一、什么是引線鍵合推拉力測(cè)試？
引線鍵合推拉力測(cè)試是評(píng)估半導(dǎo)體封裝中鍵合點(diǎn)可靠性的關(guān)鍵手段，主要用于量化鍵合界面的機(jī)械強(qiáng)度，確保器件在后道工藝及使用過(guò)程中不發(fā)生斷裂或脫焊。
二、 引線鍵合推拉力測(cè)試類型
拉力測(cè)試：用于評(píng)估鍵合線的拉伸強(qiáng)度及斷裂位置。測(cè)試時(shí)，通過(guò)微型鉤爪垂直拉伸鍵合線，記錄斷裂時(shí)的力值并觀察斷裂點(diǎn)（如線頸、根部或焊點(diǎn)界面）。
推力測(cè)試（剪切力測(cè)試）：用于評(píng)估鍵合球與芯片焊盤的結(jié)合強(qiáng)度。測(cè)試時(shí)，使用推刀水平推動(dòng)鍵合球，記錄剪切力峰值，判斷界面結(jié)合質(zhì)量。
三、主要行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
1. JEDEC JESD22-B116
適用范圍：適用于金線、銅線的剪切力測(cè)試和拉力測(cè)試。
關(guān)鍵要求：規(guī)定最小鍵合強(qiáng)度，金線≥3 gf/mil，銅線≥4–5 gf/mil（視線徑而定）；測(cè)試速度建議為100–500 μm/s，以避免動(dòng)態(tài)沖擊影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
2. MIL-STD-883 Method 2011.7
適用范圍：junyong及高可靠性微電子器件的鍵合強(qiáng)度測(cè)試。
關(guān)鍵要求：強(qiáng)調(diào)可靠性驗(yàn)證，要求高溫老化（如125℃/1000小時(shí)）后，鍵合強(qiáng)度衰減率不得超過(guò)15%。
3. SEMI G86
適用范圍：針對(duì)xianjin封裝，如微間距鍵合（<50 μm）和低弧度鍵合。
關(guān)鍵要求：引入非破壞性測(cè)試方法，以減少對(duì)微小、密集焊點(diǎn)的樣品損耗。
四、測(cè)試方法與失效模式
測(cè)試方式 | 操作方法 | 典型失效模式 |
剪切力測(cè)試
| 使用鎢鋼探針（直徑50–200 μm）水平推動(dòng)鍵合球，傳感器分辨率可達(dá)0.001 gf | 脫焊：鍵合球與焊盤wanquan分離，表明界面結(jié)合不良。
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焊盤剝離：焊盤下方金屬層斷裂，通常與材料脆性或鍵合參數(shù)過(guò)強(qiáng)有關(guān)。
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拉力測(cè)試
| 采用微型鉤爪垂直拉伸鍵合線，鉤針位置通常位于線弧zuigao點(diǎn)，支持動(dòng)態(tài)力-位移曲線分析。 | 線頸斷裂：斷裂點(diǎn)位于鍵合球上方，通常與線材強(qiáng)度或鍵合頸部損傷相關(guān)，屬正常斷裂模式。 |
根部斷裂：斷裂發(fā)生在鍵合點(diǎn)根部，多因鍵合劈刀磨損或弧度控制不當(dāng)導(dǎo)致。
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焊點(diǎn)剝離：diyi焊點(diǎn)或第二焊點(diǎn)與基板分離，屬異常失效模式，表明鍵合工藝存在問(wèn)題。
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五、拉力與推力標(biāo)準(zhǔn)值
根據(jù)MIL-STD-883G、JEDEC及行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)，不同材料與線徑的鍵合強(qiáng)度要求如下：
拉力標(biāo)準(zhǔn)值
| 金線（MIL-STD-883G） | 1 mil（25.4 μm）：≥ 5 gf 1.2 mil（30.5 μm）：≥ 8 gf
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銅線（JEDEC JESD22-B116） | ≥ 4–5 gf/mil（視線徑而定） | |
鋁線（行業(yè)通用） | 1.0 mil 鋁線 ≥ 2 gf | |
推力/剪切力標(biāo)準(zhǔn)值 | 焊球剪切強(qiáng)度（行業(yè)通用） | ≥ 6 gf/mil2 |
金球推力判定 | 合格（PASS）：金球完整剝離，或剝離后帶少量金屬殘留 | |
不合格（FAIL）：基板出現(xiàn)彈坑、推刀接觸芯片表面、金屬層脫落或金球部分剝離 | ||
芯片推力（MIL-STD-883G） | 最小推力（gf）= 0.8 × 芯片面積（mil2） |
六、引線鍵合的推拉力計(jì)算方法
引線鍵合的推拉力并非通過(guò)單一數(shù)學(xué)公式計(jì)算得出，而是基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行判定。常見的計(jì)算依據(jù)包括：
1. 基于線徑的經(jīng)驗(yàn)判定（拉力）：直接參照標(biāo)準(zhǔn)（如MIL-STD-883G）中針對(duì)不同線徑規(guī)定的最小拉力值。測(cè)試時(shí)，實(shí)測(cè)拉力值須大于或等于該標(biāo)準(zhǔn)值。
2. 基于芯片面積的經(jīng)驗(yàn)公式（推力）：MIL-STD-883G 提供芯片推力最小要求，即最小推力 = 0.8 × 芯片面積（mil2）。
3. 基于焊球面積的經(jīng)驗(yàn)判定（剪切力）：要求焊球剪切強(qiáng)度 ≥ 6 gf/mil2，實(shí)測(cè)剪切力需滿足此單位面積強(qiáng)度要求。
七、影響鍵合強(qiáng)度的因素與封裝差異
實(shí)際測(cè)試中，鍵合強(qiáng)度受多種因素影響，且不同封裝類型的關(guān)注點(diǎn)各異：
關(guān)鍵影響因素 | 工藝參數(shù)：超聲能量、鍵合壓力、溫度、鍵合時(shí)間 |
材料屬性：鍵合線（金、銅、鋁）的硬度、延展性、表面狀態(tài) | |
焊盤/基板質(zhì)量：金屬化層的厚度、成分、表面清潔度 | |
封裝類型差異 | 傳統(tǒng)封裝（SIP、DIP、QFP）：主要關(guān)注引線鍵合的拉力強(qiáng)度，確保引線在模塑、測(cè)試和使用過(guò)程中不斷裂 |
xianjin封裝（微間距鍵合 <50 μm）：除基本強(qiáng)度外，更側(cè)重剪切力測(cè)試與非破壞性測(cè)試，以保護(hù)微小、密集的焊點(diǎn) | |
功率器件封裝：使用更粗的鍵合線（如鋁線或銅帶），推拉力標(biāo)準(zhǔn)更高，以承受大電流和熱應(yīng)力沖擊 |
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