隨著半導(dǎo)體芯片向高集成度、高可靠性方向發(fā)展，封裝工藝的重要性越來越突出。在芯片制造過程中，金線、焊球、焊點(diǎn)等微小連接結(jié)構(gòu)承擔(dān)著電氣連接和機(jī)械連接作用，但由于尺寸微小，傳統(tǒng)檢測方式難以全面判斷其結(jié)合強(qiáng)度。因此，半導(dǎo)體行業(yè)通常采用推拉力測試機(jī)，對關(guān)鍵連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)可靠性驗(yàn)證。
本文科準(zhǔn)測控小編將圍繞半導(dǎo)體封裝可靠性需求，介紹為什么必須進(jìn)行推拉力測試，以及Alpha-W260推拉力測試機(jī)在封裝質(zhì)量控制中的應(yīng)用。
原因一：鍵合線尺寸太小，外觀無法判斷真實(shí)連接強(qiáng)度
引線鍵合（Wire Bond）是半導(dǎo)體封裝中常見連接方式，通過金線、銅線連接芯片焊盤和外部引腳。但鍵合線直徑通常只有幾十微米，焊點(diǎn)尺寸更小。
通過顯微鏡可以觀察：焊點(diǎn)形貌；鍵合位置；外觀異常。但是無法判斷：內(nèi)部結(jié)合是否牢固；界面是否存在缺陷；實(shí)際承載能力是多少。因此需要通過推拉力測試機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證。
例如：金線拉力測試通過拉斷鍵合線，檢測：最大拉力；斷裂位置；鍵合質(zhì)量。
金球推力測試通過側(cè)向推動(dòng)金球，檢測：金球與焊盤結(jié)合強(qiáng)度；Au-Al界面可靠性。
原因二：連接結(jié)構(gòu)一旦失效，可能導(dǎo)致芯片失效
半導(dǎo)體封裝中的鍵合線、焊球以及微凸點(diǎn)，不只是簡單連接結(jié)構(gòu)，同時(shí)承擔(dān)信號傳輸作用。
如果連接強(qiáng)度不足，在長期使用過程中受到：溫度循環(huán)；機(jī)械振動(dòng)；熱應(yīng)力影響后，可能產(chǎn)生：焊點(diǎn)裂紋；鍵合線斷裂；界面脫離；電氣連接失效。
例如：汽車電子、功率半導(dǎo)體、AI芯片等產(chǎn)品，對可靠性要求較高。一次微小連接異常，可能導(dǎo)致：產(chǎn)品性能下降；整機(jī)故障；批量召回風(fēng)險(xiǎn)。
因此，通過推拉力測試提前驗(yàn)證封裝連接強(qiáng)度，是保證產(chǎn)品可靠性的重要手段。
原因三：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品認(rèn)證必須進(jìn)行可靠性驗(yàn)證
半導(dǎo)體封裝可靠性測試有對應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為參考依據(jù)。
不同封裝結(jié)構(gòu)、不同連接方式，需要采用不同測試方法，對連接強(qiáng)度和失效模式進(jìn)行評價(jià)。
常見標(biāo)準(zhǔn)包括：
1. JEDEC JESD22-B116：鍵合點(diǎn)剪切測試標(biāo)準(zhǔn)，主要規(guī)定：測試設(shè)備要求；剪切工具要求；測試方法；加載位置；測試結(jié)果評價(jià)方式。
2. MIL-STD-883 Method 2011：鍵合強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要針對：引線鍵合；芯片內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度評價(jià)。
3. AEC-Q100：車規(guī)級芯片可靠性要求，主要針對：IC芯片；汽車電子器件進(jìn)行可靠性認(rèn)證。
4. JESD22-B109：焊球剪切測試相關(guān)要求，對于采用焊球連接的封裝結(jié)構(gòu)，例如：BGA；CSP；Flip Chip；需要關(guān)注焊球連接可靠性。
5. ASTM F459：鍵合線拉力測試方法，主要用于：金線拉力測試；鋁線拉力測試；銅線拉力測試。
科準(zhǔn)測控Alpha-W260自動(dòng)推拉力測試機(jī)針對半導(dǎo)體封裝可靠性測試開發(fā)，可通過高精度力值采集和專用測試夾具，對微小連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度評價(jià)。測試過程中可獲取：最大測試力；力-位移曲線；失效過程數(shù)據(jù)。幫助工程人員分析：封裝連接強(qiáng)度；失效原因；工藝穩(wěn)定性。
以上就是科準(zhǔn)測控小編為您介紹的為什么半導(dǎo)體封裝必須做推拉力測試，以及推拉力測試機(jī)在半導(dǎo)體封裝可靠性檢測中的應(yīng)用分析。隨著先進(jìn)封裝技術(shù)不斷發(fā)展，企業(yè)對于金線拉力測試、金球推力測試、芯片剪切測試、Micro Bump剪切測試等可靠性驗(yàn)證需求也將不斷增加。如果您有關(guān)于半導(dǎo)體推拉力測試機(jī)、封裝可靠性測試方案以及微電子力學(xué)測試需求，歡迎聯(lián)系我們獲取專業(yè)技術(shù)支持。
