(tǒng)，以確保測試的精確性。

b、用戶可以根據(jù)具體的測試需求更換相應(yīng)的測試模塊，系統(tǒng)將自動識別并調(diào)整到合適的量程。這種靈活性使得設(shè)備能夠適應(yīng)不同產(chǎn)品的測試需求。每個測試工位都設(shè)有獨(dú)立安全高度和速度限制，以防止因誤操作而損壞測試探頭。該系統(tǒng)以快速、精確和廣泛的適用性為特點(diǎn)。

c、該測試儀廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路封裝測試、LED封裝測試、光電器件封裝測試、PCBA電子組裝測試，以及汽車電子、航空航天和軍事等領(lǐng)域。同時，它也適用于電子分析和研究單位進(jìn)行失效分析，以及教育機(jī)構(gòu)的教學(xué)和研究活動。

2）設(shè)備特點(diǎn)

3）實測案例展示

五、檢測流程

步驟一、模塊簡介與準(zhǔn)備

檢查測試機(jī)和模塊，確保所有設(shè)備均已校準(zhǔn)并處于良好的工作狀態(tài)。

步驟二、模塊安裝

將測試模塊插入機(jī)器的安裝位置，并接通電氣供應(yīng)。

系統(tǒng)顯示模塊的初始化界面并進(jìn)行初始化。

初始化結(jié)束后，界面消失，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。

步驟三、測試鉤針安裝

安裝專用的測試鉤針。

選擇適合用戶測試用的鉤針型號。

將鉤針推入安裝孔，對正位置，并用固定螺絲鎖緊。

步驟四、夾具固定

將相關(guān)夾具沿卡口卡入試驗臺，并順時針鎖緊固定螺絲。

步驟五、設(shè)定測試參數(shù)

在軟件的測試方法界面中設(shè)置測試參數(shù)。

輸入新的測試方法名稱，選擇相應(yīng)的傳感器。

設(shè)置測試速度、合格力值、剪切高度和著落速度。

所有參數(shù)設(shè)定好后，點(diǎn)擊保存以生效。

步驟五、測試過程

在顯微鏡下觀察測試動作，確保試樣固定好。

將測試鉤針擺放于被測試樣品的后上方，啟動測試。

觀察測試動作，如有任何不合適的情況，可終止測試。

測試完成后，結(jié)果將顯示在軟件的測試結(jié)果界面中。

步驟六、測試結(jié)果觀察

觀察產(chǎn)品破壞情況，進(jìn)行失效分析。

在拉力破壞性測試中，確保測試點(diǎn)位于焊線的中點(diǎn)位置，并注意拉勾直徑應(yīng)設(shè)置為線徑的3倍以上，以避免引線割斷。

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