隨著銅線鍵合工藝在汽車電子領(lǐng)域的快速普及，其高性價(jià)比、優(yōu)異的導(dǎo)電/導(dǎo)熱性及力學(xué)強(qiáng)度成為替代金線的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì),。然而，銅線的氧化敏感性,、工藝窗口窄及耐腐蝕性差等問(wèn)題,，對(duì)車規(guī)級(jí)可靠性提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將圍繞AEC-Q006標(biāo)準(zhǔn),，結(jié)合力學(xué)性能測(cè)試核心,，解析銅線鍵合在車規(guī)驗(yàn)證中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，并介紹Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)在可靠性評(píng)估中的關(guān)鍵作用,。

一,、銅線鍵合的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

1. 力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)

銅線鍵合相較于傳統(tǒng)金線具有顯著力學(xué)優(yōu)勢(shì)：

剪切力與拉力：銅線鍵合球的剪切力比金線高15%~25%，拉力值高10%~20%,，抗塑封注塑沖彎能力更強(qiáng),。

導(dǎo)電/導(dǎo)熱性：銅的電阻率（1.68×10?? Ω·m）和熱導(dǎo)率（401 W/m·K）均優(yōu)于金（電阻率2.44×10?? Ω·m，熱導(dǎo)率318 W/m·K）,。

成本優(yōu)勢(shì)：銅線成本僅為金線的1/10,。

2. 可靠性挑戰(zhàn)

銅線的應(yīng)用失效模式主要集中在力學(xué)性能退化：

鍵合界面分離：因銅硬度高，超聲鍵合工藝參數(shù)（能量,、壓力）窗口窄,，易導(dǎo)致鍵合不牢或芯片損傷。

IMC（金屬間化合物）過(guò)度生長(zhǎng)：高溫下銅與鋁焊盤間的IMC生長(zhǎng)速率快,，降低鍵合點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度,。

腐蝕失效：銅在潮濕環(huán)境中易氧化，塑封料中的氯離子會(huì)加速腐蝕,，導(dǎo)致鍵合點(diǎn)斷裂,。

二、測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

參考AEC-Q006的核心要求

三,、檢測(cè)設(shè)備和工具

1,、Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)

A、設(shè)備介紹

Alpha-W260自動(dòng)推拉力測(cè)試機(jī)用于為微電子引線鍵合后引線焊接強(qiáng)度測(cè)試,、焊點(diǎn)與基板表面粘接力測(cè)試及其失效分析領(lǐng)域的專用動(dòng)態(tài)測(cè)試儀器,，常見(jiàn)的測(cè)試有晶片推力,、金球推力、金線拉力等,，采用高速力值采集系統(tǒng),。根據(jù)測(cè)試需要更換相對(duì)應(yīng)的測(cè)試模組,系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別模組，并自由切換量程,。

B、推刀或鉤針

C,、常用工裝夾具

四,、測(cè)試流程

步驟一、測(cè)試前準(zhǔn)備

1,、設(shè)備校準(zhǔn)

確保Alpha W260已完成力傳感器校準(zhǔn)（如0.1g~50kg量程）,。

檢查測(cè)試探針（剪切刀片/拉力鉤）的磨損情況，必要時(shí)更換,。

2,、樣品固定

將待測(cè)芯片（已鍵合銅線）固定在測(cè)試臺(tái)，確保鍵合點(diǎn)與探針運(yùn)動(dòng)方向?qū)R,。

使用真空吸附或機(jī)械夾具防止樣品位移,。

3、參數(shù)設(shè)置

剪切測(cè)試參數(shù)：

剪切高度（Stand-off height）：鍵合球高度的1/4~1/3（通常5~10μm）,。

剪切速度（Shear speed）：50~500μm/s（推薦100μm/s）,。

剪切方向（Shear direction）：平行于鍵合界面（通常X/Y軸）。

4,、拉力測(cè)試參數(shù)

鉤子位置（Hook position）：距離鍵合點(diǎn)頸部（Neck）10~20μm,。

拉力角度（Pull angle）：90°（垂直向上）或60°（模擬封裝應(yīng)力）。

拉力速度（Pull speed）：100~500μm/s（推薦200μm/s）,。

步驟二,、剪切力測(cè)試（Ball Shear Test）

1、測(cè)試步驟

定位鍵合球：

使用顯微鏡或CCD攝像頭精確定位鍵合球,，確保剪切刀片接觸球體邊緣（非焊盤）,。

執(zhí)行剪切：

刀片以設(shè)定速度水平推進(jìn)，直至鍵合球被剪切脫離焊盤（圖1）,。

設(shè)備記錄最大剪切力（單位：gf或N）,。

數(shù)據(jù)記錄：

保存力-位移曲線，分析失效模式（如界面剝離,、球體碎裂）,。

2、合格判定

銅線鍵合典型要求：

最小剪切力：≥50gf（25μm線徑）至≥150gf（50μm線徑）,。

失效模式：鍵合球應(yīng)留在焊盤上（若焊盤剝離則判定為工藝缺陷）,。

步驟三,、拉力測(cè)試（Wire Pull Test）

1、測(cè)試步驟

鉤子定位：

將拉力鉤置于鍵合線頸部（第一鍵合點(diǎn)）或尾端（第二鍵合點(diǎn)）,。

施加拉力：

鉤子以設(shè)定速度垂直上拉,，直至鍵合線斷裂或脫離（圖2）。

設(shè)備記錄最大拉力值（單位：gf或N）,。

失效分析：

頸部斷裂（Neck break）：正常失效,，說(shuō)明鍵合強(qiáng)度足夠。

界面剝離（Lift-off）：鍵合工藝不良（超聲能量不足或污染）,。

合格判定：

銅線鍵合典型要求：

最小拉力：≥5gf（25μm線徑）至≥15gf（50μm線徑）,。

失效位置：80%以上應(yīng)為頸部斷裂，若界面剝離率＞20%需優(yōu)化工藝,。

步驟四,、測(cè)試后數(shù)據(jù)分析

1、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

計(jì)算同一批次樣品的剪切力/拉力平均值,、標(biāo)準(zhǔn)差和CPK（制程能力指數(shù)）,。

對(duì)比AEC-Q006要求，確認(rèn)是否通過(guò)車規(guī)驗(yàn)證,。

典型失效模式及對(duì)策

步驟五,、測(cè)試報(bào)告輸出

包含以下內(nèi)容：

測(cè)試樣品信息（批次號(hào)、線徑,、鍵合工藝參數(shù)）,。

剪切力/拉力分布圖及CPK分析。

失效模式統(tǒng)計(jì)與顯微照片（如SEM/光學(xué)顯微鏡）,。

結(jié)論（是否符合AEC-Q006或客戶標(biāo)準(zhǔn)）,。

以上就是小編介紹的有關(guān)于車規(guī)驗(yàn)證對(duì)銅線的可靠性要求測(cè)試相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)?lái)幫助,！如果您還想了解更多BGA封裝料件焊點(diǎn)的可靠性測(cè)試方法,、視頻和操作步驟，推拉力測(cè)試機(jī)怎么使用視頻和圖解,，使用步驟及注意事項(xiàng),、作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，原理,、怎么校準(zhǔn)和使用方法視頻,，推拉力測(cè)試儀操作規(guī)范、使用方法和測(cè)試視頻 ,，焊接強(qiáng)度測(cè)試儀使用方法和鍵合拉力測(cè)試儀等問(wèn)題,，歡迎您關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言,，【科準(zhǔn)測(cè)控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測(cè)試機(jī)在鋰電池電阻,、晶圓,、硅晶片、IC半導(dǎo)體,、BGA元件焊點(diǎn),、ALMP封裝、微電子封裝,、LED封裝,、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問(wèn)題及解決方案。