隨著微電子技術的突飛猛進，電子設備的工作頻率和集成度不斷提升，對微組裝技術的精度和可靠性提出了更高的要求。金絲鍵合技術，作為微電子組裝中的關鍵工序之一，其性能直接關系到電子整機系統的穩定性和可靠性。金絲鍵合不僅要求高精度的操作，還需要穩定的設備支持和精確的工藝參數控制，以確保鍵合點的強度和耐久性。
在眾多基板材料中，軟基板因其優異的電氣性能和機械柔韌性，在微波電路等領域得到了廣泛應用。然而，相較于硬基板，如AI2O3陶瓷基板，軟基板在金絲鍵合過程中面臨更多的挑戰。軟基板的材質特性使得鍵合工藝參數的設定更為復雜，劈刀狀況、金絲質量以及基板鍍金層的質量等因素都對鍵合質量有著直接的影響。特別是對于楔形鍵合技術而言，基板材質的差異會顯著影響鍵合效果。
本文科準測控小編旨在深入分析軟基板金絲鍵合失效的現象和原因，探討影響鍵合質量的關鍵因素，并提出相應的工藝改進措施。通過對實際工藝過程的細致研究，本文旨在降低鍵合失效風險，提高軟基板金絲鍵合的可靠性，以滿足日益嚴格的性能要求。通過對軟基板金絲鍵合技術的深入探討，我們期望為微電子行業的技術進步和產品質量提升做出貢獻。
一、軟基板金絲鍵合失效模式分析
為了深入理解軟基板金絲鍵合的失效模式，本研究選取了50根25微米直徑的金絲，對它們進行了破壞性拉力試驗。這種試驗是評估金絲鍵合強度的常用方法，能夠直接測量金絲與基板之間的連接強度，從而評估鍵合點的可靠性。通過對這些金絲進行細致的拉力測試，我們可以觀察到不同的失效模式，包括金絲斷裂、鍵合點脫鍵、以及由于金絲形變過大導致的斷裂等。
在進行破壞性拉力試驗時，我們特別注意了金絲與基板之間的連接界面，以及金絲本身的質量。試驗結果顯示，抗拉強度值越大，表明鍵合點的鍵合強度越大，可靠性越高。此外，試驗中還觀察到了一些特定的失效模式，例如金絲線弧過長引起的金絲塌陷短路、金絲過緊引起的頸縮點斷裂、鍵合參數過大引起的金絲焊點變形量從而引發的斷裂、以及鍵合參數過小引起的金絲焊點壓焊不牢。
通過對這些失效模式的分析，我們可以識別出影響軟基板金絲鍵合質量的關鍵因素，包括鍵合參數設置、金絲材料特性、基板表面處理等。這些發現對于優化金絲鍵合工藝、提高軟基板金絲鍵合的可靠性具有重要意義。通過調整和優化這些參數，可以有效降低鍵合失效的風險，從而提高微電子器件的整體性能和可靠性。
二、檢測設備
1、Beta S100 推拉力測試機
Beta S100 推拉力測試機是用于為微電子引線鍵合后引線焊接強度測試、焊點與基板表面粘接力測試及其失效分析領域的專用動態測試儀器，常見的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等，采用高速力值采集系統。根據測試需要更換相對應的測試模組,系統自動識別模組量程。可以靈活得應用到不同產品的測試，每個工位獨立設置安全高度位及安全限速，防止誤操作對測試針頭造成損壞。且具有測試動作迅速、準確、適用面廣的特點。適用于半導體IC封裝測試、LED 封裝測試、光電子器件封裝測試、PCBA電子組裝測試、汽車電子、航空航天 等等。亦可用于各種電子分析及研究單位失效分析領域以及各類院校教學和研究。
2、檢測類型
3、鉤針
4、實測案例展示
三、檢測方法
步驟一：測試準備
準備推拉力測試機，并進行設備校準，確保測試結果的準確性和可靠性。
準備測試記錄表，用于詳細記錄測試數據和結果，便于后續分析。
步驟二：設備設置
根據國際測試標準或具體的工藝要求，設置推拉力測試機的參數，包括但不限于測試速度、最大拉力等關鍵參數。
調整測試機的夾具，確保金線能夠被正確且穩固地夾持，同時保證測試方向與金線鍵合方向一致，以模擬實際工作條件下的受力情況。
步驟三：樣品固定
將待測試的軟基板樣品固定在測試機的工作臺上，確保樣品平整且穩定，避免在測試過程中發生位移。
調整夾具（鉤針），使金線位于測試路徑的中心位置，確保測試的精確性。
步驟四：測試執行
啟動測試機，開始逐漸施加拉力，模擬金絲鍵合在實際使用中可能遇到的應力情況。
仔細觀察金線在逐漸增加的拉力下的反應，包括形變、斷裂等現象。
記錄金線在不同拉力下的形變情況，直至金線斷裂或從焊盤上脫落，這一步驟對于理解金絲鍵合的失效機制至關重要。
步驟五：數據記錄與分析
在測試過程中，詳細記錄金線斷裂時的最大拉力值，這一數據對于評估金絲鍵合的強度至關重要。
記錄失效模式，即金線斷裂的具體位置（如金線頸部、焊點處等），這有助于識別金絲鍵合的潛在弱點。
對收集到的數據進行分析，以確定金絲鍵合的可靠性，并提出改進措施。
四、軟基板的金絲鍵合工藝改進方案
在金絲鍵合工藝實施之前，組件已經經過了一系列的加工步驟，這可能導致軟基板的鍵合表面受到污染。污染的鍵合界面會隨著時間的推移增加金絲鍵合點的脫鍵風險。對于電子整機系統來說，任何一個鍵合點的松動或脫落都可能導致系統失效，其后果可能非常嚴重。因此，深入研究如何提高軟基板的鍵合可靠性顯得尤為重要。根據對軟基板金絲鍵合失效的分析，我們發現軟基板上的雜質污染是導致鍵合引線質量、可焊性和可靠性下降的主要因素。為了解決這一問題，我們提出了以下兩種工藝改進方案：
1、在鍵合前對軟基板進行等離子清洗，以去除表面的污染物，提高鍵合界面的清潔度。
2、采用手工刮蹭的方式清理鍵合區域，以物理方法去除表面的雜質。
通過實施這些改進措施，我們可以有效地提升軟基板金絲鍵合的質量和可靠性，從而確保電子整機系統的穩定性和長期性能。
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