隨著微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，電子設(shè)備的工作頻率和集成度不斷提升，對(duì)微組裝技術(shù)的精度和可靠性提出了更高的要求。金絲鍵合技術(shù)，作為微電子組裝中的關(guān)鍵工序之一，其性能直接關(guān)系到電子整機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。金絲鍵合不僅要求高精度的操作，還需要穩(wěn)定的設(shè)備支持和精確的工藝參數(shù)控制，以確保鍵合點(diǎn)的強(qiáng)度和耐久性。
在眾多基板材料中，軟基板因其優(yōu)異的電氣性能和機(jī)械柔韌性，在微波電路等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，相較于硬基板，如AI2O3陶瓷基板，軟基板在金絲鍵合過(guò)程中面臨更多的挑戰(zhàn)。軟基板的材質(zhì)特性使得鍵合工藝參數(shù)的設(shè)定更為復(fù)雜，劈刀狀況、金絲質(zhì)量以及基板鍍金層的質(zhì)量等因素都對(duì)鍵合質(zhì)量有著直接的影響。特別是對(duì)于楔形鍵合技術(shù)而言，基板材質(zhì)的差異會(huì)顯著影響鍵合效果。
本文科準(zhǔn)測(cè)控小編旨在深入分析軟基板金絲鍵合失效的現(xiàn)象和原因，探討影響鍵合質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并提出相應(yīng)的工藝改進(jìn)措施。通過(guò)對(duì)實(shí)際工藝過(guò)程的細(xì)致研究，本文旨在降低鍵合失效風(fēng)險(xiǎn)，提高軟基板金絲鍵合的可靠性，以滿足日益嚴(yán)格的性能要求。通過(guò)對(duì)軟基板金絲鍵合技術(shù)的深入探討，我們期望為微電子行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品質(zhì)量提升做出貢獻(xiàn)。
一、軟基板金絲鍵合失效模式分析
為了深入理解軟基板金絲鍵合的失效模式，本研究選取了50根25微米直徑的金絲，對(duì)它們進(jìn)行了破壞性拉力試驗(yàn)。這種試驗(yàn)是評(píng)估金絲鍵合強(qiáng)度的常用方法，能夠直接測(cè)量金絲與基板之間的連接強(qiáng)度，從而評(píng)估鍵合點(diǎn)的可靠性。通過(guò)對(duì)這些金絲進(jìn)行細(xì)致的拉力測(cè)試，我們可以觀察到不同的失效模式，包括金絲斷裂、鍵合點(diǎn)脫鍵、以及由于金絲形變過(guò)大導(dǎo)致的斷裂等。
在進(jìn)行破壞性拉力試驗(yàn)時(shí)，我們特別注意了金絲與基板之間的連接界面，以及金絲本身的質(zhì)量。試驗(yàn)結(jié)果顯示，抗拉強(qiáng)度值越大，表明鍵合點(diǎn)的鍵合強(qiáng)度越大，可靠性越高。此外，試驗(yàn)中還觀察到了一些特定的失效模式，例如金絲線弧過(guò)長(zhǎng)引起的金絲塌陷短路、金絲過(guò)緊引起的頸縮點(diǎn)斷裂、鍵合參數(shù)過(guò)大引起的金絲焊點(diǎn)變形量從而引發(fā)的斷裂、以及鍵合參數(shù)過(guò)小引起的金絲焊點(diǎn)壓焊不牢。
通過(guò)對(duì)這些失效模式的分析，我們可以識(shí)別出影響軟基板金絲鍵合質(zhì)量的關(guān)鍵因素，包括鍵合參數(shù)設(shè)置、金絲材料特性、基板表面處理等。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于優(yōu)化金絲鍵合工藝、提高軟基板金絲鍵合的可靠性具有重要意義。通過(guò)調(diào)整和優(yōu)化這些參數(shù)，可以有效降低鍵合失效的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高微電子器件的整體性能和可靠性。
二、檢測(cè)設(shè)備
1、Beta S100 推拉力測(cè)試機(jī)
Beta S100 推拉力測(cè)試機(jī)是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(jiàn)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)域以及各類院校教學(xué)和研究。
2、檢測(cè)類型
3、鉤針
4、實(shí)測(cè)案例展示
三、檢測(cè)方法
步驟一：測(cè)試準(zhǔn)備
準(zhǔn)備推拉力測(cè)試機(jī)，并進(jìn)行設(shè)備校準(zhǔn)，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
準(zhǔn)備測(cè)試記錄表，用于詳細(xì)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果，便于后續(xù)分析。
步驟二：設(shè)備設(shè)置
根據(jù)國(guó)際測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)或具體的工藝要求，設(shè)置推拉力測(cè)試機(jī)的參數(shù)，包括但不限于測(cè)試速度、最大拉力等關(guān)鍵參數(shù)。
調(diào)整測(cè)試機(jī)的夾具，確保金線能夠被正確且穩(wěn)固地夾持，同時(shí)保證測(cè)試方向與金線鍵合方向一致，以模擬實(shí)際工作條件下的受力情況。
步驟三：樣品固定
將待測(cè)試的軟基板樣品固定在測(cè)試機(jī)的工作臺(tái)上，確保樣品平整且穩(wěn)定，避免在測(cè)試過(guò)程中發(fā)生位移。
調(diào)整夾具（鉤針），使金線位于測(cè)試路徑的中心位置，確保測(cè)試的精確性。
步驟四：測(cè)試執(zhí)行
啟動(dòng)測(cè)試機(jī)，開(kāi)始逐漸施加拉力，模擬金絲鍵合在實(shí)際使用中可能遇到的應(yīng)力情況。
仔細(xì)觀察金線在逐漸增加的拉力下的反應(yīng)，包括形變、斷裂等現(xiàn)象。
記錄金線在不同拉力下的形變情況，直至金線斷裂或從焊盤上脫落，這一步驟對(duì)于理解金絲鍵合的失效機(jī)制至關(guān)重要。
步驟五：數(shù)據(jù)記錄與分析
在測(cè)試過(guò)程中，詳細(xì)記錄金線斷裂時(shí)的最大拉力值，這一數(shù)據(jù)對(duì)于評(píng)估金絲鍵合的強(qiáng)度至關(guān)重要。
記錄失效模式，即金線斷裂的具體位置（如金線頸部、焊點(diǎn)處等），這有助于識(shí)別金絲鍵合的潛在弱點(diǎn)。
對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定金絲鍵合的可靠性，并提出改進(jìn)措施。
四、軟基板的金絲鍵合工藝改進(jìn)方案
在金絲鍵合工藝實(shí)施之前，組件已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一系列的加工步驟，這可能導(dǎo)致軟基板的鍵合表面受到污染。污染的鍵合界面會(huì)隨著時(shí)間的推移增加金絲鍵合點(diǎn)的脫鍵風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于電子整機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)鍵合點(diǎn)的松動(dòng)或脫落都可能導(dǎo)致系統(tǒng)失效，其后果可能非常嚴(yán)重。因此，深入研究如何提高軟基板的鍵合可靠性顯得尤為重要。根據(jù)對(duì)軟基板金絲鍵合失效的分析，我們發(fā)現(xiàn)軟基板上的雜質(zhì)污染是導(dǎo)致鍵合引線質(zhì)量、可焊性和可靠性下降的主要因素。為了解決這一問(wèn)題，我們提出了以下兩種工藝改進(jìn)方案：
1、在鍵合前對(duì)軟基板進(jìn)行等離子清洗，以去除表面的污染物，提高鍵合界面的清潔度。
2、采用手工刮蹭的方式清理鍵合區(qū)域，以物理方法去除表面的雜質(zhì)。
通過(guò)實(shí)施這些改進(jìn)措施，我們可以有效地提升軟基板金絲鍵合的質(zhì)量和可靠性，從而確保電子整機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和長(zhǎng)期性能。
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