探索推拉力测试机在电子封装引线键合检测中的应用

在当今快速发展的电子行业中，半导体器件的性能和可靠性是衡量电子设备成功的关键因素。引线键合技术，作为连接半导体芯片与外部电路的重要手段，其质量直接关系到器件的整体性能和长期稳定性。随着电子器件向更小尺寸、更高速度和更大功率密度的方向发展，对引线键合质量的要求也日益严格。因此，对引线键合质量的检测变得至关重要，它不仅能够确保产品在设计和制造过程中的高标准，还能在产品上市前及时发现并修正潜在的缺陷，从而减少成本和提高市场竞争力。

本文科准测控小编旨在详细探讨电子器件封装中引线键合质量的检测方法，对比分析各种技术的目的、技术特点及其适用场合。我们将从引线键合的基本原理出发，深入探讨当前行业内采用的各种检测技术，包括但不限于机械测试、电学测试和视觉检测等。同时，本文还将总结这些方法的优势与局限性，并探讨在面对新的封装技术和材料时，引线键合质量检测所面临的挑战和未来的发展方向。

一、引线键合的质量问题及主要表征方法

要对引线键合的质量进行检测，就必须了解该技术的基本原理和工艺流程，掌握引线键合中存在的质量问题，熟悉这些质量的表征方法。

引线键合技术的基本原理是利用直径通常为几十至几百微米的高电导率金属导线（金、铝和铜等），在热超声作用下按压在焊盘上，使焊盘与焊线的金属原子发生扩散，形成金属间化合物，从而实现晶粒与引脚的连接。典型的引线键合工艺流程包括形球、超声加热、按压形成第一焊点、走线、按压形成第二焊点和分离等。如图2所示。

二、引线键合的质量检测

1、机械参数检测方法

合格的键合线必须在实现有效电气连接的同时具有较好的机械性能。良好的机械性能不仅是正常工作的基本保证，同时也是芯片封装长期工作可靠性的基础。因此对引线进行机械性能的检测是评价键合线质量的基础。应力和振动是两种主要的机械检测手段。

a、静态机械参数检测

静态机械参数的检测可以用于快速评估键合线 的整体键合强度，发现脱焊和虚焊等问题。针对键 合线的应力检测，引线拉力测试（pull test）和球剪切力测试（shear test）是最基本手段。在这两种方法 的基础上，为了解决工业生产检测对速度和非破坏 性的要求，还发展出高压空气吹检法和焊球成型过 程压力测试法等。

2、引线拉力测试

引线拉力测试是测量键合线强度zui简单有效的方法之一，并被中国的国家标准和美国国家标准（MIL-STD-883）等广泛采用。该方法是用一个小勾勾住引线，测试时拉力的施加作用点作用于内、外两个焊点的中间部位，拉力的施加方向垂直于两焊点连线的垂直方向。在非破坏性试验时不断增大拉力，当拉力到达标准规定值而引线未断裂或焊点未脱落，说明键合强度符合要求，最后轻轻移开小勾。在破坏性试验中，不断增加拉力直至引线断开或键合点脱落位置，此时得到的数值，即为极限键合强度。

原理图如下：

3、球剪切力测试

球剪切力测试（Ball shear test）是用一个平面的剪切刀，平行于焊盘向焊球施加推力，使焊球被剥离的力就是键合剪切力。

4、常用检测设备

a、Beta S100 推拉力测试机

1）设备概述

a、推拉力测试机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、该推拉力测试机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

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