近期，有不少半導體行業的客戶向小編谘詢，想要進行檢微電子封裝金絲鍵合可靠性測試，該用什麽設備？金線鍵合仍是主流互聯技術的今天，鍵合金絲的可靠性直接決定了微電子器件（如CPU、存儲器、功率器件等）的壽命與性能。在惡劣的工作環境下，如溫度循環、機械振動等，金絲鍵合點可能因疲勞、柯肯德爾空洞、界麵汙染等原因導致失效，引發器件功能異常甚至徹底報廢。因此，對鍵合金絲進行精確的失效分析，是提升產品良率、保障長期可靠性的關鍵環節。

失效分析不僅在於“事後診斷”，更在於“事前預防”和“過程監控”。推拉力測試作為評估鍵合強度最直接、最權威的力學手段，是失效分析工具箱中的核心利器。本文91香蕉视频污污測控小編將圍繞Alpha W260推拉力測試機，係統介紹金絲失效分析的原理、標準、設備與操作流程，助力廣大微電子工程師深入理解並掌握這一關鍵技術。

 

一、 分析原理

推拉力測試的基本原理是模擬和量化鍵合點在真實應用中可能承受的機械應力，通過施加一個精確可控的力，直至鍵合點失效，從而測得其強度極限。

1、拉力測試

目的： 評估金絲與芯片焊盤、管腳鍵合點（第一、第二焊點）的粘附強度及金絲本身的抗拉強度。 

原理： 使用精密的鉤子（測試鉤）在鍵合絲弧的中點下方鉤住金絲，以一個恒定的速度垂直向上或水平方向拉伸，直至金絲被拉斷或鍵合點被拉脫。設備記錄下整個過程的最大力值，即為鍵合點的拉斷力。

2、推力測試：

目的： 評估金絲第一焊點（芯片側）的抗剪切強度。

原理： 使用一個極細且平坦的推刀，對準第一焊點的側麵，以一個恒定的速度水平推進，將焊球從芯片焊盤上剪切下來。設備記錄下剪切過程中的最大力值，即為焊球的剪切力。

通過分析力值數據、失效力值大小以及失效模式（即斷裂/脫落的位置和形貌），可以準確判斷鍵合工藝的質量和潛在的失效機理。

二、 相關標準

MIL-STD-883 《微電子器件試驗方法和程序》

JEDEC JESD22-B116 《線纜鍵合剪切試驗標準》

GB/T 4937 《半導體器件機械和氣候試驗方法》

三、 核心儀器

1、Alpha W260推拉力測試機 

Alpha W260推拉力測試機是一款高精度、全自動的鍵合強度測試係統，專為微電子封裝失效分析和高可靠性測試而設計。

主要技術特點與優勢：

高精度力值傳感： 采用高分辨率、多量程的力傳感器，力值分辨率可達0.001克力，確保測試數據的精確性和重複性。

精密的運動控製： 搭載高精度步進電機或伺服電機，配合精密的傳動機構，實現測試鉤/推刀的微米級定位，避免對樣品造成意外損傷。

強大的視覺係統： 集成高倍率光學顯微鏡和CCD相機，提供清晰的實時圖像，便於操作者精確尋找測試位置和觀察失效後的形貌。 

四、 測試分析流程

步驟一：樣品準備與安裝

將待測的封裝好的芯片樣品（如DIP、QFP、BGA等）牢固地固定在測試機的專用夾具上。

通過軟件控製平台，移動樣品台，使待測鍵合絲清晰地出現在顯微鏡視野中央。

步驟二：測試程序設置

選擇測試模式： 根據分析目的，選擇“拉力測試”或“推力測試”模式。

參數設定：

拉力測試： 設置測試鉤類型、鉤絲高度、拉伸速度（通常為100-500 μm/s）等。

推力測試： 設置推刀類型、推刀高度（通常為焊球高度的1/4 - 1/2）、推進速度、剪切距離等。

標定與校準： 在測試前，對力傳感器和運動係統進行校準，確保數據準確。

步驟三：執行測試

精確定位： 利用視覺係統，將測試鉤或推刀精確移動到預設的測試位置。

啟動測試： 啟動測試程序，設備將自動完成施力過程。

數據記錄： 係統自動記錄下最大力值（Fmax）和力-位移曲線。

步驟四：失效模式分析（關鍵步驟）

測試結束後，立即在顯微鏡下觀察失效位置，並根據標準進行判定：

拉力測試常見失效模式：

導線斷裂： 斷裂點在金絲中間，表明金絲本身強度足夠，但可能存在頸縮或材料缺陷。

焊盤脫落： 鍵合點連同芯片焊盤金屬層被拉起，表明鍵合強度大於焊盤與基材的附著力，是芯片製造的缺陷。

界麵失效： 鍵合點從焊盤上完整脫落，界麵潔淨，表明鍵合界麵結合力弱（可能因汙染、氧化或參數不當導致）。

推力測試常見失效模式：

焊球剪切： 焊球被完全推離焊盤。

焊盤剝離： 焊盤金屬層被破壞。

** cratering：** 矽芯片基底被壓碎，這是最嚴重的缺陷，表明鍵合工藝能量過高。

步驟五：數據統計與報告生成

對同一批次的多個樣品進行測試，統計平均力值、標準差和CPK值，評估工藝穩定性。

結合力值數據和失效模式，綜合判斷鍵合工藝的薄弱環節。

使用設備軟件生成包含力值曲線、失效圖片和統計結果的綜合性測試報告。

 

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