在现代电子封装技术领域，随着对电子产品性能要求的不断提升，三维封装技术因其能够满足高性能、轻量化、低功耗和小尺寸的需求而受到广泛关注。特别是在航空航天等gao端领域，对电子产品的高可靠性、低功耗和小型化需求日益增长，这推动了微电子陶瓷封装技术向更轻小、更低功耗、更高可靠性的三维封装方向发展。在这样的背景下，芯片叠层封装技术作为一种有效的三维封装解决方案，已经成为提高封装密度、缩短互连导线长度、提升传输速率的关键技术。
芯片叠层封装技术通过垂直堆叠多个芯片，并利用引线键合工艺实现芯片与外壳的互连，进而进行密封。根据芯片尺寸的不同，主要分为金字塔型叠层封装和十字堆叠封装两种结构。金字塔型叠层封装适用于大小不同的芯片，而十字堆叠封装则适用于大小相同的芯片。然而，十字交叉叠层结构限制了引出端只能在芯片两侧，这限制了其应用范围。
本文科准测控小编将详细介绍夹层式叠层芯片引线键合可靠性测试方法，以及这些研究对于高可靠叠层芯片封装研究的意义，为未来电子产品的封装设计和可靠性评估提供理论基础和实践指导。
一、检测原理
夹层式叠层芯片引线键合可靠性测试原理主要是通过评估在陶瓷封装腔体中，夹层式叠层芯片结构的键合点与键合引线在没有塑封料填充固定的情况下的可靠性。测试中，通过对样品进行抗拉和抗剪测试，评估键合强度是否达到规定的最小值，以及工艺能力（Cpk值）是否大于1.67，从而确保制程的稳定性和可靠性
二、常用检测设备
1、Beta S100 推拉力测试机
1）设备概述
a、推拉力测试机是一种专为微电子领域设计的动态测试设备，用于评估引线键合后的焊接强度、焊点与基板的粘接强度以及进行失效分析。该仪器能够执行多种测试，如晶片推力测试、金球推力测试和金线拉力测试，配备有高速力值采集系统，以确保测试的精确性。
b、用户可以根据具体的测试需求更换相应的测试模块，系统将自动识别并调整到合适的量程。这种灵活性使得设备能够适应不同产品的测试需求。每个测试工位都设有独立安全高度和速度限制，以防止因误操作而损坏测试探头。该系统以快速、精确和广泛的适用性为特点。
c、该推拉力测试机广泛应用于半导体集成电路封装测试、LED封装测试、光电器件封装测试、PCBA电子组装测试，以及汽车电子、航空航天等领域。同时，它也适用于电子分析和研究单位进行失效分析，以及教育机构的教学和研究活动。
2）设备特点
3）相关夹具与工装
三、检测方法
1、样品介绍
本文采用陶瓷外壳 CSOP54 封装进行夹层式叠层芯片引线键合技术的试验，试验样品信息见下图。
2、引线键合强度试验
针对试验中叠层芯片的键合技术，进行键合强度的可靠性试验，包括抗拉强度试验和抗剪强度试验。
（1）金丝抗拉强度
A、检测标准
金丝抗拉强度试验参考 GJB548B-2005，方法2011.1，试验条件 D：在引线中央施加与芯片表面垂直的拉力。
B、试验流程
a. 样品准备
选取4#、5#、6#、8#、10#共5个样品。
每个样品选取11根底层键合引线和11根顶层键合引线。
b. 测试标准设定
确定试验合格判据为Φ30 μm金丝最小键合强度不小于3 gf。
以3 gf作为过程控制下限。
c. 测试设备准备
准备推拉力测试机，并确保设备校准准确，无gu障。
准备测试记录表，用于记录测试数据和结果。
d. 设备设置
根据测试标准或工艺要求，设置推拉力测试机的参数，包括测试速度、最大拉力等。
调整测试机的夹具，确保金线能够被正确夹持，且测试方向与金线键合方向一致。
e. 样品固定
将待测试的样品固定在测试机的工作台上，确保平整且稳定。
调整夹具（钩针），使金线位于测试路径的中心位置。
f. 测试执行
启动测试机，开始施加拉力。观察金线在逐渐增加的拉力下的反应。
记录金线在不同拉力下的形变情况，直至金线断裂或从焊盘上脱落。
g. 数据记录
在测试过程中，记录金线断裂时的最大拉力值。
记录失效模式，即金线断裂的位置（如金线颈部、焊点处等）。
（2）金球抗剪强度
A、检测标准
参考EIA/JESD22-B116 Wire Bond Shear TestMethod（金球剪切强度测试方法）：用推刀在外壳的金球上进行球剥离强度测试。
B、试验流程
a. 样品准备
选取经过不同梯度试验的5个样品。
每个样品选取22个外壳上的键合点进行测试。
b. 测试标准设定
金球直径按照金丝直径的2.5倍计算，为Φ75 μm。
确定测试合格判据为Φ75 μm金丝球单个金球最小剪切值不小于21.1 gf。
以21.1 gf作为过程控制下限。
c. 测试设备准备
准备推拉力测试机，并确保设备校准准确，无gu障。
准备测试记录表，用于记录测试数据和结果。
d. 设备设置
根据测试标准或工艺要求，设置推拉力测试机的参数，包括测试速度、最大剪切力等。
调整测试机的夹具，确保金球能够被正确夹持，且测试方向与金球键合方向一致。
e. 样品固定
将待测试的样品固定在测试机的工作台上，确保平整且稳定。
调整夹具，使金球位于测试路径的中心位置。
f. 测试执行
启动测试机，开始施加剪切力。观察金球在逐渐增加的剪切力下的反应。
记录金球在不同剪切力下的形变情况，直至金球从键合点脱落。
g. 数据记录
在测试过程中，记录金球脱落时的最大剪切力值。
记录失效模式，即金球脱落的位置（如金球颈部、焊点处等）。
h. 结果评估
根据记录的最大剪切力值，判断键合质量是否合格。如果测试剪切力大于21.1g，且失效模式正常（即金球从键合点脱落，而非金球本身断裂），则认为键合效果合格。
如果剪切力值低于21.1g或失效模式异常，需要对键合工艺进行审查和调整。
以上就是小编介绍的夹层式叠层芯片引线键合可靠性测试内容了，希望可以给大家带来帮助！如果您还想了解更多关于推拉力测试机怎么使用、钩针、原理、怎么校准和技术要求，剪切力测试方法、国际标准，焊接强度测试仪使用方法和焊接强度检测设备等问题，欢迎您关注我们，也可以给我们私信和留言，科准测控技术团队为您免费解答！
