在現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，半導(dǎo)體器件的性能和可靠性成為了電子行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著集成電路(IC)的集成度不斷提高，器件的尺寸不斷縮小，對于封裝技術(shù)的挑戰(zhàn)也日益增加。引線鍵合技術(shù)作為連接芯片與外部電路的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)器件的性能和壽命。因此，對引線鍵合點(diǎn)的剪切測試成為了確保器件可靠性的重要手段。

引線鍵合點(diǎn)剪切測試是一種模擬實(shí)際使用條件下引線鍵合點(diǎn)受力情況的實(shí)驗(yàn)方法。它通過測量鍵合點(diǎn)在受到剪切力作用時(shí)的強(qiáng)度和變形情況，來評估鍵合點(diǎn)的機(jī)械性能。這項(xiàng)測試對于提高半導(dǎo)體器件的可靠性、延長其使用壽命以及降低故障率具有重要意義。

本文科準(zhǔn)測控小編旨在詳細(xì)介紹引線鍵合點(diǎn)剪切測試的原理、方法、測試標(biāo)準(zhǔn)以及結(jié)果分析。我們將探討不同的測試設(shè)備和技術(shù)，以及它們?nèi)绾螏椭こ處焹?yōu)化鍵合工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。此外，文章還將討論剪切測試結(jié)果對于預(yù)測器件在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)的重要性，以及如何利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行失效分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)。

一、什么是引線鍵合點(diǎn)剪切測試？

利用剪切刀去剪切一個(gè)球形或楔形鍵合點(diǎn)，使其與鍵合焊盤分離的過程。分離時(shí)所需要的力稱作鍵合剪切力并應(yīng)記錄下來。金絲球鍵合的鍵合剪切力，與金絲球鍵合點(diǎn)的直徑相關(guān)，是金絲球鍵合點(diǎn)和鍵合面金屬化層間金屬鍵合的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)。鋁制形鍵合點(diǎn)的鍵合剪切力，當(dāng)與承制方的引線拉力強(qiáng)度相比較時(shí)，是鋁絲與鍵合焊盤或封裝表面金屬化層焊接牢固性的一個(gè)指標(biāo)。

二、球形或楔形鍵合的鍵合點(diǎn)剪切分離模式

1、鍵合點(diǎn)脫離

整個(gè)鍵合點(diǎn)從鍵合區(qū)上脫離，只在鍵合區(qū)上留下了印痕。鍵合區(qū)上有少量金屬間化合物殘留或無殘留（見圖A.1）

2、鍵合點(diǎn)切斷

鍵合點(diǎn)從金屬間化合物上分離，鍵合區(qū)上殘留有金屬間化合物和部分鍵合點(diǎn)材料(見圖A.2)。

三、常用檢測設(shè)備

1、Alpha-W260推拉力測試機(jī)

Alpha-W260推拉力測試機(jī)是用于為微電子引線鍵合后引線焊接強(qiáng)度測試、焊點(diǎn)與基板表面粘接力測試及其失效分析領(lǐng)域的專用動(dòng)態(tài)測試儀器，常見的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等，采用高速力值采集系統(tǒng)。根據(jù)測試需要更換相對應(yīng)的測試模組,系統(tǒng)自動(dòng)識別模組量程?？梢造`活得應(yīng)用到不同產(chǎn)品的測試，每個(gè)工位獨(dú)立設(shè)置安全高度位及安全限速，防止誤操作對測試針頭造成損壞。且具有測試動(dòng)作迅速、準(zhǔn)確、適用面廣的特點(diǎn)。適用于半導(dǎo)體IC封裝測試、LED 封裝測試、光電子器件封裝測試、PCBA電子組裝測試、汽車電子、航空航天 等等。亦可用于各種電子分析及研究單位失效分析領(lǐng)域以及各類院校教學(xué)和研究。

2、夾具

夾具用于保持被試件在試驗(yàn)中與剪切面平行，與剪切刀垂直。同時(shí)，夾具可使得被試件在鍵合切試驗(yàn)中不發(fā)生移動(dòng)。如果采用了控制夾具的卡規(guī)，則夾具的位置應(yīng)使剪切運(yùn)動(dòng)的方向正對著卡規(guī)的阻擋方向，不會影響鍵合剪切試驗(yàn)。

3、剪切刀

碳化鎢硬質(zhì)合金或等效的工具，其底面和背面具有特定角度的鑿形，以確保進(jìn)行剪切操作。剪切刀所需的參數(shù)包括但不限于:平板剪切面，鋒利的切邊，剪切寬度至少為鍵合直徑或鍵合長度的12倍剪切刀應(yīng)設(shè)計(jì)成能防止試驗(yàn)時(shí)的刮削和打滑，并且應(yīng)干凈，不能有影響剪切試驗(yàn)的缺口和其他缺陷。

四、檢測方法

1. 樣品準(zhǔn)備與目檢

開封后被試鍵合點(diǎn)的目檢：首先，對采用濕式化學(xué)和(或)干法蝕刻技術(shù)開封后的器件進(jìn)行鍵合剪切試驗(yàn)前，應(yīng)對鍵合焊盤進(jìn)行檢查，確保鍵合表面的金屬化物未因化學(xué)蝕刻而缺失，且引線鍵合點(diǎn)附著在鍵合面上。對于有顯著化學(xué)腐蝕或無金屬化區(qū)的球形或楔形鍵合點(diǎn)，不應(yīng)進(jìn)行剪切試驗(yàn)。

2. 樣品數(shù)量

樣品數(shù)：樣品數(shù)應(yīng)采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或文件中規(guī)定的最小值。

3. 球形鍵合點(diǎn)直徑測量

球形鍵合點(diǎn)直徑測量：在進(jìn)行鍵合剪切試驗(yàn)之前，應(yīng)對所有被試的球形鍵合點(diǎn)直徑進(jìn)行測量和記錄。對于不對稱的鍵合點(diǎn)，用最大直徑值和最小直徑值確定平均值，這些測量值用于確定其直徑的中間值或平均值，然后采用得到的球形鍵合點(diǎn)直徑的中間值或平均值，確定失效判據(jù)。

4. 鍵合點(diǎn)剪切試驗(yàn)

鍵合點(diǎn)剪切試驗(yàn)：在開始進(jìn)行試驗(yàn)前，鍵合剪切設(shè)備應(yīng)通過所有的自診斷測試。調(diào)整夾具使之與被試件匹配，將被試件固定在夾具上。確保芯片表面與剪切刀的剪切面平行。在剪切操作中，剪切刀不得接觸芯片表面或臨近結(jié)構(gòu)件，否則會給出過大的鍵合讀數(shù)。

5. 已剪切的鍵合點(diǎn)檢查

已剪切的鍵合點(diǎn)檢查：所有鍵合應(yīng)按計(jì)劃或規(guī)定的順序進(jìn)行剪切，采用放大倍數(shù)至少70倍的顯微鏡檢查鍵合點(diǎn)，以確定剪切工具是否從鍵合點(diǎn)躍過或剪切工具切碎了芯片鍵合表面。這兩種不正確剪切狀態(tài)得到的讀數(shù)應(yīng)被刪除。

6. 鋁楔形鍵合點(diǎn)的鍵合軌跡檢驗(yàn)

鋁楔形鍵合點(diǎn)的鍵合軌跡檢驗(yàn)：對芯片鍵合焊盤和引線框架接線柱的引線鍵合工藝應(yīng)包括鍵合軌跡的檢查。對于無法進(jìn)行鍵合剪切試驗(yàn)的很小引線，應(yīng)采用小鋒利刀片將引線從鍵合部位切除，引線的切除應(yīng)能對鍵合界面進(jìn)行目檢，并能確定鍵合區(qū)的金屬間化合物。

7. 鍵合剪切數(shù)據(jù)

鍵合剪切數(shù)據(jù)：對每個(gè)剪切過的鍵合點(diǎn)都應(yīng)保存其數(shù)據(jù)。應(yīng)能通過數(shù)據(jù)識別出鍵合點(diǎn)的位置、鍵合直徑、引線材料、鍵合方法及被鍵合的材料，剪切強(qiáng)度和剪切類別代號。

8. 分離模式

分離模式：對每個(gè)被剪切過的鍵合點(diǎn)，都應(yīng)記錄規(guī)定的類別代號。

9. 失效判據(jù)

失效判據(jù)：以下失效判據(jù)不適用于已經(jīng)受過環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)或從印制電路板上解焊取出的器件。

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