层压基板引线键合工艺原理、关键参数及推拉力测试机检测方法

层压基板是一种由玻璃纤维布和树脂等材料压制而成的复合板，与常见的印制电路板（PCB）结构类似。相比传统的陶瓷基板或金属引线框架，层压基板具有成本低、设计灵活、适合多层布线等优势，因此在许多封装形式中被广泛采用。

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本文科准测控小编就从键合过程、技术难点、参数影响，以及如何通过推拉力测试机对层压基板上的引线键合质量进行检测等几个方面，为您详细介绍关于层压基板引线键合的相关知识。

一、层压基板键合过程

典型的引线键合过程包括以下步骤：

1. 通过电子放电烧球，在引线末端形成一个微小的金球（FAB，Free Air Ball）
2. 瓷嘴携带金球移动到键合焊盘上方
3. 瓷嘴施加垂直键合力，同时输出超声振动，使金球与焊盘之间产生摩擦与塑性变形
4. 在机械能和超声能的共同作用下，金球与焊盘界面处形成金属键合
5. 瓷嘴抬起并牵引引线，在第二点完成键合后拉断引线

二、技术难点

由于层压基板刚度较低，容易变形，而且在实际封装设计中，键合焊盘下方往往只有部分支撑。例如，焊盘靠近通孔、腔体边缘或基板悬空区域时，底部一侧有支撑，另一侧则处于悬空状态。

这种非对称的支撑条件，给层压基板上的引线键合带来两个技术难点：

1. 应力不平衡

当瓷嘴下压并振动时，有支撑的一侧可以有效地传递和耗散能量，而无支撑的一侧则会发生较大的变形。结果是：焊球与焊盘之间的界面压力分布不均匀——一侧压得紧，另一侧压不实。

2. 焊盘倾斜

应力不平衡的直接后果是焊盘发生微小的倾斜。这种倾斜虽然肉眼无法察觉，但在微观尺度上足以影响键合质量。严重时，会出现局部未键合区域，即焊球的一部分根本没有与焊盘形成真正的金属结合。

三、影响键合质量的关键参数

研究表明，以下几个参数对层压基板引线键合的质量有显著影响：

1. 键合力

键合力是瓷嘴向下施加的垂直压力。适当地增大键合力，可以降低焊盘两侧的应力不平衡度，使界面结合更均匀。但是，过大的键合力会导致焊盘过度变形，甚至损伤下方的基板结构，反而降低键合强度。

2. 超声频率

超声频率影响界面处的摩擦行为和应力波的传递特性。研究发现，频率的变化对焊盘倾斜程度影响不大，但会轻微改变应力不平衡状态。在较高的频率下，瓷嘴的水平加速度增大，可能在不平衡的焊盘上产生更大的惯性力。

3. 层压基板材料的面外模量

面外模量是指材料在垂直于板面方向上的刚度。研究明确指出：面外模量越高，键合过程中焊盘的倾斜度越小。因此，有必要选用具有高面外模量的层压基板材料来改善键合质量。

四、推拉力测试机在层压基板引线键合中的应用

对于层压基板上部分支撑的结构，剪切测试可以揭示因应力不平衡导致的“一侧强、一侧弱”的不均匀键合。引线拉力测试也是一种常用方法，通过钩住引线向上拉伸测量拉力值，来评估第二点键合质量或引线本身的强度。

推拉力测试机的应用贯穿层压基板引线键合工艺全流程：开发阶段，配合DOE实验量化不同键合力、超声频率、基板材料下的剪切强度，帮助工程师找到最优工艺窗口；量产监控阶段，通过抽样测试及时发现工艺偏移，防止批量性缺陷流出；失效分析阶段，通过剪切测试的断裂模式辅助判断失效根本原因。科准Alpha-W260推拉力测试机以高精度力传感器和精密运动控制系统，能够对微小封装结构（如焊球、引线、芯片等）施加可控的推力或拉力，并实时记录力值变化曲线。

以上就是科准测控小编为您介绍的关于层压基板引线键合的相关知识，希望对您有帮助。如果您还有关于层压基板引线键合推拉力测试机、焊球剪切测试、引线拉力测试、部分支撑焊盘键合强度检测等方面的疑问与需求，您可以通过私信或留言与我联系，科准测控的技术团队将为您提供专业解决方案。

审核编辑 黄宇