在現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，半導(dǎo)體器件的性能和可靠性成為了電子行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著集成電路(IC)的集成度不斷提高，器件的尺寸不斷縮小，對(duì)于封裝技術(shù)的挑戰(zhàn)也日益增加。引線(xiàn)鍵合技術(shù)作為連接芯片與外部電路的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)器件的性能和壽命。因此，對(duì)引線(xiàn)鍵合點(diǎn)的剪切測(cè)試成為了確保器件可靠性的重要手段。

引線(xiàn)鍵合點(diǎn)剪切測(cè)試是一種模擬實(shí)際使用條件下引線(xiàn)鍵合點(diǎn)受力情況的實(shí)驗(yàn)方法。它通過(guò)測(cè)量鍵合點(diǎn)在受到剪切力作用時(shí)的強(qiáng)度和變形情況，來(lái)評(píng)估鍵合點(diǎn)的機(jī)械性能。這項(xiàng)測(cè)試對(duì)于提高半導(dǎo)體器件的可靠性、延長(zhǎng)其使用壽命以及降低故障率具有重要意義。

本文科準(zhǔn)測(cè)控小編旨在詳細(xì)介紹引線(xiàn)鍵合點(diǎn)剪切測(cè)試的原理、方法、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)以及結(jié)果分析。我們將探討不同的測(cè)試設(shè)備和技術(shù)，以及它們?nèi)绾螏椭こ處焹?yōu)化鍵合工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。此外，文章還將討論剪切測(cè)試結(jié)果對(duì)于預(yù)測(cè)器件在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)的重要性，以及如何利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行失效分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)。

一、什么是引線(xiàn)鍵合點(diǎn)剪切測(cè)試？

利用剪切刀去剪切一個(gè)球形或楔形鍵合點(diǎn)，使其與鍵合焊盤(pán)分離的過(guò)程。分離時(shí)所需要的力稱(chēng)作鍵合剪切力并應(yīng)記錄下來(lái)。金絲球鍵合的鍵合剪切力，與金絲球鍵合點(diǎn)的直徑相關(guān)，是金絲球鍵合點(diǎn)和鍵合面金屬化層間金屬鍵合的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)。鋁制形鍵合點(diǎn)的鍵合剪切力，當(dāng)與承制方的引線(xiàn)拉力強(qiáng)度相比較時(shí)，是鋁絲與鍵合焊盤(pán)或封裝表面金屬化層焊接牢固性的一個(gè)指標(biāo)。

二、球形或楔形鍵合的鍵合點(diǎn)剪切分離模式

1、鍵合點(diǎn)脫離

整個(gè)鍵合點(diǎn)從鍵合區(qū)上脫離，只在鍵合區(qū)上留下了印痕。鍵合區(qū)上有少量金屬間化合物殘留或無(wú)殘留（見(jiàn)圖A.1）

2、鍵合點(diǎn)切斷

鍵合點(diǎn)從金屬間化合物上分離，鍵合區(qū)上殘留有金屬間化合物和部分鍵合點(diǎn)材料(見(jiàn)圖A.2)。

三、常用檢測(cè)設(shè)備

1、Alpha-W260推拉力測(cè)試機(jī)

Alpha-W260推拉力測(cè)試機(jī)是用于為微電子引線(xiàn)鍵合后引線(xiàn)焊接強(qiáng)度測(cè)試、焊點(diǎn)與基板表面粘接力測(cè)試及其失效分析領(lǐng)域的專(zhuān)用動(dòng)態(tài)測(cè)試儀器，常見(jiàn)的測(cè)試有晶片推力、金球推力、金線(xiàn)拉力等，采用高速力值采集系統(tǒng)。根據(jù)測(cè)試需要更換相對(duì)應(yīng)的測(cè)試模組,系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別模組量程。可以靈活得應(yīng)用到不同產(chǎn)品的測(cè)試，每個(gè)工位獨(dú)立設(shè)置安全高度位及安全限速，防止誤操作對(duì)測(cè)試針頭造成損壞。且具有測(cè)試動(dòng)作迅速、準(zhǔn)確、適用面廣的特點(diǎn)。適用于半導(dǎo)體IC封裝測(cè)試、LED 封裝測(cè)試、光電子器件封裝測(cè)試、PCBA電子組裝測(cè)試、汽車(chē)電子、航空航天 等等。亦可用于各種電子分析及研究單位失效分析領(lǐng)域以及各類(lèi)院校教學(xué)和研究。

2、夾具

夾具用于保持被試件在試驗(yàn)中與剪切面平行，與剪切刀垂直。同時(shí)，夾具可使得被試件在鍵合切試驗(yàn)中不發(fā)生移動(dòng)。如果采用了控制夾具的卡規(guī)，則夾具的位置應(yīng)使剪切運(yùn)動(dòng)的方向正對(duì)著卡規(guī)的阻擋方向，不會(huì)影響鍵合剪切試驗(yàn)。

3、剪切刀

碳化鎢硬質(zhì)合金或等效的工具，其底面和背面具有特定角度的鑿形，以確保進(jìn)行剪切操作。剪切刀所需的參數(shù)包括但不限于:平板剪切面，鋒利的切邊，剪切寬度至少為鍵合直徑或鍵合長(zhǎng)度的12倍剪切刀應(yīng)設(shè)計(jì)成能防止試驗(yàn)時(shí)的刮削和打滑，并且應(yīng)干凈，不能有影響剪切試驗(yàn)的缺口和其他缺陷。

四、檢測(cè)方法

1. 樣品準(zhǔn)備與目檢

開(kāi)封后被試鍵合點(diǎn)的目檢：首先，對(duì)采用濕式化學(xué)和(或)干法蝕刻技術(shù)開(kāi)封后的器件進(jìn)行鍵合剪切試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)鍵合焊盤(pán)進(jìn)行檢查，確保鍵合表面的金屬化物未因化學(xué)蝕刻而缺失，且引線(xiàn)鍵合點(diǎn)附著在鍵合面上。對(duì)于有顯著化學(xué)腐蝕或無(wú)金屬化區(qū)的球形或楔形鍵合點(diǎn)，不應(yīng)進(jìn)行剪切試驗(yàn)。

2. 樣品數(shù)量

樣品數(shù)：樣品數(shù)應(yīng)采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或文件中規(guī)定的最小值。

3. 球形鍵合點(diǎn)直徑測(cè)量

球形鍵合點(diǎn)直徑測(cè)量：在進(jìn)行鍵合剪切試驗(yàn)之前，應(yīng)對(duì)所有被試的球形鍵合點(diǎn)直徑進(jìn)行測(cè)量和記錄。對(duì)于不對(duì)稱(chēng)的鍵合點(diǎn)，用最大直徑值和最小直徑值確定平均值，這些測(cè)量值用于確定其直徑的中間值或平均值，然后采用得到的球形鍵合點(diǎn)直徑的中間值或平均值，確定失效判據(jù)。

4. 鍵合點(diǎn)剪切試驗(yàn)

鍵合點(diǎn)剪切試驗(yàn)：在開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)前，鍵合剪切設(shè)備應(yīng)通過(guò)所有的自診斷測(cè)試。調(diào)整夾具使之與被試件匹配，將被試件固定在夾具上。確保芯片表面與剪切刀的剪切面平行。在剪切操作中，剪切刀不得接觸芯片表面或臨近結(jié)構(gòu)件，否則會(huì)給出過(guò)大的鍵合讀數(shù)。

5. 已剪切的鍵合點(diǎn)檢查

已剪切的鍵合點(diǎn)檢查：所有鍵合應(yīng)按計(jì)劃或規(guī)定的順序進(jìn)行剪切，采用放大倍數(shù)至少70倍的顯微鏡檢查鍵合點(diǎn)，以確定剪切工具是否從鍵合點(diǎn)躍過(guò)或剪切工具切碎了芯片鍵合表面。這兩種不正確剪切狀態(tài)得到的讀數(shù)應(yīng)被刪除。

6. 鋁楔形鍵合點(diǎn)的鍵合軌跡檢驗(yàn)

鋁楔形鍵合點(diǎn)的鍵合軌跡檢驗(yàn)：對(duì)芯片鍵合焊盤(pán)和引線(xiàn)框架接線(xiàn)柱的引線(xiàn)鍵合工藝應(yīng)包括鍵合軌跡的檢查。對(duì)于無(wú)法進(jìn)行鍵合剪切試驗(yàn)的很小引線(xiàn)，應(yīng)采用小鋒利刀片將引線(xiàn)從鍵合部位切除，引線(xiàn)的切除應(yīng)能對(duì)鍵合界面進(jìn)行目檢，并能確定鍵合區(qū)的金屬間化合物。

7. 鍵合剪切數(shù)據(jù)

鍵合剪切數(shù)據(jù)：對(duì)每個(gè)剪切過(guò)的鍵合點(diǎn)都應(yīng)保存其數(shù)據(jù)。應(yīng)能通過(guò)數(shù)據(jù)識(shí)別出鍵合點(diǎn)的位置、鍵合直徑、引線(xiàn)材料、鍵合方法及被鍵合的材料，剪切強(qiáng)度和剪切類(lèi)別代號(hào)。

8. 分離模式

分離模式：對(duì)每個(gè)被剪切過(guò)的鍵合點(diǎn)，都應(yīng)記錄規(guī)定的類(lèi)別代號(hào)。

9. 失效判據(jù)

失效判據(jù)：以下失效判據(jù)不適用于已經(jīng)受過(guò)環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)或從印制電路板上解焊取出的器件。

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