在半導(dǎo)體器件可靠性驗(yàn)證領(lǐng)域，AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)是汽車電子委員會(huì)(Automotive Electronics Council)針對(duì)分立半導(dǎo)體器件制定的重要認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。
鍵合線拉力和鍵合點(diǎn)剪切測試是評(píng)估器件可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響器件在嚴(yán)苛汽車環(huán)境下的長期穩(wěn)定性。本文科準(zhǔn)測控小編將深入解析這兩項(xiàng)測試的技術(shù)要求、測試原理及操作流程，幫助工程師更好地理解和執(zhí)行相關(guān)測試。
一、測試原理
1. 鍵合線拉力測試原理
鍵合線拉力測試是通過在鍵合線上施加垂直于芯片表面的拉力，測量鍵合線與焊盤或引線框架之間連接的機(jī)械強(qiáng)度。測試時(shí)，使用精密鉤針在鍵合線中間位置施加拉力，直至鍵合線斷裂或鍵合點(diǎn)脫落，記錄最大破壞力值。
該測試主要評(píng)估：
鍵合線與焊盤的冶金結(jié)合質(zhì)量
鍵合線的機(jī)械強(qiáng)度
鍵合工藝的穩(wěn)定性
2. 鍵合點(diǎn)剪切測試原理
鍵合點(diǎn)剪切測試是通過在鍵合點(diǎn)側(cè)面施加平行于芯片表面的推力，測量鍵合點(diǎn)與芯片焊盤或引線框架之間的結(jié)合強(qiáng)度。測試時(shí)，使用特定寬度的剪切工具以恒定速度推動(dòng)鍵合點(diǎn)，直至鍵合點(diǎn)脫落，記錄最大剪切力值。
該測試主要評(píng)估：
鍵合點(diǎn)與基材的粘附強(qiáng)度
鍵合界面的冶金質(zhì)量
鍵合工藝參數(shù)設(shè)置的合理性
二、測試標(biāo)準(zhǔn)
1. 鍵合線拉力測試標(biāo)準(zhǔn)
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：MIL-STD-750-方法2037
關(guān)鍵要求：
測試速度：0.2-2.0 mm/s
鉤針直徑：25-75 μm（通常為50 μm）
鉤針位置：鍵合線拱高的1/3處
最小拉力要求：根據(jù)線徑不同而不同，如25μm金線通常要求≥3gf
2. 鍵合點(diǎn)剪切測試標(biāo)準(zhǔn)
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：AEC-Q101-003
關(guān)鍵要求：
測試速度：50-500 μm/s
剪切工具寬度：≥2倍鍵合點(diǎn)直徑
剪切高度：1-5 μm（通常為基材表面上方1-2 μm）
最小剪切力要求：根據(jù)鍵合點(diǎn)尺寸和材料而定
三、測試儀器
1、Alpha W260推拉力測試機(jī)
A、設(shè)備介紹
Alpha-W260自動(dòng)推拉力測試機(jī)用于為微電子引線鍵合后引線焊接強(qiáng)度測試、焊點(diǎn)與基板表面粘接力測試及其失效分析領(lǐng)域的專用動(dòng)態(tài)測試儀器，常見的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等，采用高速力值采集系統(tǒng)。根據(jù)測試需要更換相對(duì)應(yīng)的測試模組,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、測試流程
1、鍵合線拉力測試流程
步驟1、樣品準(zhǔn)備
確認(rèn)樣品符合測試要求（封裝完成、無可見損傷）
將樣品固定在測試臺(tái)，確保水平穩(wěn)定
根據(jù)線徑選擇合適的鉤針（通常50μm）
步驟2、設(shè)備設(shè)置
打開Alpha W260測試軟件，選擇"拉力測試"模式
設(shè)置測試參數(shù)：
測試速度：1.0 mm/s
最大行程：500 μm
觸發(fā)力：0.1gf
校準(zhǔn)力傳感器和位置系統(tǒng)
步驟3、定位操作
使用顯微鏡找到待測鍵合線
移動(dòng)鉤針至鍵合線拱高的1/3處
確保鉤針與鍵合線垂直，無側(cè)向接觸
步驟4、執(zhí)行測試
啟動(dòng)自動(dòng)測試程序
系統(tǒng)自動(dòng)完成：
鉤針接觸鍵合線并施加預(yù)緊力
垂直向上拉動(dòng)至鍵合線斷裂或鍵合點(diǎn)脫落
記錄最大拉力和位移曲線
步驟5、結(jié)果分析
A、檢查斷裂模式（線斷裂、界面脫落或根部斷裂）
B、記錄拉力值并與標(biāo)準(zhǔn)比較
C、統(tǒng)計(jì)至少25個(gè)有效數(shù)據(jù)點(diǎn)
D、報(bào)告生成
軟件自動(dòng)生成包含以下內(nèi)容的報(bào)告：
a、測試條件
b、每個(gè)測試點(diǎn)的拉力值
c、統(tǒng)計(jì)結(jié)果（平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最小值）
d、失效模式分布
2、鍵合點(diǎn)剪切測試流程
步驟1、樣品準(zhǔn)備
確認(rèn)樣品表面清潔無污染
將樣品固定在測試臺(tái)，確保水平
根據(jù)鍵合點(diǎn)尺寸選擇合適的剪切工具（通常為鍵合點(diǎn)直徑的2.5倍）
步驟2、設(shè)備設(shè)置
選擇"剪切測試"模式
設(shè)置測試參數(shù)：
測試速度：100 μm/s
剪切高度：基材表面上方1.5 μm
最大行程：鍵合點(diǎn)直徑的1.5倍
進(jìn)行力傳感器校準(zhǔn)
步驟3、定位操作
使用顯微鏡找到待測鍵合點(diǎn)
調(diào)整剪切工具與鍵合點(diǎn)邊緣平行
確保剪切工具與基材表面的距離精確為1.5 μm
步驟4、執(zhí)行測試
啟動(dòng)自動(dòng)測試程序
A、系統(tǒng)自動(dòng)完成：
剪切工具以恒定速度推動(dòng)鍵合點(diǎn)
持續(xù)監(jiān)測剪切力變化
記錄最大剪切力和位移曲線
檢測到力值下降80%后自動(dòng)停止
B、結(jié)果分析
檢查失效模式（界面剝離或基材損傷）
記錄剪切力值并與標(biāo)準(zhǔn)比較
統(tǒng)計(jì)至少25個(gè)有效數(shù)據(jù)點(diǎn)
檢查剪切后鍵合點(diǎn)殘留情況
C、報(bào)告生成
軟件自動(dòng)生成包含以下內(nèi)容的報(bào)告：
測試條件
每個(gè)鍵合點(diǎn)的剪切力值
統(tǒng)計(jì)結(jié)果（平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最小值）
失效模式分析
剪切后的顯微圖像
五、注意事項(xiàng)
1、環(huán)境控制
測試環(huán)境溫度：23±5℃
相對(duì)濕度：40-60% RH
防震工作臺(tái)減少振動(dòng)干擾
2、樣品處理
避免直接用手接觸測試區(qū)域
測試前進(jìn)行適當(dāng)?shù)臉悠非鍧崳ㄈ绲入x子清洗）
確保樣品固定牢固無松動(dòng)
3、設(shè)備維護(hù)
定期校準(zhǔn)力傳感器和位移系統(tǒng)
保持測試工具清潔無污染
定期檢查光學(xué)系統(tǒng)清晰度
4、數(shù)據(jù)有效性
排除明顯異常數(shù)據(jù)（如工具誤操作導(dǎo)致）
確保失效模式符合預(yù)期
測試數(shù)量應(yīng)滿足統(tǒng)計(jì)要求（通常≥25）
5、安全操作
注意顯微鏡下的精細(xì)操作，避免碰撞
設(shè)置合理的力值上限，防止設(shè)備過載
緊急情況下使用快速停止功能
六、常見問題及解決方案
1、拉力測試中鉤針滑脫
可能原因：鉤針直徑過大或位置不當(dāng)
解決方案：更換合適鉤針，確保鉤在拱高1/3處
2、剪切測試數(shù)據(jù)波動(dòng)大
可能原因：剪切高度不一致或工具磨損
解決方案：重新校準(zhǔn)剪切高度，更換剪切工具
3、測試結(jié)果低于標(biāo)準(zhǔn)
可能原因：鍵合工藝參數(shù)不當(dāng)或材料問題
解決方案：檢查鍵合機(jī)參數(shù)（功率、壓力、時(shí)間等），驗(yàn)證材料兼容性
4、失效模式異常
如出現(xiàn)基材損傷而非界面剝離
解決方案：調(diào)整剪切高度，檢查基材強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)
5、設(shè)備讀數(shù)不穩(wěn)定
可能原因：傳感器故障或環(huán)境振動(dòng)
解決方案：重新校準(zhǔn)傳感器，檢查設(shè)備防震措施
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