在現(xiàn)代電子器件封裝領(lǐng)域,引線鍵合技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色,它負責(zé)將半導(dǎo)體芯片與外部引腳連接,確保電路的完整性和功能性。隨著電子技術(shù)日新月異的發(fā)展,對封裝技術(shù)的精度、可靠性和成本效益提出了更高的要求。在這一背景下,引線鍵合的質(zhì)量檢測成為了確保半導(dǎo)體產(chǎn)品性能和壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
引線鍵合過程中,任何微小的缺陷都可能導(dǎo)致電路的失效,從而影響整個電子器件的性能。這些缺陷可能源于焊盤的污染、材料的氧化、腐蝕問題,或是由于工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。因此,對引線鍵合質(zhì)量的嚴格檢測不僅能夠預(yù)防早期失效,還能顯著提升產(chǎn)品的可靠性和壽命。
本文旨在深入探討引線鍵合質(zhì)量檢測的技術(shù)和方法,分析各種檢測技術(shù)的優(yōu)勢與局限,并探討它們在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。我們將對比不同的檢測技術(shù),評估它們在提高檢測準確性、降低成本和提高生產(chǎn)效率方面的潛力。同時,本文也將指出當(dāng)前引線鍵合質(zhì)量檢測中存在的問題,并展望未來的發(fā)展趨勢,以期為電子器件封裝行業(yè)的技術(shù)進步提供參考和指導(dǎo)。
一、典型集成電路芯片結(jié)構(gòu)剖面圖
二、引線鍵合質(zhì)量問題與檢測方法
在引線鍵合工藝中,通常會采用高電導(dǎo)率的金屬絲材,例如金、鋁或銅等,在熱超聲的作用下與芯片上的焊盤實現(xiàn)電氣連接。然而,這一精密的連接過程可能會遭遇多種質(zhì)量問題,例如焊點中出現(xiàn)空洞、微小裂紋、焊點位置偏移或焊點脫落等缺陷。為了評估和確保連接的可靠性,可以采用多種檢測手段,包括機械參數(shù)的檢測、電學(xué)特性的測試以及外觀形態(tài)特征的分析等方法,以確保引線鍵合的質(zhì)量和性能。通過這些綜合的檢測技術(shù),可以有效地識別和解決引線鍵合過程中可能出現(xiàn)的問題,從而提高半導(dǎo)體器件的整體可靠性。
三、常用檢測設(shè)備
1、Alpha-W260推拉力測試機
1) 設(shè)備介紹
1)設(shè)備概述
a、多功能焊接強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度、焊點與基板的粘接強度以及進行失效分析。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。
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行失效分析,以及教育機構(gòu)的教學(xué)和研究活動。
2)設(shè)備特點
四、檢測方法
合格的鍵合線必須在實現(xiàn)有效電氣連接的同時具有較好的機械性能。良好的機械性能不僅是正常工作的基本保證,同時也是芯片封裝長期工作可靠性的基礎(chǔ)。因此對引線進行機械性能的檢測是評價鍵合線質(zhì)量的基礎(chǔ)。靜態(tài)機械參數(shù)的檢測可以用于快速評估鍵合線的整體鍵合強度,發(fā)現(xiàn)脫焊和虛焊等問題。針對鍵合線的應(yīng)力檢測,引線拉力測試(pull test)和球剪切力測試(shear test)是最基本手段。
1、引線拉力測試
1)、引線拉力測試是測量鍵合線強度zui簡單有效的方法之一。
2)、相關(guān)檢測標準
MIL-STD-883
3)、檢測流程
a、準備測試:將待測引線固定在測試設(shè)備上,確保小勾能夠穩(wěn)定勾住引線。
b、設(shè)置測試參數(shù):調(diào)整拉力施加點,使其位于內(nèi)外焊點的中間位置,并確保拉力方向垂直于焊點連線。
c、非破壞性測試:
逐漸增加拉力,直至達到預(yù)設(shè)的標準規(guī)定值。
觀察引線和焊點,若在規(guī)定拉力下未發(fā)生斷裂或脫落,表明鍵合強度合格。
d、破壞性測試(如需要):
繼續(xù)增加拉力,直至引線斷裂或焊點脫落。
記錄此時的拉力值,該值為極限鍵合強度。
e、測試完成:輕輕移開小勾,取出測試樣品,并記錄測試結(jié)果。
f、數(shù)據(jù)分析:根據(jù)非破壞性測試和破壞性測試的結(jié)果,評估鍵合線的質(zhì)量。
2、球剪切力測試
是用一個平面的剪切刀(推刀),平行于焊盤向焊球施加推力,使焊球被剝離的力就是鍵合剪切力。
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