在半導(dǎo)體器件可靠性驗證領(lǐng)域，AEC-Q101標準是汽車電子委員會(Automotive Electronics Council)針對分立半導(dǎo)體器件制定的重要認證標準。
鍵合線拉力和鍵合點剪切測試是評估器件可靠性的關(guān)鍵指標，直接影響器件在嚴苛汽車環(huán)境下的長期穩(wěn)定性。本文科準測控小編將深入解析這兩項測試的技術(shù)要求、測試原理及操作流程，幫助工程師更好地理解和執(zhí)行相關(guān)測試。
一、測試原理
1. 鍵合線拉力測試原理
鍵合線拉力測試是通過在鍵合線上施加垂直于芯片表面的拉力，測量鍵合線與焊盤或引線框架之間連接的機械強度。測試時，使用精密鉤針在鍵合線中間位置施加拉力，直至鍵合線斷裂或鍵合點脫落，記錄最大破壞力值。
該測試主要評估：
鍵合線與焊盤的冶金結(jié)合質(zhì)量
鍵合線的機械強度
鍵合工藝的穩(wěn)定性
2. 鍵合點剪切測試原理
鍵合點剪切測試是通過在鍵合點側(cè)面施加平行于芯片表面的推力，測量鍵合點與芯片焊盤或引線框架之間的結(jié)合強度。測試時，使用特定寬度的剪切工具以恒定速度推動鍵合點，直至鍵合點脫落，記錄最大剪切力值。
該測試主要評估：
鍵合點與基材的粘附強度
鍵合界面的冶金質(zhì)量
鍵合工藝參數(shù)設(shè)置的合理性
二、測試標準
1. 鍵合線拉力測試標準
依據(jù)標準：MIL-STD-750-方法2037
關(guān)鍵要求：
測試速度：0.2-2.0 mm/s
鉤針直徑：25-75 μm（通常為50 μm）
鉤針位置：鍵合線拱高的1/3處
最小拉力要求：根據(jù)線徑不同而不同，如25μm金線通常要求≥3gf
2. 鍵合點剪切測試標準
依據(jù)標準：AEC-Q101-003
關(guān)鍵要求：
測試速度：50-500 μm/s
剪切工具寬度：≥2倍鍵合點直徑
剪切高度：1-5 μm（通常為基材表面上方1-2 μm）
最小剪切力要求：根據(jù)鍵合點尺寸和材料而定
三、測試儀器
1、Alpha W260推拉力測試機
A、設(shè)備介紹
Alpha-W260自動推拉力測試機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(lǐng)域的專用動態(tài)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(tǒng)。根據(jù)測試需要更換相對應(yīng)的測試模組,系統(tǒng)自動識別模組，并自由切換量程。
B、推刀或鉤針
C、常用工裝夾具
四、測試流程
1、鍵合線拉力測試流程
步驟1、樣品準備
確認樣品符合測試要求（封裝完成、無可見損傷）
將樣品固定在測試臺，確保水平穩(wěn)定
根據(jù)線徑選擇合適的鉤針（通常50μm）
步驟2、設(shè)備設(shè)置
打開Alpha W260測試軟件，選擇"拉力測試"模式
設(shè)置測試參數(shù)：
測試速度：1.0 mm/s
最大行程：500 μm
觸發(fā)力：0.1gf
校準力傳感器和位置系統(tǒng)
步驟3、定位操作
使用顯微鏡找到待測鍵合線
移動鉤針至鍵合線拱高的1/3處
確保鉤針與鍵合線垂直，無側(cè)向接觸
步驟4、執(zhí)行測試
啟動自動測試程序
系統(tǒng)自動完成：
鉤針接觸鍵合線并施加預(yù)緊力
垂直向上拉動至鍵合線斷裂或鍵合點脫落
記錄最大拉力和位移曲線
步驟5、結(jié)果分析
A、檢查斷裂模式（線斷裂、界面脫落或根部斷裂）
B、記錄拉力值并與標準比較
C、統(tǒng)計至少25個有效數(shù)據(jù)點
D、報告生成
軟件自動生成包含以下內(nèi)容的報告：
a、測試條件
b、每個測試點的拉力值
c、統(tǒng)計結(jié)果（平均值、標準差、最小值）
d、失效模式分布
2、鍵合點剪切測試流程
步驟1、樣品準備
確認樣品表面清潔無污染
將樣品固定在測試臺，確保水平
根據(jù)鍵合點尺寸選擇合適的剪切工具（通常為鍵合點直徑的2.5倍）
步驟2、設(shè)備設(shè)置
選擇"剪切測試"模式
設(shè)置測試參數(shù)：
測試速度：100 μm/s
剪切高度：基材表面上方1.5 μm
最大行程：鍵合點直徑的1.5倍
進行力傳感器校準
步驟3、定位操作
使用顯微鏡找到待測鍵合點
調(diào)整剪切工具與鍵合點邊緣平行
確保剪切工具與基材表面的距離精確為1.5 μm
步驟4、執(zhí)行測試
啟動自動測試程序
A、系統(tǒng)自動完成：
剪切工具以恒定速度推動鍵合點
持續(xù)監(jiān)測剪切力變化
記錄最大剪切力和位移曲線
檢測到力值下降80%后自動停止
B、結(jié)果分析
檢查失效模式（界面剝離或基材損傷）
記錄剪切力值并與標準比較
統(tǒng)計至少25個有效數(shù)據(jù)點
檢查剪切后鍵合點殘留情況
C、報告生成
軟件自動生成包含以下內(nèi)容的報告：
測試條件
每個鍵合點的剪切力值
統(tǒng)計結(jié)果（平均值、標準差、最小值）
失效模式分析
剪切后的顯微圖像
五、注意事項
1、環(huán)境控制
測試環(huán)境溫度：23±5℃
相對濕度：40-60% RH
防震工作臺減少振動干擾
2、樣品處理
避免直接用手接觸測試區(qū)域
測試前進行適當(dāng)?shù)臉悠非鍧崳ㄈ绲入x子清洗）
確保樣品固定牢固無松動
3、設(shè)備維護
定期校準力傳感器和位移系統(tǒng)
保持測試工具清潔無污染
定期檢查光學(xué)系統(tǒng)清晰度
4、數(shù)據(jù)有效性
排除明顯異常數(shù)據(jù)（如工具誤操作導(dǎo)致）
確保失效模式符合預(yù)期
測試數(shù)量應(yīng)滿足統(tǒng)計要求（通常≥25）
5、安全操作
注意顯微鏡下的精細操作，避免碰撞
設(shè)置合理的力值上限，防止設(shè)備過載
緊急情況下使用快速停止功能
六、常見問題及解決方案
1、拉力測試中鉤針滑脫
可能原因：鉤針直徑過大或位置不當(dāng)
解決方案：更換合適鉤針，確保鉤在拱高1/3處
2、剪切測試數(shù)據(jù)波動大
可能原因：剪切高度不一致或工具磨損
解決方案：重新校準剪切高度，更換剪切工具
3、測試結(jié)果低于標準
可能原因：鍵合工藝參數(shù)不當(dāng)或材料問題
解決方案：檢查鍵合機參數(shù)（功率、壓力、時間等），驗證材料兼容性
4、失效模式異常
如出現(xiàn)基材損傷而非界面剝離
解決方案：調(diào)整剪切高度，檢查基材強度是否達標
5、設(shè)備讀數(shù)不穩(wěn)定
可能原因：傳感器故障或環(huán)境振動
解決方案：重新校準傳感器，檢查設(shè)備防震措施
以上就是小編介紹的有關(guān)于AEC-Q101鍵合線拉力和鍵合點剪切測試相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭?！如果您還想了解更多BGA封裝料件焊點的可靠性測試方法、視頻和操作步驟，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(dǎo)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(guān)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(dǎo)體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方案。
