引线键合强度检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-08-27  

引线键合强度检测是微电子封装可靠性评估的核心技术,主要针对芯片与基板、引线与焊盘间的结合性能进行量化分析。检测涵盖拉拔力、剪切力、蠕变特性等关键参数,涉及温度循环、振动冲击等复杂工况下的失效模式研究,为封装工艺优化及产品寿命预测提供数据支撑。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

拉拔强度测试:通过轴向拉力加载测量引线与焊盘的结合力,评估键合界面结合强度。测试参数:拉力范围0.1mN~500mN,加载速率0.1~10mm/min,位移分辨率0.1μm,测试温度25±2℃。

剪切强度测试:采用垂直于键合面的剪切力加载,检测焊球颈部或楔焊点的抗剪切能力。测试参数:剪切力范围0.5mN~1000mN,剪切速度1~20mm/s,力值精度±1%,测试高度控制精度±5μm。

蠕变特性测试:在恒定拉力下监测引线键合随时间的形变量变化,评估长期应力作用下的稳定性。测试参数:恒定拉力0.5~200mN,持续时间1min~1000h,应变测量精度0.01%,温度控制范围-55~150℃。

循环疲劳测试:施加周期性拉-压载荷,模拟实际工作中的动态应力,检测键合点的疲劳寿命。测试参数:载荷幅值0.1~100mN,频率1~100Hz,循环次数10³~10⁷次,位移控制精度±2μm。

温度循环后强度测试:经高低温循环处理后测量键合强度,评估热应力对界面的损伤程度。测试参数:温度循环范围-65~150℃,周期数50~500次,冷却/加热速率5~20℃/min,恢复后测试时间≤2h。

不同键合方式强度对比测试:区分热压焊、超声焊、楔焊等工艺的键合强度差异,指导工艺选择。测试参数:覆盖三种键合方式的典型参数范围,拉力/剪切力测试条件与各工艺匹配,数据统计样本量≥50个/组。

多引脚同步强度测试:对同一封装内多个引线键合点进行并行测试,分析批量生产的一致性。测试参数:单次测试引脚数≥10,各通道独立控制,力值偏差≤±3%,测试效率≥100个/小时。

微间距键合强度测试:针对间距≤50μm的精密键合点,检测微小区域的结合性能。测试参数:键合间距识别精度±2μm,微力传感器量程0.01~50mN,位移分辨率0.05μm,光学定位精度±1μm。

不同线材强度测试:对比金线、铜线、铝线等键合线的材料特性对强度的影响。测试参数:线材直径50~200μm,拉力测试速度匹配线材延伸率,剪切测试需考虑线材硬度差异,数据关联线材抗拉强度指标。

界面结合强度测试:通过剥离试验或划痕试验量化焊盘与芯片、焊盘与基板的界面结合能。测试参数:结合能测量范围0.1~10J/m²,划痕深度分辨率0.1nm,临界载荷测量精度±0.05N,表面粗糙度Ra≤0.5μm。

键合线拉力传递均匀性测试:测量键合线不同位置的拉力分布,评估键合工艺的均匀性。测试参数:采样间隔≤10μm,拉力测量精度±0.1mN,覆盖键合线长度≥80%的区域。

检测范围

集成电路封装:包括QFN、BGA、FC(倒装芯片)等封装形式的引线键合,涉及硅基芯片与有机基板、陶瓷基板的连接。

分立器件封装:二极管、三极管、晶闸管等分立器件的引线键合,关注芯片与支架、引线与框架的结合强度。

功率模块封装:IGBT、MOSFET等功率半导体模块的多引线键合,需承受高电流和热循环应力。

传感器封装:压力传感器、温度传感器、加速度传感器的敏感元件与基底的键合,要求高灵敏度和长期稳定性。

LED封装:SMDLED、COB(板上芯片)封装的键合,涉及荧光粉层与基板、芯片与金线的连接强度。

汽车电子封装:ECU(电子控制单元)、传感器节点等汽车级器件的键合,需满足AEC-Q100标准的环境可靠性要求。

航空航天电子封装:星载计算机、传感器等航天器电子设备的键合,需承受高真空、辐射及极端温度变化。

医疗电子设备封装:心脏起搏器、血糖仪等微型医疗器件的键合,要求极小引线和极高可靠性。

通信设备封装:射频模块、光模块等高频器件的键合,关注高频信号传输路径的键合强度稳定性。

消费电子封装:手机SoC、存储芯片等消费级器件的键合,需兼顾生产效率与长期使用可靠性。

功率器件混合封装:包含功率模块与控制电路的多芯片封装,涉及不同材料体系的键合强度匹配。

检测标准

ASTMF1269-13:JianCeTestMethodforDeterminingthePullStrengthofWireBondsinSemiconductorDevices(半导体器件引线键合拉拔强度测试方法)。

ASTMF1345-08(2013):JianCeTestMethodforShearTestingofWireBonds(引线键合剪切测试方法)。

ISO8501-1:2007:Cleanlinessofsurfacesofmetalspreparedbygrinding,brushingorchemicalmethods—Part1:Rustgradesandpreparationgradesofuncoatedsteelsubstratesandofsteelsubstratesafteroverallremovalofpreviouscoatings(金属表面清洁度等级,影响键合强度的表面处理标准)。

GB/T4907-2018:半导体器件机械和气候试验方法第12部分:引线键合强度(代替GB/T4907.12-2003)。

GB/T16527-2018:微电子器件试验方法和程序第18部分:键合强度试验(代替GB/T16527.18-2009)。

GB/T2423.5-2006:电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ea和导则:冲击(用于温度循环后键合强度测试的环境试验参考)。

JEDECJ-STD-020:Moisture/ReflowSensitivityClassificationforNonhermeticSurfaceMountDevices(非密封表面贴装器件的湿敏等级分类,间接影响键合强度的可靠性)。

MIL-STD-883H:TestMethodJianCe:Microcircuits(微电路试验方法标准,包含键合强度的军用级测试要求)。

IPC-A-610H:AcceptabilityofElectronicAssemblies(电子组件的可接受性,规定引线键合强度的验收标准)。

GB/T17937-2008:电工用铜、铝及其合金母线第3部分:铝母线(涉及铝线键合的母材性能要求)。

检测仪器

微力引线键合拉力测试机:配备高精度微力传感器(量程0.1mN~500mN,精度±0.5%)和高分辨率位移传感器(分辨率0.1μm),用于引线键合拉拔强度的定量测量,支持恒速加载和位移控制两种模式。

剪切强度测试仪:采用压电陶瓷驱动的垂直加载头(接触力分辨率0.01mN),配备光学定位系统(定位精度±1μm),可精确测量焊球颈部或楔焊点的剪切破坏力,支持破坏模式图像采集。

热机械分析仪(TMA):集成温控系统(温度范围-196~600℃,精度±0.5℃)和微力测量模块(量程0.1~200mN),用于研究温度变化下引线键合的蠕变特性及热膨胀失配引起的应力分布。

动态力学分析仪(DMA):具备高频振动加载能力(频率范围0.1~200Hz,位移振幅±100μm),可模拟引线键合在实际工作中的循环疲劳工况,测量不同频率下的疲劳寿命和模量变化。

扫描电子显微镜(SEM):配置能谱仪(EDS)和图像分析系统(分辨率≤1nm),用于观察键合断裂界面(如颈部断裂、界面剥离、焊料凝固缺陷等),分析失效机理并辅助强度测试结果的解释。

环境试验箱:具备温湿度循环功能(温度范围-70~180℃,湿度范围10%~98%RH,速率5~20℃/min),用于在键合强度测试前后对样品进行加速老化处理,评估环境应力对键合性能的影响。

光学轮廓仪:采用共聚焦显微技术(垂直分辨率≤0.1μm,横向分辨率≤2μm),用于测量键合点的三维形貌(如焊球高度、直径、颈部厚度),为拉拔/剪切测试的样品筛选和结果分析提供几何参数。

微力探针台:集成纳米级位移台(位移分辨率0.01μm)和多通道微力传感器(量程0.001~10mN),支持对微间距键合点(间距≤50μm)的精准定位和微小力测量,适用于高密度封装的键合强度检测。

自动引线键合检测系统:配备视觉定位模块(精度±0.5μm)和多通道力值采集单元(采样速率1kHz),可自动完成键合点定位、力值加载及数据存储,提升批量检测效率和一致性。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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