在現代電子器件封裝領域,引線鍵合技術扮演著至關重要的角色,它負責將半導體芯片與外部引腳連接,確保電路的完整性和功能性。隨著電子技術日新月異的發展,對封裝技術的精度、可靠性和成本效益提出了更高的要求。在這一背景下,引線鍵合的質量檢測成為了確保半導體產品性能和壽命的關鍵環節。
引線鍵合過程中,任何微小的缺陷都可能導致電路的失效,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,或是由于工藝參數設置不當。因此,對引線鍵合質量的嚴格檢測不僅能夠預防早期失效,還能顯著提升產品的可靠性和壽命。
本文旨在深入探討引線鍵合質量檢測的技術和方法,分析各種檢測技術的優勢與局限,并探討它們在實際生產中的應用。我們將對比不同的檢測技術,評估它們在提高檢測準確性、降低成本和提高生產效率方面的潛力。同時,本文也將指出當前引線鍵合質量檢測中存在的問題,并展望未來的發展趨勢,以期為電子器件封裝行業的技術進步提供參考和指導。
一、典型集成電路芯片結構剖面圖
二、引線鍵合質量問題與檢測方法
在引線鍵合工藝中,通常會采用高電導率的金屬絲材,例如金、鋁或銅等,在熱超聲的作用下與芯片上的焊盤實現電氣連接。然而,這一精密的連接過程可能會遭遇多種質量問題,例如焊點中出現空洞、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,包括機械參數的檢測、電學特性的測試以及外觀形態特征的分析等方法,以確保引線鍵合的質量和性能。通過這些綜合的檢測技術,可以有效地識別和解決引線鍵合過程中可能出現的問題,從而提高半導體器件的整體可靠性。
三、常用檢測設備
1、Alpha-W260推拉力測試機
1) 設備介紹
1)設備概述
a、多功能焊接強度測試儀是一種專為微電子領域設計的動態測試設備,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,以確保測試的精確性。
b、用戶可以根據具體的測試需求更換相應的測試模塊,系統將自動識別并調整到合適的量程。這種靈活性使得設備能夠適應不同產品的測試需求。每個測試工位都設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。該系統以快速、精確和廣泛的適用性為特點。
c、該測試儀廣泛應用于半導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,以及教育機構的教學和研究活動。
2)設備特點
四、檢測方法
合格的鍵合線必須在實現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。因此對引線進行機械性能的檢測是評價鍵合線質量的基礎。靜態機械參數的檢測可以用于快速評估鍵合線的整體鍵合強度,發現脫焊和虛焊等問題。針對鍵合線的應力檢測,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備上,確保小勾能夠穩定勾住引線。
b、設置測試參數:調整拉力施加點,使其位于內外焊點的中間位置,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,直至達到預設的標準規定值。
觀察引線和焊點,若在規定拉力下未發生斷裂或脫落,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,并記錄測試結果。
f、數據分析:根據非破壞性測試和破壞性測試的結果,評估鍵合線的質量。
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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