近期，有不少半导体行业的客户向小编咨询，想要进行检微电子封装金丝键合可靠性测试，该用什么设备？金线键合仍是主流互联技术的今天，键合金丝的可靠性直接决定了微电子器件（如CPU、存储器、功率器件等）的寿命与性能。在恶劣的工作环境下，如温度循环、机械振动等，金丝键合点可能因疲劳、柯肯德尔空洞、界面污染等原因导致失效，引发器件功能异常甚至彻底报废。因此，对键合金丝进行精确的失效分析，是提升产品良率、保障长期可靠性的关键环节。

失效分析不仅在于“事后诊断”，更在于“事前预防”和“过程监控”。推拉力测试作为评估键合强度最直接、最权威的力学手段，是失效分析工具箱中的核心利器。本文绿巨人视频免费观看在线播放测控小编将围绕Alpha W260推拉力测试机，系统介绍金丝失效分析的原理、标准、设备与操作流程，助力广大微电子工程师深入理解并掌握这一关键技术。

 

一、 分析原理

推拉力测试的基本原理是模拟和量化键合点在真实应用中可能承受的机械应力，通过施加一个精确可控的力，直至键合点失效，从而测得其强度极限。

1、拉力测试

目的： 评估金丝与芯片焊盘、管脚键合点（第一、第二焊点）的粘附强度及金丝本身的抗拉强度。 

原理： 使用精密的钩子（测试钩）在键合丝弧的中点下方钩住金丝，以一个恒定的速度垂直向上或水平方向拉伸，直至金丝被拉断或键合点被拉脱。设备记录下整个过程的最大力值，即为键合点的拉断力。

2、推力测试：

目的： 评估金丝第一焊点（芯片侧）的抗剪切强度。

原理： 使用一个极细且平坦的推刀，对准第一焊点的侧面，以一个恒定的速度水平推进，将焊球从芯片焊盘上剪切下来。设备记录下剪切过程中的最大力值，即为焊球的剪切力。

通过分析力值数据、失效力值大小以及失效模式（即断裂/脱落的位置和形貌），可以准确判断键合工艺的质量和潜在的失效机理。

二、 相关标准

MIL-STD-883 《微电子器件试验方法和程序》

JEDEC JESD22-B116 《线缆键合剪切试验标准》

GB/T 4937 《半导体器件机械和气候试验方法》

三、 核心仪器

1、Alpha W260推拉力测试机 

Alpha W260推拉力测试机是一款高精度、全自动的键合强度测试系统，专为微电子封装失效分析和高可靠性测试而设计。

主要技术特点与优势：

高精度力值传感： 采用高分辨率、多量程的力传感器，力值分辨率可达0.001克力，确保测试数据的精确性和重复性。

精密的运动控制： 搭载高精度步进电机或伺服电机，配合精密的传动机构，实现测试钩/推刀的微米级定位，避免对样品造成意外损伤。

强大的视觉系统： 集成高倍率光学显微镜和CCD相机，提供清晰的实时图像，便于操作者精确寻找测试位置和观察失效后的形貌。 

四、 测试分析流程

步骤一：样品准备与安装

将待测的封装好的芯片样品（如DIP、QFP、BGA等）牢固地固定在测试机的专用夹具上。

通过软件控制平台，移动样品台，使待测键合丝清晰地出现在显微镜视野中央。

步骤二：测试程序设置

选择测试模式： 根据分析目的，选择“拉力测试”或“推力测试”模式。

参数设定：

拉力测试： 设置测试钩类型、钩丝高度、拉伸速度（通常为100-500 μm/s）等。

推力测试： 设置推刀类型、推刀高度（通常为焊球高度的1/4 - 1/2）、推进速度、剪切距离等。

标定与校准： 在测试前，对力传感器和运动系统进行校准，确保数据准确。

步骤三：执行测试

精确定位： 利用视觉系统，将测试钩或推刀精确移动到预设的测试位置。

启动测试： 启动测试程序，设备将自动完成施力过程。

数据记录： 系统自动记录下最大力值（Fmax）和力-位移曲线。

步骤四：失效模式分析（关键步骤）

测试结束后，立即在显微镜下观察失效位置，并根据标准进行判定：

拉力测试常见失效模式：

导线断裂： 断裂点在金丝中间，表明金丝本身强度足够，但可能存在颈缩或材料缺陷。

焊盘脱落： 键合点连同芯片焊盘金属层被拉起，表明键合强度大于焊盘与基材的附着力，是芯片制造的缺陷。

界面失效： 键合点从焊盘上完整脱落，界面洁净，表明键合界面结合力弱（可能因污染、氧化或参数不当导致）。

推力测试常见失效模式：

焊球剪切： 焊球被完全推离焊盘。

焊盘剥离： 焊盘金属层被破坏。

** cratering：** 硅芯片基底被压碎，这是最严重的缺陷，表明键合工艺能量过高。

步骤五：数据统计与报告生成

对同一批次的多个样品进行测试，统计平均力值、标准差和CPK值，评估工艺稳定性。

结合力值数据和失效模式，综合判断键合工艺的薄弱环节。

使用设备软件生成包含力值曲线、失效图片和统计结果的综合性测试报告。

 

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