推拉力测试仪：金丝球键合工艺优化的“神器”

金丝球键合技术是微电子封装领域中实现芯片与外部电路连接的关键工艺之一。其可靠性直接影响到电子器件的性能和寿命。第二焊点作为金丝键合的重要组成部分，其可靠性尤为重要。本文科准测控小编将通过使用Beta S100推拉力测试仪对金丝球键合第二焊点进行可靠性分析，探讨影响其可靠性的因素，并提出优化建议。

一、金丝球键合第二焊点的可靠性影响因素

1、材料特性

第二焊点的可靠性受键合区材料的粗糙度、缺陷尺寸及硬度等因素的影响。例如，厚膜电路中的金丝球键合第二焊点通常由厚膜金层、铝过渡片和镀镍引线组成，这些材料的差异对键合设备的输出精度和键合参数提出了更高要求。

焊接界面的平整度较差时，楔形鱼尾状根部容易受伤或粘接不牢固，导致键合拉力强度过低。

2、工艺参数

键合过程中的工艺参数（如温度、压力、超声功率等）对第二焊点的可靠性有显著影响。例如，键合参数过大可能导致金丝焊点变形，而键合参数过小则可能导致焊点压焊不牢。

补球工艺（如在第二焊点鱼尾上种植安全球）可以显著提高键合引线的拉力强度。研究表明，当安全球覆盖第二焊点鱼尾面积达到90%～100%时，键合效果最佳。

二、检测原理

推拉力测试仪通过施加精确控制的拉力或推力，测量焊点在受力过程中的力值变化和失效模式。测试过程中，设备会实时记录力值和位移的变化，最终通过分析失效时的最大力值来评估焊点的可靠性。

三、常用检测设备

1、Beta S100推拉力测试仪

a、设备介绍

多功能焊接强度测试仪，适用于微电子引线键合后引线焊接强度测试、焊点与基板表面粘接力测试及其失效分析。该仪器能够执行多种测试，如晶片推力测试、金球推力测试和金线拉力测试，配备有高速力值采集系统，以确保测试的精确性。

b、设备特点

四、测试流程

步骤一、测试准备

1、设备校准

按照设备操作手册对Beta S100推拉力测试仪进行校准，确保测量精度。

检查设备的夹具是否完好，确保能够牢固夹持金丝。

2、样品准备

选取待测试的金丝球键合样品，确保样品表面清洁、无污染。

使用显微镜观察第二焊点的外观，记录焊点的形态、尺寸和表面状况。

3、参数设置

根据测试标准或工艺要求，设置测试速度（通常为100 mm/min）和最大拉力（根据焊点强度预估）。

设置数据采集频率，确保能够记录完整的力值和位移变化曲线。

4、记录表格准备

准备测试记录表格，包括样品编号、测试参数、拉力值、失效模式、测试日期等信息。

步骤二、测试方法

1、样品安装

将金丝球键合样品安装到测试夹具中，确保金丝与夹具之间的接触良好且无滑动。

调整样品位置，使拉力方向与金丝键合方向一致，避免测试过程中出现偏斜。

2、测试启动

打开Beta S100推拉力测试仪，输入样品编号和测试参数。

启动测试，设备将自动施加拉力，同时记录力值和位移变化。

3、数据记录

在测试过程中，实时观察设备显示屏上的力值和位移曲线。

记录焊点失效时的最大拉力值、失效模式（如焊点断裂、金丝拉伸等）以及失效位置（第一焊点、第二焊点或其他位置）。

4、重复测试

为确保测试结果的可靠性，对每种样品至少进行5次重复测试。

每次测试后，更换新的样品并重新安装，确保测试条件一致。

5、测试结束

测试完成后，关闭设备，卸下样品夹具。

使用显微镜观察失效后的焊点，记录失效特征（如断裂位置、裂纹形态等）。

步骤三、数据分析

1、拉力值统计

计算每种样品的平均拉力值、标准差和变异系数，评估焊点强度的稳定性和一致性。

比较不同工艺参数（如补球工艺、键合参数等）对拉力值的影响。

2、失效模式分析

根据失效模式（如焊点断裂、金丝拉伸等）分析焊点的可靠性。

对于第二焊点的失效，重点关注焊点的粘接强度和金丝的结合情况。

3、数据总结

将测试结果整理成报告，包括拉力值统计、失效模式分析和工艺优化建议。

提出改进措施，如优化键合参数、改进补球工艺等。

五、注意事项

1、样品安装

确保金丝与夹具之间的接触良好，避免滑动或松动。

安装时应轻拿轻放，避免对焊点造成额外损伤。

2、测试过程

测试过程中避免人为干扰，确保测试环境稳定。

注意观察设备的运行状态，如有异常应及时停机检查。

3、数据记录

记录数据时应详细、准确，避免遗漏关键信息。

对于失效后的焊点，应拍照或绘图记录失效特征，便于后续分析。

4、设备维护

测试结束后，及时清理设备和夹具，保持设备的清洁和良好状态。

定期对设备进行维护和校准，确保测试结果的准确性。

5、键合设备与工具

键合设备的输出精度和劈刀的形貌对第二焊点的可靠性至关重要。例如，使用颗粒粗化的劈刀可以增加鱼尾的接触面积，从而提高键合的可靠性。

推拉力测试仪的高精度测量和多样化夹具设计，能够有效评估焊点的拉力强度和失效模式。

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