一顆芯片從晶圓制造完成后，還需要經過切割、貼裝、鍵合、塑封等多個封裝環節，才能形成可以工作的半導體器件。其中，芯片貼裝就是把裸芯片固定到引線框架或封裝基板上，這一步不僅要保證芯片位置準確，還要滿足電氣連接、散熱及長期運行穩定性要求。
不同半導體產品對可靠性要求不同，因此行業中發展出了不同的貼裝方式。本文科準測控小編將圍繞半導體芯片貼裝工藝展開介紹，分析樹脂貼裝、共晶貼裝及金片貼裝的特點，并介紹推拉力測試機如何通過芯片剪切測試驗證貼裝連接可靠性。
一、什么是芯片貼裝工藝？
芯片貼裝（Die Attach）是半導體封裝中的關鍵工序，主要作用是將裸芯片精準固定到引線框架（Lead Frame）或封裝基板指定位置。
貼裝過程不僅需要保證芯片位置精度，同時需要形成穩定的機械連接和良好的熱、電傳輸路徑。
根據連接材料和實現方式不同，目前半導體封裝中常見的貼裝工藝主要包括：
樹脂貼裝；
共晶貼裝；
金片貼裝。
不同工藝對應不同的材料體系和應用需求。
二、樹脂貼裝工藝：以導電銀漿實現芯片固定
1. 樹脂貼裝工藝原理
樹脂貼裝通常采用導電銀漿作為連接材料，在模具封裝過程中，貼片設備通過真空吸盤從紫外線膠帶上拾取合格芯片，然后將芯片精準放置于引線框架中心預先涂覆銀漿的位置。隨后，通過高溫固化，使銀漿形成穩定連接，實現芯片與引線框架之間的機械固定和電氣連接。
2. 樹脂貼裝可靠性問題
由于樹脂貼裝依靠銀漿形成連接，因此貼裝質量與銀漿狀態、固化過程以及界面結合情況有關。如果工藝控制不足，可能出現：
銀漿固化不充分；
芯片與銀漿界面結合不足；
熱循環過程中產生界面應力。
3. 推拉力測試驗證方法
針對樹脂貼裝芯片，通常采用芯片剪切測試（Die Shear Test）
測試過程中，利用推刀對芯片側面施加水平推力，使芯片與貼裝界面發生分離。
測試設備記錄：
最大剪切力；
失效位置；
斷裂模式。
通過芯片剪切測試，可以評價：
銀漿貼裝質量；
芯片與框架結合強度；
批次工藝穩定性。
三、共晶貼裝工藝：利用金屬共晶形成高可靠連接
1. 共晶貼裝工藝原理
共晶貼裝通常在氮氣保護環境下進行，通過升溫控制，使芯片與鍍金框架之間發生金-硅共晶反應。共晶層形成后，可以實現芯片與封裝結構之間的連接。相比普通貼裝方式，共晶連接具有：
較低電阻；
較低熱阻；
較好的熱傳導能力。
因此適用于對可靠性要求較高的封裝應用。
2. 共晶貼裝可靠性問題
共晶貼裝過程中，需要控制：
溫度條件；
界面形成質量；
芯片與框架接觸狀態。
如果共晶界面質量不足，可能影響：
芯片固定強度；
熱傳遞能力；
長期運行穩定性。
3. 推拉力測試驗證方法
針對共晶貼裝結構，可以通過芯片剪切測試來評價：
金-硅共晶界面結合強度；
芯片固定可靠性；
工藝一致性。
通過測試后的失效分析，可以判斷失效發生位置，例如：
芯片與連接層界面；
連接材料內部；
芯片本體。
四、金片貼裝工藝：滿足高功率芯片連接需求
1. 金片貼裝工藝原理
金片貼裝是在芯片與框架之間加入金片，通過摩擦作用促進芯片背面與框架形成金-硅共晶連接。該工藝同樣需要在氮氣保護環境下完成，以減少金屬氧化影響。由于金材料具有良好的導熱性能，因此該工藝通常應用于對熱性能要求較高的芯片封裝。
2. 金片貼裝可靠性問題
金片貼裝過程中，需要關注：
金片位置精度；
接觸壓力；
界面結合狀態。
如果貼裝界面結合不足，可能導致：
芯片連接強度下降；
局部區域未形成有效連接；
長期使用過程中出現界面失效。
3. 推拉力測試驗證方法
針對金片貼裝結構，同樣可以采用芯片剪切測試，通過測試芯片受到剪切載荷時的失效力值，評價：
芯片與金片結合強度；
金片與框架連接可靠性；
貼裝工藝穩定性。
五、推拉力測試機如何驗證芯片貼裝可靠性？
不同貼裝工藝雖然連接材料和實現方式不同，但最終都需要驗證芯片與封裝載體之間的結合強度。半導體封裝中的芯片尺寸通常較小，測試過程中需要推拉力測試機具備：
微小力值測試能力；
高精度定位能力；
專用芯片剪切夾具；
穩定的數據采集能力。
科準測控Alpha-W260自動推拉力測試機可針對半導體封裝中的芯片貼裝結構進行可靠性驗證，通過配置芯片剪切夾具，實現：
Die Shear芯片剪切測試；
芯片貼裝強度測試；
固晶工藝可靠性評價。
測試過程中可獲取：
最大失效力；
力-位移曲線；
失效位置；
斷裂模式。
幫助工程人員分析貼裝工藝質量，優化封裝制造過程。
以上就是科準測控小編為您介紹的半導體芯片貼裝工藝以及推拉力測試機在芯片剪切測試中的應用。如果您有半導體封裝測試、芯片剪切測試、Die Shear測試、推拉力測試機、微電子封裝可靠性測試等需求，歡迎聯系我們獲取專業技術支持。
