隨著微電子技術(shù)的突飛猛進，電子設備的工作頻率和集成度不斷提升，對微組裝技術(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)定的設備支持和精確的工藝參數(shù)控制，以確保鍵合點的強度和耐久性。
在眾多基板材料中，軟基板因其優(yōu)異的電氣性能和機械柔韌性，在微波電路等領(lǐng)域得到了廣泛應用。然而，相較于硬基板，如AI2O3陶瓷基板，軟基板在金絲鍵合過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)的設定更為復雜，劈刀狀況、金絲質(zhì)量以及基板鍍金層的質(zhì)量等因素都對鍵合質(zhì)量有著直接的影響。特別是對于楔形鍵合技術(shù)而言，基板材質(zhì)的差異會顯著影響鍵合效果。
本文科準測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，并提出相應的工藝改進措施。通過對實際工藝過程的細致研究，本文旨在降低鍵合失效風險，提高軟基板金絲鍵合的可靠性，以滿足日益嚴格的性能要求。通過對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)進步和產(chǎn)品質(zhì)量提升做出貢獻。
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，對它們進行了破壞性拉力試驗。這種試驗是評估金絲鍵合強度的常用方法，能夠直接測量金絲與基板之間的連接強度，從而評估鍵合點的可靠性。通過對這些金絲進行細致的拉力測試，我們可以觀察到不同的失效模式，包括金絲斷裂、鍵合點脫鍵、以及由于金絲形變過大導致的斷裂等。
在進行破壞性拉力試驗時，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。試驗結(jié)果顯示，抗拉強度值越大，表明鍵合點的鍵合強度越大，可靠性越高。此外，試驗中還觀察到了一些特定的失效模式，例如金絲線弧過長引起的金絲塌陷短路、金絲過緊引起的頸縮點斷裂、鍵合參數(shù)過大引起的金絲焊點變形量從而引發(fā)的斷裂、以及鍵合參數(shù)過小引起的金絲焊點壓焊不牢。
通過對這些失效模式的分析，我們可以識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)設置、金絲材料特性、基板表面處理等。這些發(fā)現(xiàn)對于優(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。通過調(diào)整和優(yōu)化這些參數(shù)，可以有效降低鍵合失效的風險，從而提高微電子器件的整體性能和可靠性。
二、檢測設備
1、Beta S100 推拉力測試機
Beta S100 推拉力測試機是用于為微電子引線鍵合后引線焊接強度測試、焊點與基板表面粘接力測試及其失效分析領(lǐng)域的專用動態(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)測試需要更換相對應的測試模組,系統(tǒng)自動識別模組量程。可以靈活得應用到不同產(chǎn)品的測試，每個工位獨立設置安全高度位及安全限速，防止誤操作對測試針頭造成損壞。且具有測試動作迅速、準確、適用面廣的特點。適用于半導體IC封裝測試、LED 封裝測試、光電子器件封裝測試、PCBA電子組裝測試、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和研究。
2、檢測類型
3、鉤針
4、實測案例展示
三、檢測方法
步驟一：測試準備
準備推拉力測試機，并進行設備校準，確保測試結(jié)果的準確性和可靠性。
準備測試記錄表，用于詳細記錄測試數(shù)據(jù)和結(jié)果，便于后續(xù)分析。
步驟二：設備設置
根據(jù)國際測試標準或具體的工藝要求，設置推拉力測試機的參數(shù)，包括但不限于測試速度、最大拉力等關(guān)鍵參數(shù)。
調(diào)整測試機的夾具，確保金線能夠被正確且穩(wěn)固地夾持，同時保證測試方向與金線鍵合方向一致，以模擬實際工作條件下的受力情況。
步驟三：樣品固定
將待測試的軟基板樣品固定在測試機的工作臺上，確保樣品平整且穩(wěn)定，避免在測試過程中發(fā)生位移。
調(diào)整夾具（鉤針），使金線位于測試路徑的中心位置，確保測試的精確性。
步驟四：測試執(zhí)行
啟動測試機，開始逐漸施加拉力，模擬金絲鍵合在實際使用中可能遇到的應力情況。
仔細觀察金線在逐漸增加的拉力下的反應，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，這一步驟對于理解金絲鍵合的失效機制至關(guān)重要。
步驟五：數(shù)據(jù)記錄與分析
在測試過程中，詳細記錄金線斷裂時的最大拉力值，這一數(shù)據(jù)對于評估金絲鍵合的強度至關(guān)重要。
記錄失效模式，即金線斷裂的具體位置（如金線頸部、焊點處等），這有助于識別金絲鍵合的潛在弱點。
對收集到的數(shù)據(jù)進行分析，以確定金絲鍵合的可靠性，并提出改進措施。
四、軟基板的金絲鍵合工藝改進方案
在金絲鍵合工藝實施之前，組件已經(jīng)經(jīng)過了一系列的加工步驟，這可能導致軟基板的鍵合表面受到污染。污染的鍵合界面會隨著時間的推移增加金絲鍵合點的脫鍵風險。對于電子整機系統(tǒng)來說，任何一個鍵合點的松動或脫落都可能導致系統(tǒng)失效，其后果可能非常嚴重。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。為了解決這一問題，我們提出了以下兩種工藝改進方案：
1、在鍵合前對軟基板進行等離子清洗，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)。
通過實施這些改進措施，我們可以有效地提升軟基板金絲鍵合的質(zhì)量和可靠性，從而確保電子整機系統(tǒng)的穩(wěn)定性和長期性能。
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