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，銅線鍵合作為一種新興技術(shù)，正逐漸取代傳統(tǒng)的金線鍵合，成為行業(yè)發(fā)展的新趨勢。銅線因其優(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，由于銅線的材料特性和制造工藝與金線或鋁線存在顯著差異，傳統(tǒng)的破壞性物理分析（DPA）方法已不再wan全適用于銅線鍵合的器件。因此，開發(fā)一套針對銅線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)測控小編將詳細(xì)介紹銅線鍵合塑封器件破壞性測試方法，包括但不限于鍵合強(qiáng)度測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)。這一過程涉及對元器件樣本進(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)性問題。基于這些分析的結(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。

銅線作為一種新興的鍵合引線材料，由于其du特的屬性，其生產(chǎn)過程與金線或鋁線鍵合有所不同，這也導(dǎo)致了不同的缺陷類型。例如，鍵合點(diǎn)的脫落、芯片焊盤上的硅彈坑以及芯片表面的易腐蝕性是銅線鍵合中常見的失效現(xiàn)象。因此，在銅線鍵合塑封器件的可靠性檢測中，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題。

二、常用檢測標(biāo)準(zhǔn)

鍵合拉力測試方法按照 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、測試類型

1、鍵合拉力測試鍵合拉力測試的核心目標(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)行鍵合拉力測試時(shí)，應(yīng)采用條件D所描述的方法。具體操作中，對于雙鍵合點(diǎn)，需在引線下方安裝一個(gè)鉤子來施加拉力，確保拉力的方向垂直于芯片表面，并在引線彎曲的最高點(diǎn)施加。鉤子底部的橫向長度應(yīng)超過鍵合引線的直徑。測試中，最小鍵合力和斷裂模式是判斷鍵合拉力測試結(jié)果的兩個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)。

2、常用檢測設(shè)備

Beta S100 推拉力測試機(jī)

1）設(shè)備概述

a、多功能焊接強(qiáng)度測試儀是一種專為微電子領(lǐng)域設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)測試設(shè)備，用于評(píng)估引線鍵合后的焊接強(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)行多種測試，如晶片推力測試、金球推力測試和金線拉力測試，配備有高速力值采集系統(tǒng)，以確保測試的精確性。

b、用戶可以根據(jù)具體的測試需求更換相應(yīng)的測試模塊，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)品的測試需求。每個(gè)測試工位都設(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、該測試儀廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路封裝測試、LED封裝測試、光電器件封裝測試、PCBA電子組裝測試，以及汽車電子、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、模塊簡介與準(zhǔn)備

檢查測試機(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、測試鉤針安裝

安裝專用的測試用鉤針。

選擇適合用戶測試用的鉤針型號(hào)。

將鉤針推入安裝孔，對正位置，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)定測試參數(shù)

在軟件的測試方法界面中設(shè)置測試參數(shù)。

輸入新的測試方法名稱，選擇相應(yīng)的傳感器。

設(shè)置測試速度、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、測試過程：

在顯微鏡下觀察測試動(dòng)作，確保試樣固定好。

將測試鉤針擺放于被測試樣品的后上方，啟動(dòng)測試。

觀察測試動(dòng)作，如有任何不合適的情況，可終止測試。

測試完成后，結(jié)果將顯示在軟件的測試結(jié)果界面中。

g、測試結(jié)果觀察

觀察產(chǎn)品破壞情況，進(jìn)行失效分析。

4、常見斷裂模式

引線在進(jìn)行鍵合拉力測試時(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)引線框脫離； 

（5）引線中間部位斷裂。 

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程中其 IMC 層沒有生長好，或者芯片焊盤有粘污導(dǎo)致鍵合不好。 

銅線鍵合常見的斷裂模式為引線中間部位斷裂。和金線鍵合的斷裂模式相比較，銅線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 層生長更快。因此鍵合拉力測試出現(xiàn)斷裂模式 2 時(shí)，建議進(jìn)行金相研磨試驗(yàn)，觀察 IMC 層生長情況。 

銅線鍵合拉力測試出現(xiàn)斷裂模式4時(shí)，應(yīng)檢查引線框架是否被酸腐蝕，排除化學(xué)開封時(shí)人為產(chǎn)生的缺陷。

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