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行業(yè)產(chǎn)品
隨著銅線鍵合工藝在汽車電子領(lǐng)域的快速普及,其高性價(jià)比、優(yōu)異的導(dǎo)電/導(dǎo)熱性及力學(xué)強(qiáng)度成為替代金線的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。然而,銅線的氧化敏感性、工藝窗口窄及耐腐蝕性差等問題,對(duì)車規(guī)級(jí)可靠性提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將圍繞AEC-Q006標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合力學(xué)性能測(cè)試核心,解析銅線鍵合在車規(guī)驗(yàn)證中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn),并介紹Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)在可靠性評(píng)估中的關(guān)鍵作用。
一、銅線鍵合的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)
1. 力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)
銅線鍵合相較于傳統(tǒng)金線具有顯著力學(xué)優(yōu)勢(shì):
剪切力與拉力:銅線鍵合球的剪切力比金線高15%~25%,拉力值高10%~20%,抗塑封注塑沖彎能力更強(qiáng)。
導(dǎo)電/導(dǎo)熱性:銅的電阻率(1.68×10?? Ω·m)和熱導(dǎo)率(401 W/m·K)均優(yōu)于金(電阻率2.44×10?? Ω·m,熱導(dǎo)率318 W/m·K)。
成本優(yōu)勢(shì):銅線成本僅為金線的1/10。
2. 可靠性挑戰(zhàn)
銅線的應(yīng)用失效模式主要集中在力學(xué)性能退化:
鍵合界面分離:因銅硬度高,超聲鍵合工藝參數(shù)(能量、壓力)窗口窄,易導(dǎo)致鍵合不牢或芯片損傷。
IMC(金屬間化合物)過度生長(zhǎng):高溫下銅與鋁焊盤間的IMC生長(zhǎng)速率快,降低鍵合點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度。
腐蝕失效:銅在潮濕環(huán)境中易氧化,塑封料中的氯離子會(huì)加速腐蝕,導(dǎo)致鍵合點(diǎn)斷裂。
二、測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
參考AEC-Q006的核心要求
三、檢測(cè)設(shè)備和工具
1、Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)
A、設(shè)備介紹
Alpha-W260自動(dòng)推拉力測(cè)試機(jī)用于為微電子引線鍵合后引線焊接強(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)域的專用動(dòng)態(tài)測(cè)試儀器,常見的測(cè)試有晶片推力、金球推力、金線拉力等,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,并自由切換量程。
B、推刀或鉤針
C、常用工裝夾具
四、測(cè)試流程
步驟一、測(cè)試前準(zhǔn)備
1、設(shè)備校準(zhǔn)
確保Alpha W260已完成力傳感器校準(zhǔn)(如0.1g~50kg量程)。
檢查測(cè)試探針(剪切刀片/拉力鉤)的磨損情況,必要時(shí)更換。
2、樣品固定
將待測(cè)芯片(已鍵合銅線)固定在測(cè)試臺(tái),確保鍵合點(diǎn)與探針運(yùn)動(dòng)方向?qū)R。
使用真空吸附或機(jī)械夾具防止樣品位移。
3、參數(shù)設(shè)置
剪切測(cè)試參數(shù):
剪切高度(Stand-off height):鍵合球高度的1/4~1/3(通常5~10μm)。
剪切速度(Shear speed):50~500μm/s(推薦100μm/s)。
剪切方向(Shear direction):平行于鍵合界面(通常X/Y軸)。
4、拉力測(cè)試參數(shù)
鉤子位置(Hook position):距離鍵合點(diǎn)頸部(Neck)10~20μm。
拉力角度(Pull angle):90°(垂直向上)或60°(模擬封裝應(yīng)力)。
拉力速度(Pull speed):100~500μm/s(推薦200μm/s)。
步驟二、剪切力測(cè)試(Ball Shear Test)
1、測(cè)試步驟
定位鍵合球:
使用顯微鏡或CCD攝像頭精確定位鍵合球,確保剪切刀片接觸球體邊緣(非焊盤)。
執(zhí)行剪切:
刀片以設(shè)定速度水平推進(jìn),直至鍵合球被剪切脫離焊盤(圖1)。
設(shè)備記錄最大剪切力(單位:gf或N)。
數(shù)據(jù)記錄:
保存力-位移曲線,分析失效模式(如界面剝離、球體碎裂)。
2、合格判定
銅線鍵合典型要求:
最小剪切力:≥50gf(25μm線徑)至≥150gf(50μm線徑)。
失效模式:鍵合球應(yīng)留在焊盤上(若焊盤剝離則判定為工藝缺陷)。
步驟三、拉力測(cè)試(Wire Pull Test)
1、測(cè)試步驟
鉤子定位:
將拉力鉤置于鍵合線頸部(第一鍵合點(diǎn))或尾端(第二鍵合點(diǎn))。
施加拉力:
鉤子以設(shè)定速度垂直上拉,直至鍵合線斷裂或脫離(圖2)。
設(shè)備記錄最大拉力值(單位:gf或N)。
失效分析:
頸部斷裂(Neck break):正常失效,說明鍵合強(qiáng)度足夠。
界面剝離(Lift-off):鍵合工藝不良(超聲能量不足或污染)。
合格判定:
銅線鍵合典型要求:
最小拉力:≥5gf(25μm線徑)至≥15gf(50μm線徑)。
失效位置:80%以上應(yīng)為頸部斷裂,若界面剝離率>20%需優(yōu)化工藝。
步驟四、測(cè)試后數(shù)據(jù)分析
1、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
計(jì)算同一批次樣品的剪切力/拉力平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和CPK(制程能力指數(shù))。
對(duì)比AEC-Q006要求,確認(rèn)是否通過車規(guī)驗(yàn)證。
典型失效模式及對(duì)策
步驟五、測(cè)試報(bào)告輸出
包含以下內(nèi)容:
測(cè)試樣品信息(批次號(hào)、線徑、鍵合工藝參數(shù))。
剪切力/拉力分布圖及CPK分析。
失效模式統(tǒng)計(jì)與顯微照片(如SEM/光學(xué)顯微鏡)。
結(jié)論(是否符合AEC-Q006或客戶標(biāo)準(zhǔn))。
以上就是小編介紹的有關(guān)于車規(guī)驗(yàn)證對(duì)銅線的可靠性要求測(cè)試相關(guān)內(nèi)容了,希望可以給大家?guī)韼椭?!如果您還想了解更多BGA封裝料件焊點(diǎn)的可靠性測(cè)試方法、視頻和操作步驟,推拉力測(cè)試機(jī)怎么使用視頻和圖解,使用步驟及注意事項(xiàng)、作業(yè)指導(dǎo)書,原理、怎么校準(zhǔn)和使用方法視頻,推拉力測(cè)試儀操作規(guī)范、使用方法和測(cè)試視頻 ,焊接強(qiáng)度測(cè)試儀使用方法和鍵合拉力測(cè)試儀等問題,歡迎您關(guān)注我們,也可以給我們私信和留言,【科準(zhǔn)測(cè)控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測(cè)試機(jī)在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點(diǎn)、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方案。
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