在微電子封裝領域，鋁絲鍵合技術因其成本效益和良好的導電性能而被廣泛應用。然而，焊點頸部區(qū)域的損傷問題一直是影響鍵合可靠性的關鍵因素。隨著電子設備向小型化、高密度方向發(fā)展，對鍵合強度的要求日益提高，焊點頸部區(qū)域的完整性評估變得尤為重要。

科準測控團隊針對這一問題，采用Beta S100推拉力測試儀對鋁絲鍵合焊點進行了系統(tǒng)的力學性能測試。本研究旨在通過精確的推拉力測量，分析焊點頸部區(qū)域的損傷機制，為優(yōu)化鍵合工藝參數(shù)、提高封裝可靠性提供數(shù)據(jù)支持。本文將詳細介紹測試原理、標準方法、儀器特性以及完整的測試流程，為相關領域的研究人員和工程師提供參考。

一、測試原理

鋁絲鍵合焊點頸部傷的測試基于力學破壞原理，通過施加精確控制的推力或拉力載荷，評估焊點的機械強度和失效模式：

力學響應分析：在準靜態(tài)加載條件下，測量焊點在不同方向受力時的應力-應變響應

失效機理研究：通過控制加載速率和方向，模擬實際工況中的機械應力，觀察頸部區(qū)域的裂紋萌生和擴展行為

強度評估：測定焊點的最大承載能力，分析頸部區(qū)域作為最薄弱環(huán)節(jié)的強度特性

界面特性評價：通過破壞性測試，評估鋁絲與焊盤之間的界面結合質(zhì)量

測試過程中，高精度傳感器實時監(jiān)測載荷和位移變化，結合顯微觀察，可準確判定失效起始位置和破壞模式。

二、測試標準

本研究遵循以下國際通用標準：

JESD22-B116：電子器件鍵合強度測試標準

MIL-STD-883 Method 2011.7：微電子器件鍵合強度測試方法

ASTM F459：微電子引線鍵合強度測量標準

GB/T 4937：半導體器件機械和氣候試驗方法

具體測試參數(shù)設置：

測試速度：0.5 mm/s（根據(jù)標準可調(diào)）

測試高度：距芯片表面100 μm

加載角度：垂直于鍵合平面

環(huán)境條件：溫度23±2°C，濕度45±5% RH

三、測試設備和工具

1、Beta S100推拉力測試機

Beta S100是專為微電子封裝設計的精密力學測試設備，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，并自由切換量程。產(chǎn)品軟件操作簡單方便，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、軍工等等。亦可用于各種電子分析及研究單位失效分析領域以及各類院校教學和研究。

2、產(chǎn)品特點

四、測試流程

步驟一、測試前準備

1、設備檢查與校準

檢查 Beta S100推拉力測試儀 的電源、氣源（如適用）及數(shù)據(jù)連接是否正常。

進行力傳感器校準（使用標準砝碼或校準工具）。

檢查位移測量系統(tǒng)（光學位移傳感器或編碼器）是否準確。

確保顯微鏡或CCD視覺系統(tǒng) 對焦清晰，便于觀察焊點位置。

2、測試模組選擇

根據(jù)測試需求（如晶片推力、金球推力、金線拉力）選擇合適的 測試模組（如微力探針、鉤針夾具等）。

系統(tǒng)自動識別模組并調(diào)整量程（如 0-10N 或 0-100N）。

3、樣品安裝

將待測芯片或封裝器件固定在 測試平臺上，確保無松動。

使用真空吸附或機械夾具 固定樣品，避免測試過程中位移。

調(diào)整顯微鏡/CCD，使鍵合焊點清晰可見，并記錄初始狀態(tài)（拍照存檔）。

步驟二、測試參數(shù)設置

1、基本測試模式選擇

2.2 2、關鍵參數(shù)配置

測試速度：默認 0.5 mm/s（可根據(jù)JESD22-B116調(diào)整）。

觸發(fā)力：設定 0.01N（避免誤觸發(fā)）。

測試高度：探針距芯片表面 100 μm（確保精準接觸）。

加載角度：通常設定為 垂直鍵合面（90°）。

終止條件：

最大載荷 （如10N）

位移限制 （如300 μm）

焊點失效（力值驟降≥50%）。

3、環(huán)境條件

實驗室溫濕度控制：

溫度：23±2°C

濕度：45±5% RH

避免振動、氣流干擾（必要時使用 防震臺）。

步驟三、測試執(zhí)行

1、自動對位與接觸檢測

啟動自動對位程序，使探針/鉤針精確對準焊點。

探針以低速（0.1 mm/s） 接近焊點，直到觸發(fā) 接觸檢測（0.01N）。

系統(tǒng)記錄初始零點，并開始正式測試。

2、加載與數(shù)據(jù)采集

推力測試：探針水平推動焊點，直至失效（記錄 最大剪切力）。

拉力測試：鉤針垂直拉拔鍵合線，直至斷裂（記錄 最大拉力）。

3、數(shù)據(jù)采集

采樣率：500~1000 Hz（確保捕捉瞬態(tài)變化）。

實時曲線：顯示 載荷-位移（F-D）曲線。

4、失效判定

焊點頸部斷裂（典型失效模式）。

界面剝離（鍵合線與焊盤分離）。

鍵合線中間斷裂（非頸部問題，需單獨分析）。

步驟五、 數(shù)據(jù)分析與報告

1、數(shù)據(jù)導出

導出 CSV/Excel 格式的 載荷-位移數(shù)據(jù)。

保存失效照片（顯微鏡或高速攝像機拍攝）。

2、關鍵指標計算

2、 生成測試報告

測試條件（溫度、速度、模組型號）。

統(tǒng)計結果（平均強度、標準差）。

失效模式分析（頸部斷裂占比）。

工藝改進建議（如鍵合參數(shù)優(yōu)化）。

3、測試后處理

設備復位：探針退回安全位置，關閉測試軟件。

樣品存檔：標記已測樣品，避免重復測試。

清潔維護：清理探針/夾具，避免殘留影響下次測試。

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