隨著電子設備向小型化,、高性能化方向發(fā)展,，集成電路封裝技術面臨著未有的挑戰(zhàn),。QFN(Quad Flat No-lead)封裝因其優(yōu)異的散熱性能,、小型化尺寸和良好的電性能,，在gao端電子產品中得到了廣泛應用。然而,，隨著封裝尺寸的不斷縮小和功率密度的持續(xù)提高,，封裝可靠性問題日益突出，特別是銅線鍵合與塑封材料的匹配性問題已成為制約QFN封裝可靠性的關鍵因素,。

本文科準測控小編將重點從力學性能角度分析FSF和FSFF兩種鍵合模式對QFN封裝可靠性的影響,，結合Beta S100推拉力測試機等檢測設備,，系統(tǒng)評估了鍵合界面的力學特性及其在可靠性測試中的表現，為高可靠性QFN封裝的設計與制造提供了重要參考,。

一,、力學性能分析原理

1、鍵合界面力學原理

銅線鍵合過程本質上是通過機械力(壓力)和超聲波能量共同作用,，在銅球與鋁焊盤之間形成可靠的冶金連接,。這一過程中涉及多種力學現象：

塑性變形：鍵合壓力使銅球和鋁焊盤發(fā)生塑性變形，增加接觸面積

摩擦焊接：超聲波振動產生微觀摩擦,，破壞表面氧化層,，促進金屬間擴散

金屬間化合物(IMC)形成：Cu-Al界面在熱力學驅動下形成多種成分的IMC層

2、鍵合強度評價標準

根據JESD22-B116B和MIL-STD-883K標準,，鍵合界面的力學性能主要通過以下參數評價：

焊球推力(Ball Shear)：評估焊球與焊盤之間的結合強度

焊線拉力(Wire Pull)：評估鍵合線與焊球/第二鍵合點之間的連接強度

彈坑測試(Crater Test)：評估鍵合過程對下層硅芯片的損傷程度

二,、實驗設備與方法

1、Beta S100推拉力測試儀

A,、設備介紹

Beta S100推拉力測試機是一款專為微電子封裝行業(yè)設計的高精度測試設備,。它能夠滿足多種封裝形式的測試需求，包括QFN,、BGA,、CSP、TSOP等,，并支持靜態(tài)和動態(tài)的拉力,、推力及剪切力測試。其廣泛的應用范圍覆蓋了半導體封裝,、LED封裝,、光電子器件、PCBA電子組裝,、汽車電子以及航空航天等多個領域,。

B、核心優(yōu)勢

a,、高精度測量

采用先進的傳感器技術和自主研發(fā)的數據采集系統(tǒng),，Beta S100能夠提供高精度的測試數據，確保測試結果的可靠性和重復性,。

b,、多功能設計

設備支持多種測試模塊的更換，用戶可根據具體需求選擇合適的模塊,。系統(tǒng)會自動識別并調整到最佳量程,，極大地提高了設備的靈活性和適用性。

c、智能化操作

配備專用軟件,，操作界面簡潔直觀,，功能強大。設備自帶SPC（統(tǒng)計過程控制）等多種數據統(tǒng)計功能,，支持多種數據輸出格式,，便于用戶進行數據分析和報告生成。

d,、自動化測試

Beta S100配備智能視覺系統(tǒng)和深度學習技術,，可自動識別測試位置，減少人工誤差,，提高測試效率和準確性,。

2、推刀或鉤針

3,、常用工裝夾具

四、測試流程

步驟一,、樣品制備

塑封后樣品經研磨拋光制備鍵合界面切片

激光開蓋露出鍵合點用于拉力測試

步驟二,、焊球推力測試

根據JESD22-B116B標準設置測試參數

剪切工具距離芯片表面10μm

剪切速度200μm/s

記錄最大剪切力及失效模式

步驟三、焊線拉力測試

鉤子置于鍵合線中點位置

拉力方向垂直于芯片表面

拉伸速度200μm/s

記錄最大拉力及斷裂位置

步驟四,、彈坑測試

去除焊球后觀察鋁焊盤殘留情況

評估硅基板損傷程度

步驟五,、力學性能測試結果與分析

1、鍵合模式對力學性能的影響

通過Beta S100推拉力測試機獲得的測試數據顯示：

2,、失效模式分析

BHAST測試中FSF模式失效樣品的力學分析顯示：

失效位置：全部發(fā)生在Cu-Al界面

IMC形貌：呈現多孔狀腐蝕特征

力學性能退化：失效樣品推力值下降30-40%

而FSFF模式樣品在所有可靠性測試中均未出現力學性能退化,，表明其界面具有更好的環(huán)境穩(wěn)定性。

以上就是小編介紹的有關于銅線鍵合模式和塑封料對 QFN 封裝可靠性的影響相關內容了,，希望可以給大家?guī)韼椭?！如果您還想了解更多關于推拉力測試機怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項,、作業(yè)指導書,，原理、怎么校準和使用方法視頻,，推拉力測試儀操作規(guī)范,、使用方法和測試視頻 ，焊接強度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題,，歡迎您關注我們,，也可以給我們私信和留言，【科準測控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻,、晶圓,、硅晶片、IC半導體、BGA元件焊點,、ALMP封裝,、微電子封裝、LED封裝,、TO封裝等領域應用中可能遇到的問題及解決方案,。