芯片贴装可靠性验证：推拉力测试机如何检测银浆、共晶及金片贴装强度？

一颗芯片从晶圆制造完成后还需要经过切割、贴装、键合、塑封等多个封装环节才能形成可以工作的半导体器件。其中芯片贴装就是把裸芯片固定到引线框架或封装基板上这一步不仅要保证芯片位置准确还要满足电气连接、散热及长期运行稳定性要求。不同半导体产品对可靠性要求不同因此行业中发展出了不同的贴装方式。本文科准测控小编将围绕半导体芯片贴装工艺展开介绍分析树脂贴装、共晶贴装及金片贴装的特点并介绍推拉力测试机如何通过芯片剪切测试验证贴装连接可靠性。一、什么是芯片贴装工艺芯片贴装Die Attach是半导体封装中的关键工序主要作用是将裸芯片精准固定到引线框架Lead Frame或封装基板指定位置。贴装过程不仅需要保证芯片位置精度同时需要形成稳定的机械连接和良好的热、电传输路径。根据连接材料和实现方式不同目前半导体封装中常见的贴装工艺主要包括树脂贴装共晶贴装金片贴装。不同工艺对应不同的材料体系和应用需求。二、树脂贴装工艺以导电银浆实现芯片固定树脂贴装工艺原理树脂贴装通常采用导电银浆作为连接材料在模具封装过程中贴片设备通过真空吸盘从紫外线胶带上拾取合格芯片然后将芯片精准放置于引线框架中心预先涂覆银浆的位置。随后通过高温固化使银浆形成稳定连接实现芯片与引线框架之间的机械固定和电气连接。树脂贴装可靠性问题由于树脂贴装依靠银浆形成连接因此贴装质量与银浆状态、固化过程以及界面结合情况有关。如果工艺控制不足可能出现银浆固化不充分芯片与银浆界面结合不足热循环过程中产生界面应力。推拉力测试验证方法针对树脂贴装芯片通常采用芯片剪切测试Die Shear Test测试过程中利用推刀对芯片侧面施加水平推力使芯片与贴装界面发生分离。测试设备记录最大剪切力失效位置断裂模式。通过芯片剪切测试可以评价银浆贴装质量芯片与框架结合强度批次工艺稳定性。三、共晶贴装工艺利用金属共晶形成高可靠连接共晶贴装工艺原理共晶贴装通常在氮气保护环境下进行通过升温控制使芯片与镀金框架之间发生金-硅共晶反应。共晶层形成后可以实现芯片与封装结构之间的连接。相比普通贴装方式共晶连接具有较低电阻较低热阻较好的热传导能力。因此适用于对可靠性要求较高的封装应用。共晶贴装可靠性问题共晶贴装过程中需要控制温度条件界面形成质量芯片与框架接触状态。如果共晶界面质量不足可能影响芯片固定强度热传递能力长期运行稳定性。推拉力测试验证方法针对共晶贴装结构可以通过芯片剪切测试来评价金-硅共晶界面结合强度芯片固定可靠性工艺一致性。通过测试后的失效分析可以判断失效发生位置例如芯片与连接层界面连接材料内部芯片本体。四、金片贴装工艺满足高功率芯片连接需求金片贴装工艺原理金片贴装是在芯片与框架之间加入金片通过摩擦作用促进芯片背面与框架形成金-硅共晶连接。该工艺同样需要在氮气保护环境下完成以减少金属氧化影响。由于金材料具有良好的导热性能因此该工艺通常应用于对热性能要求较高的芯片封装。金片贴装可靠性问题金片贴装过程中需要关注金片位置精度接触压力界面结合状态。如果贴装界面结合不足可能导致芯片连接强度下降局部区域未形成有效连接长期使用过程中出现界面失效。推拉力测试验证方法针对金片贴装结构同样可以采用芯片剪切测试通过测试芯片受到剪切载荷时的失效力值评价芯片与金片结合强度金片与框架连接可靠性贴装工艺稳定性。五、推拉力测试机如何验证芯片贴装可靠性不同贴装工艺虽然连接材料和实现方式不同但最终都需要验证芯片与封装载体之间的结合强度。半导体封装中的芯片尺寸通常较小测试过程中需要推拉力测试机具备微小力值测试能力高精度定位能力专用芯片剪切夹具稳定的数据采集能力。科准测控Alpha-W260自动推拉力测试机可针对半导体封装中的芯片贴装结构进行可靠性验证通过配置芯片剪切夹具实现Die Shear芯片剪切测试芯片贴装强度测试固晶工艺可靠性评价。测试过程中可获取最大失效力力-位移曲线失效位置断裂模式。帮助工程人员分析贴装工艺质量优化封装制造过程。以上就是科准测控小编为您介绍的半导体芯片贴装工艺以及推拉力测试机在芯片剪切测试中的应用。如果您有半导体封装测试、芯片剪切测试、Die Shear测试、推拉力测试机、微电子封装可靠性测试等需求欢迎联系我们获取专业技术支持。