[發明專利]一種測試鍵合絲熱影響區拉伸性能的方法及裝置

有效

• 申請號: 202110866480.X
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113702202B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 周文艷;裴洪營;吳永瑾;康菲菲;孔建穩;甘俊;陽岸恒;朱勇;王佳;向雪霞;崔博
• 申請（專利權）人: 貴研鉑業股份有限公司
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/02
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明公開了一種測試鍵合絲熱影響區拉伸性能的方法及裝置，屬于微電子封裝用鍵合絲材料技術領域。包括以下步驟：將夾持嘴嘴尖向下固定在鍵合機瓷嘴固定裝置上，用鑷子將鍵合絲穿入夾持嘴孔內并使線尾伸出嘴尖，利用鍵合機打火裝置燒球，將鍵合絲在上部剪斷并隨夾持嘴一起從鍵合機上取下；帶球鍵合絲隨夾持嘴安裝于拉力測試儀測試夾具上，施加拉伸載荷并實時記錄拉伸載荷與拉伸位移直至斷裂。本發明可準確測量鍵合絲球焊過程中形成的熱影響區的拉伸性能，解決了該領域鍵合絲熱影響區的性能無法測試的難題，對指導鍵合絲材料的研發和鍵合參數的設置具有重要意義。

技術領域

本發明屬于屬于微電子封裝用鍵合絲材料技術領域，特別涉及一種測試鍵合絲熱影響區拉伸性能的方法及裝置。

背景技術

引線鍵合是半導體芯片封裝中的關鍵環節之一，隨著近年來微電子器件不斷向小型化、高性能化發展，微電子封裝技術不斷演變使得引線鍵合間距不斷變窄、單層引線向疊層型3D封裝發展，這對鍵合所用的鍵合絲材料的力學性能、可靠性、弧形穩定性等提出更高的要求。

在球焊鍵合過程中，采用施加在打火桿上的高電壓擊穿空氣使線尾熔化而形成無空氣焊球(FAB)的過程中，產生的部分熱量沿著線材向上傳導并使靠近球頸部的線材發生晶粒長大，導致形成熱影響區(HAZ)，熱影響區的晶粒長大使得其力學性能相比原始絲材顯著降低，而熱影響區的力學性能則決定了鍵合線弧的弧形穩定性和可靠性。

目前常規鍵合絲的拉伸性能測試方法和設備均已較為成熟，但由于熱影響區位置特殊(位于線尾末端焊球頸部)、長度很短(通常為幾十到一百多微米)，難以采用常規鍵合絲的拉伸測試夾具進行夾持和測試，因此熱影響區的拉伸性能測試幾乎為空白，無法為熱影響區力學性能的定量表征進而依據熱影響區力學性能進行鍵合參數優化和鍵合絲材料研發提供直接的數據支撐。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種測試鍵合絲熱影響區拉伸性能的方法及裝置，實現末端帶焊球的鍵合絲的夾持和拉伸性能的測試，用于鍵合絲(包括鍵合金絲、鍵合銀絲、合金鍵合絲、鍵合銅絲及復合型鍵合絲等)熱影響區部位拉伸性能的測試研究，進而指導新型鍵合絲材料的研發和鍵合參數的優化設置。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種測試鍵合絲熱影響區拉伸性能的方法，包括以下步驟：

(1)將夾持嘴嘴尖向下固定在鍵合機瓷嘴固定裝置上；

(2)用鑷子將鍵合絲穿入夾持嘴孔內并使線尾伸出嘴尖一定長度；

(3)利用鍵合機打火裝置燒球；

(4)將鍵合絲在上部剪斷并保證由剪斷位置至夾持嘴尖端的距離大于拉伸測試標距長度，剪斷后在鍵合絲未受除夾持嘴以外的任何部分限制的狀態下將鍵合絲隨夾持嘴一起從鍵合機瓷嘴固定裝置上取下；

(5)帶球鍵合絲隨夾持嘴一同轉移，并以夾持嘴嘴尖向上安裝于拉力測試儀測試夾具上；

(6)以一定速度施加拉伸載荷并實時記錄拉伸載荷與拉伸位移直至斷裂；

(7)由拉力測試儀根據實際標距長度及鍵合絲直徑自動計算抗拉強度和延伸率，并繪制載荷-位移曲線。

一種測試鍵合絲熱影響區拉伸性能的裝置，用于實現上述方法，包括夾持嘴、鍵合機及拉力測試儀；所述鍵合機包括打火裝置及鍵合機瓷嘴固定裝置，所述打火裝置用于對鍵合絲穿入夾持嘴孔內的線尾燒球，所述鍵合機瓷嘴固定裝置用于固定夾持嘴；所述拉力測試儀設有測試夾具，所述測試夾具用于夾持有鍵合絲的夾持嘴，所述拉力測試儀用于測試鍵合絲的抗拉強度和延伸率；所述夾持嘴的外部輪廓由圓錐段和截面為正方形的長方體段組成，所述夾持嘴的內部輪廓由圓錐段內孔和圓柱段內孔組成，所述夾持嘴的嘴尖部分內孔由倒圓錐狀承托孔和圓柱狀穩定孔組成。