化学镍钯金引线键合可靠性测试：推拉力测试机操作详解

在半导体封装领域，金线引线键合技术因其zhuo越的导电性和稳定性而备受青睐。这种技术不仅关系到电子器件的性能，更是确保其长期可靠性的关键。随着微电子技术的不断进步，对封装载体印制线路板（PCB）的表面处理工艺要求也日益提高。从最初的喷锡、镀金、沉金，到现在的化学镍钯金（ENEPIG）工艺，每一次技术的革新都旨在解决前一代技术中存在的问题，如“金脆”现象和“黑焊盘”问题。

本文科准测控小编旨在探讨化学镍钯金产品在引线键合过程中的常见失效问题，并通过对机理的深入分析和试验验证，识别影响化学镍钯金产品引线键合可靠性的关键因素。我们将从金线引线键合的失效模式入手，分析金线拉脱、金层拉脱以及铜镍层间分离等问题，并探讨金层厚度、钯层厚度、化学镍钯金焊盘的表面粗糙度等关键影响因素。

一、测试相关原理

在半导体封装领域，金线引线键合技术是实现芯片与载体印制线路板（PCB）之间电性连接的关键环节。这项技术不仅关系到芯片的保护、支撑和连接，更是确保产品可靠性的重要因素。以下是金线引线键合测试原理的概述：

1、金线键合力度测试：拉线测试是评估金线键合力度的常用方法。在测试中，拉钩置于已经键合在芯片和封装材料两端的金线下方，拉扯力度方向与芯片表面垂直。测试记录拉扯力度和拉线失效模式，如第一键合点被拉起、金线颈部断开、金线中部断开、线脚部分断开或第二键合点被拉起。这些失效模式对于理解键合的可靠性至关重要。

2、化学镍钯金引线键合：化学镍钯金（ENEPIG）工艺在引线键合中的应用可以有效提高焊点的稳定性和可靠性。通过在镍层和金层之间引入钯层，不仅可以防止金层和镍层的相互扩散，还可以提高焊点的机械强度和电导性能。然而，要充分发挥化学镍钯金的优势，还需要对引线键合过程中的各种参数进行精确控制。

二、化学镍钯金金线引线键合过程分析

引线键合过程[4]可以简化如图所示：

（1）磁头加热熔出金球；

（2）金球下降至焊盘形成第一焊点；

（3）磁头按轨迹牵引金线至另一焊盘，下压并通过振动、温度形成焊接作用，形成第二焊点。

上述图示为引线键合宏观过程，但要分析键合可靠性，需要立足于微观结构分析焊点的形成过程，目前金线引线键合工艺一般采用热超声法，其焊点形成过程如图7所示：（1）金线与焊盘接触，形成局部连接；（2）在持续压力与超声震动下，扩大接触面，金填充焊盘表面较大缝隙；（3）高温作用下降低金球表面张力，填充细微缝隙的同时焊盘表面金、钯层溶解；（4）金属原子层间发生相互扩散，金属间隙消失形成焊点。

三、常用检测设备

1、 Beta S100 推拉力测试机

1）设备概述

a、多功能焊接强度测试仪是一种专为微电子领域设计的动态测试设备，用于评估引线键合后的焊接强度、焊点与基板的粘接强度以及进行失效分析。该仪器能够执行多种测试，如晶片推力测试、金球推力测试和金线拉力测试，配备有高速力值采集系统，以确保测试的精确性。

b、用户可以根据具体的测试需求更换相应的测试模块，系统将自动识别并调整到合适的量程。这种灵活性使得设备能够适应不同产品的测试需求。每个测试工位都设有独立安全高度和速度限制，以防止因误操作而损坏测试探头。该系统以快速、精确和广泛的适用性为特点。

c、该测试仪广泛应用于半导体集成电路封装测试、LED封装测试、光电器件封装测试、PCBA电子组装测试，以及汽车电子、航空航天和军事等领域。同时，它也适用于电子分析和研究单位进行失效分析，以及教育机构的教学和研究活动。

2）设备特点

四、化学镍钯金金线引线键合失效模式分析

步骤一、测试准备

准备推拉力测试机，确保设备校准准确，无gu障。

准备测试记录表，用于记录测试数据和结果。

步骤二、设备设置

根据测试标准或工艺要求，设置推拉力测试机的参数，包括测试速度、最大拉力等。

调整测试机的夹具，确保金线能够被正确夹持，且测试方向与金线键合方向一致。

步骤三、样品固定

将待测试的样品固定在测试机的工作台上，确保平整且稳定。

调整夹具（钩针)，使金线位于测试路径的中心位置。

步骤四、测试执行

启动测试机，开始施加拉力。观察金线在逐渐增加的拉力下的反应。

记录金线在不同拉力下的形变情况，直至金线断裂或从焊盘上脱落。

步骤五、数据记录

在测试过程中，记录金线断裂时的最大拉力值。

记录失效模式，即金线断裂的位置（如金线颈部、焊点处等）。

步骤六、结果评估

根据记录的最大拉力值，判断键合质量是否合格。如果测试拉力大于3g，且失效模式正常（即金线从焊点处断裂，而非金线本身断裂），则认为键合效果合格。

如果拉力值低于3g或失效模式异常，需要对键合工艺进行审查和调整。

步骤七、异常处理

对于测试不合格的样品，进行原因分析，可能包括键合压力不当、金线质量问题、焊盘表面处理不当等。

根据分析结果，调整工艺参数或改进材料，重新进行键合和测试。

以上就是小编介绍的化学镍钯金引线键合可靠性测试内容了，希望可以给大家带来帮助！如果您还想了解更多关于引线键合可靠性测试、失效形式，推拉力测试机怎么使用、厂家、勾证、怎么校准、原理、技术要求和测试类型等问题，欢迎您关注我们，也可以给我们私信和留言，科准测控技术团队为您免费解答！