铝线键合强度测试：推拉力测试机的应用与操作指南

随着科技的不断进步，混合电路和功率半导体器件在军事和商业领域的应用日益广泛，对这些器件键合系统的可靠性要求也随之提高。特别是在半导体分离器件和混合集成电路中，引线键合失效成为了常见的失效模式之一。因此，深入分析影响键合铝线键合强度的因素，并针对实际生产中遇到的问题进行失效分析，变得尤为迫切和重要。

在半导体功率器件和电子元器件产品的生产过程中，铝线键合作为连接芯片与引线框架的关键工艺，其键合强度直接关系到器件的性能和可靠性。键合强度不足可能导致器件在工作过程中出现故障，影响整个系统的稳定性和安全性。因此，对铝线键合强度进行精确的测试和分析，不仅是提高产品质量的必要步骤，也是确保器件长期稳定运行的关键。

本文科准测控小编将探讨铝线键合强度测试的重要性，分析影响键合强度的多种因素，包括材料特性、键合工艺参数、环境条件等，并结合实际生产中的案例，对失效模式进行详细分析。通过这些分析，旨在为半导体功率器件和电子元器件的键合工艺提供优化建议，以提高键合质量，增强器件的可靠性和耐久性。

一、检测原理

铝线键合强度测试的原理是通过模拟实际工作条件下的应力，对铝线与芯片或引线框架之间的连接强度进行评估。这一过程通常涉及对键合点施加特定的拉力或剪切力，以测量其在不同条件下的抗拉强度和稳定性，从而确保器件在长期运行中不会因为键合失效而导致性能下降或故障。

二、影响粗铝线键合失效的因素及失效分析

超声波键合技术基于压电陶瓷将超声发生器产生的高频正弦电信号转换为机械振动。这些振动经过传输和放大后，集中在键合区域，产生机械能和键合力。在这一过程中，劈刀中的铝线与键合面发生摩擦，清除表面污染物并破坏氧化膜，暴露出纯净的金属表面。在温度上升和高频振动的共同作用下，金属表面的原子被激活，当金属原子间的距离缩小至纳米级别时，它们可以通过共享电子形成原子间的电子桥。

在键合界面材料的行为分析中，存在两个主要阶段：

1、初始阶段，超声能量使铝线发生软化和塑性变形。

2、随后，超声波能量通过铝线传递至键合界面，表现为一种垂直于脉冲方向的周期性切入运动，从而实现键合。

三、常用检测标准

IPC标准：IPC-9701和IPC-A-610，涉及引线键合和电子组件外观检验。

ISO标准：ISO 9001和ISO 11401，涵盖质量管理和环境测试。

MIL标准：MIL-STD-883和MIL-B-81705，jun用电子组件引线键合要求。

SAE标准：SAE AS5553，航空航天和汽车电子组件引线键合。

JEDEC标准：半导体器件引线键合标准。

GB标准：GB/T 20616，电子组件引线键合测试方法。

ESTEC标准：ESCC 3201，微电子器件引线键合要求。

四、常用检测设备

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

3）实测案例展示

五、检测流程

步骤一、模块简介与准备

检查测试机和模块，确保所有设备均已校准并处于良好的工作状态。

步骤二、模块安装

将测试模块插入机器的安装位置，并接通电气供应。

系统显示模块的初始化界面并进行初始化。

初始化结束后，界面消失，系统进入工作状态。

步骤三、测试钩针安装

安装专用的测试钩针。

选择适合用户测试用的钩针型号。

将钩针推入安装孔，对正位置，并用固定螺丝锁紧。

步骤四、夹具固定

将相关夹具沿卡口卡入试验台，并顺时针锁紧固定螺丝。

步骤五、设定测试参数

在软件的测试方法界面中设置测试参数。

输入新的测试方法名称，选择相应的传感器。

设置测试速度、合格力值、剪切高度和着落速度。

所有参数设定好后，点击保存以生效。

步骤五、测试过程

在显微镜下观察测试动作，确保试样固定好。

将测试钩针摆放于被测试样品的后上方，启动测试。

观察测试动作，如有任何不合适的情况，可终止测试。

测试完成后，结果将显示在软件的测试结果界面中。

步骤六、测试结果观察

观察产品破坏情况，进行失效分析。

在拉力破坏性测试中，确保测试点位于焊线的中点位置，并注意拉勾直径应设置为线径的3倍以上，以避免引线割断。

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