一文了解什么是半导体引线键合中的弹坑？

一、什么是弹坑？

弹坑，是一种由引线键合引发的隐蔽损伤。它通常表现为键合焊盘下方的半导体材料出现裂纹、孔洞，甚至局部剥落。严重时，焊盘下的材料会碎裂，断片粘在引线上，就像从地面“挖”出一块碎片。比较麻烦的是，很多时候这种损伤肉眼不可见，却会悄悄降低器件性能，甚至被误判为电路本身的电学问题。

图中所示为键合焊盘弹坑区域的SEM照片，图中可见断片仍粘附在球形焊点上，该弹坑出现在焊球-剪切测试的过程中。

二、引发弹坑的原因及解决方案

弹坑的形成通常是材料、设备、工艺三者共同作用的结果，下表总结了引发弹坑的原因及其解决方案：

三、显性弹坑与隐性弹坑

弹坑并不总是显而易见。根据损伤程度，它可以分为两类：

显性弹坑：键合点下方出现明显孔洞或碎片，常在剪切测试中暴露。

隐性损伤：裂纹或微损伤藏在焊点下方，只有在电性能测试、热循环或化学腐蚀后才能显现。

研究发现，最严重的损伤往往出现在键合点的边缘，而不是中心。这与传统的Hertz 接触压力模型预测的“中心萌生”恰恰相反。真正的元凶，是超声能量，而不是单纯的机械压力。

四、如何发现弹坑？

弹坑之所以成为行业难题，关键就在于它的隐蔽性和随机性。轻微的损伤不会立即导致开路或短路，却会在后续工艺或使用中逐渐恶化，而小比例的出现方式，更要求检测系统具备统计处理大量数据的能力。科准测控推拉力测试机能够通过以下方式精准识别弹坑风险：

检测方法	说明
焊球剪切测试	当弹坑存在时，剪切过程中焊球下方可能出现断片或异常剥离，测试曲线呈现典型的“阶梯式”或“提前断裂”特征
楔形键合拉力测试	对于楔形键合点，拉力测试可以揭示键合点边缘的隐性裂纹，异常的低拉力值往往是弹坑的前兆
数据统计与分析	高精度力值监测与数据记录系统，能够捕捉微小异常，通过统计处理大量测试数据识别出异常趋势
可追溯性	完整的测试数据记录，帮助工程师定位问题根源，优化键合工艺

五、如何避免弹坑？

避免弹坑，需要进行系统性的优化：

材料匹配：根据芯片材质选择合适的引线材料和焊盘结构

参数精细化：通过DOE优化超声能量、键合力、温度等参数

过程控制：严格监控键合设备的波形、冲击力、EFO方式等

工艺协同：考虑后续工艺（如塑封固化、无铅焊料回流）对键合点的热应力影响

检测闭环：通过高精度推拉力测试机建立键合质量反馈机制，及时发现并纠正工艺偏移

以上就是科准测控小编为您介绍的关于引线键合工艺中弹坑的相关知识，希望对您有所帮助。如果您对于推拉力测试机在键合工艺中的应用、弹坑检测的具体操作方法，或是其他半导体封测相关的测试需求还想了解，欢迎关注我们并随时与我们交流，科准测控技术团队将竭诚为您服务。

审核编辑 黄宇