在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，隨著材料科學(xué)和制造技術(shù)的進(jìn)步，銅線(xiàn)鍵合作為一種新興技術(shù)，正逐漸取代傳統(tǒng)的金線(xiàn)鍵合，成為行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。銅線(xiàn)因其優(yōu)異的導(dǎo)電性能、成本效益和良好的機(jī)械性能，被廣泛應(yīng)用于集成電路的互連。然而，由于銅線(xiàn)的材料特性和制造工藝與金線(xiàn)或鋁線(xiàn)存在顯著差異，傳統(tǒng)的破壞性物理分析（DPA）方法已不再wan全適用于銅線(xiàn)鍵合的器件。因此，開(kāi)發(fā)一套針對(duì)銅線(xiàn)鍵合塑封器件的破壞性物理分析方法顯得尤為重要。
在本文中，科準(zhǔn)測(cè)控小編將詳細(xì)介紹銅線(xiàn)鍵合塑封器件破壞性測(cè)試方法，包括但不限于鍵合強(qiáng)度測(cè)試以及斷裂模式分析。這些步驟和判據(jù)的確立，將為半導(dǎo)體封裝工藝的優(yōu)化和器件可靠性的提高提供科學(xué)依據(jù)。通過(guò)本文的深入分析，我們期望能夠?yàn)榘雽?dǎo)體封裝領(lǐng)域的研究人員和工程師提供寶貴的參考和指導(dǎo)。
一、破壞性物理分析
破壞性物理分析（DPA）是一種關(guān)鍵的驗(yàn)證過(guò)程，它用于確保電子元器件的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料和制造質(zhì)量符合預(yù)期用途或特定規(guī)范的要求。DPA還評(píng)估元器件是否達(dá)到了規(guī)定的可靠性和保障性標(biāo)準(zhǔn)。這一過(guò)程涉及對(duì)元器件樣本進(jìn)行一系列失效機(jī)理的分析和試驗(yàn)，以識(shí)別失效是隨機(jī)事件還是系統(tǒng)性問(wèn)題?；谶@些分析的結(jié)果，可以采取相應(yīng)的糾正措施，進(jìn)而提升元器件的可靠性。因此，DPA在半導(dǎo)體器件的可靠性評(píng)估中扮演著至關(guān)重要的角色。
銅線(xiàn)作為一種新興的鍵合引線(xiàn)材料，由于其du特的屬性，其生產(chǎn)過(guò)程與金線(xiàn)或鋁線(xiàn)鍵合有所不同，這也導(dǎo)致了不同的缺陷類(lèi)型。例如，鍵合點(diǎn)的脫落、芯片焊盤(pán)上的硅彈坑以及芯片表面的易腐蝕性是銅線(xiàn)鍵合中常見(jiàn)的失效現(xiàn)象。因此，在銅線(xiàn)鍵合塑封器件的可靠性檢測(cè)中，破壞性物理分析顯得尤為關(guān)鍵，它有助于識(shí)別和解決這些特定的失效問(wèn)題。
二、常用檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
鍵合拉力測(cè)試方法按照 GJB548B-2005 方法 2011.1（鍵合強(qiáng)度-破壞性鍵合拉力試驗(yàn)）試驗(yàn)條件 D
三、測(cè)試類(lèi)型
1、鍵合拉力測(cè)試鍵合拉力測(cè)試的核心目標(biāo)是量化鍵合強(qiáng)度、評(píng)估其分布情況，以及驗(yàn)證鍵合強(qiáng)度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。根據(jù)GJB548B-2005標(biāo)準(zhǔn)中的2011.1條款（即破壞性鍵合拉力試驗(yàn)），在進(jìn)行鍵合拉力測(cè)試時(shí)，應(yīng)采用條件D所描述的方法。具體操作中，對(duì)于雙鍵合點(diǎn)，需在引線(xiàn)下方安裝一個(gè)鉤子來(lái)施加拉力，確保拉力的方向垂直于芯片表面，并在引線(xiàn)彎曲的最高點(diǎn)施加。鉤子底部的橫向長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)鍵合引線(xiàn)的直徑。測(cè)試中，最小鍵合力和斷裂模式是判斷鍵合拉力測(cè)試結(jié)果的兩個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)。
2、常用檢測(cè)設(shè)備
Beta S100 推拉力測(cè)試機(jī)
1）設(shè)備概述
a、多功能焊接強(qiáng)度測(cè)試儀是一種專(zhuān)為微電子領(lǐng)域設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)測(cè)試設(shè)備，用于評(píng)估引線(xiàn)鍵合后的焊接強(qiáng)度、焊點(diǎn)與基板的粘接強(qiáng)度以及進(jìn)行失效分析。該儀器能夠執(zhí)行多種測(cè)試，如晶片推力測(cè)試、金球推力測(cè)試和金線(xiàn)拉力測(cè)試，配備有高速力值采集系統(tǒng)，以確保測(cè)試的精確性。
b、用戶(hù)可以根據(jù)具體的測(cè)試需求更換相應(yīng)的測(cè)試模塊，系統(tǒng)將自動(dòng)識(shí)別并調(diào)整到合適的量程。這種靈活性使得設(shè)備能夠適應(yīng)不同產(chǎn)品的測(cè)試需求。每個(gè)測(cè)試工位都設(shè)有獨(dú)立安全高度和速度限制，以防止因誤操作而損壞測(cè)試探頭。該系統(tǒng)以快速、精確和廣泛的適用性為特點(diǎn)。
c、該測(cè)試儀廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路封裝測(cè)試、LED封裝測(cè)試、光電器件封裝測(cè)試、PCBA電子組裝測(cè)試，以及汽車(chē)電子、航空航天和軍事等領(lǐng)域。同時(shí)，它也適用于電子分析和研究單位進(jìn)行失效分析，以及教育機(jī)構(gòu)的教學(xué)和研究活動(dòng)。
2）設(shè)備特點(diǎn)
3、試驗(yàn)流程
a、模塊簡(jiǎn)介與準(zhǔn)備
檢查測(cè)試機(jī)和模塊，確保所有設(shè)備均已校準(zhǔn)并處于良好的工作狀態(tài)。
b、模塊安裝
將測(cè)試模塊插入機(jī)器的安裝位置，接通電氣供應(yīng)。
系統(tǒng)顯示模塊的初始化界面并初始化測(cè)試模塊。
模塊初始化結(jié)束后，界面消失，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。
c、測(cè)試鉤針安裝
安裝專(zhuān)用的測(cè)試用鉤針。
選擇適合用戶(hù)測(cè)試用的鉤針型號(hào)。
將鉤針推入安裝孔，對(duì)正位置，并用固定螺絲鎖緊。
d、夾具固定
將相關(guān)夾具沿卡口卡入試驗(yàn)臺(tái)，并順時(shí)針鎖緊固定螺絲。
e、設(shè)定測(cè)試參數(shù)
在軟件的測(cè)試方法界面中設(shè)置測(cè)試參數(shù)。
輸入新的測(cè)試方法名稱(chēng)，選擇相應(yīng)的傳感器。
設(shè)置測(cè)試速度、合格力值、剪切高度和著落速度。
所有參數(shù)設(shè)定好后，點(diǎn)擊保存以生效。
f、測(cè)試過(guò)程：
在顯微鏡下觀察測(cè)試動(dòng)作，確保試樣固定好。
將測(cè)試鉤針擺放于被測(cè)試樣品的后上方，啟動(dòng)測(cè)試。
觀察測(cè)試動(dòng)作，如有任何不合適的情況，可終止測(cè)試。
測(cè)試完成后，結(jié)果將顯示在軟件的測(cè)試結(jié)果界面中。
g、測(cè)試結(jié)果觀察
觀察產(chǎn)品破壞情況，進(jìn)行失效分析。
4、常見(jiàn)斷裂模式
引線(xiàn)在進(jìn)行鍵合拉力測(cè)試時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生以下5種斷裂模式：
（1）第一鍵合點(diǎn)的頸縮點(diǎn)位置斷裂；
（2）第一鍵合點(diǎn)與焊盤(pán)脫離；
（3）第二鍵合點(diǎn)的頸縮點(diǎn)位置斷裂；
（4）第二鍵合點(diǎn)引線(xiàn)框脫離；
（5）引線(xiàn)中間部位斷裂。
斷裂模式 1、斷裂模式 3、斷裂模式 5 屬于正常的斷裂模式，當(dāng)出現(xiàn)斷裂模式 2 或 4 時(shí)，相應(yīng)的鍵合力應(yīng)會(huì)比其他正常模式的力小。其原因有可能是鍵合過(guò)程中其 IMC 層沒(méi)有生長(zhǎng)好，或者芯片焊盤(pán)有粘污導(dǎo)致鍵合不好。
銅線(xiàn)鍵合常見(jiàn)的斷裂模式為引線(xiàn)中間部位斷裂。和金線(xiàn)鍵合的斷裂模式相比較，銅線(xiàn)鍵合異常模式更容易出現(xiàn)斷裂模式
其原因有兩點(diǎn)：（1）銅線(xiàn)易氧化，不容易鍵合；
（2）在相同條件的鍵合工藝下，金鋁 IMC層比銅鋁 IMC 層生長(zhǎng)更快。因此鍵合拉力測(cè)試出現(xiàn)斷裂模式 2 時(shí)，建議進(jìn)行金相研磨試驗(yàn)，觀察 IMC 層生長(zhǎng)情況。
銅線(xiàn)鍵合拉力測(cè)試出現(xiàn)斷裂模式4時(shí)，應(yīng)檢查引線(xiàn)框架是否被酸腐蝕，排除化學(xué)開(kāi)封時(shí)人為產(chǎn)生的缺陷。
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