最近，科準(zhǔn)測控接到一項(xiàng)光模塊鍵合絲拉力的測試需求。客戶需要對光模塊內(nèi)部已經(jīng)完成鍵合的鍵合絲進(jìn)行力學(xué)測試，通過測量鍵合絲斷裂或鍵合位置失效時(shí)的拉力值，評(píng)價(jià)鍵合絲的鍵合強(qiáng)度及封裝連接質(zhì)量。
在光模塊封裝中，鍵合絲主要用于芯片與焊盤、基板等位置之間的電氣互連。由于鍵合絲直徑較小，鍵合區(qū)域也比較精細(xì)，如果鍵合工藝控制不穩(wěn)定，可能出現(xiàn)連接強(qiáng)度不足、鍵合絲脫離等問題。因此，通過Wire Pull鍵合絲拉力測試檢測其機(jī)械連接強(qiáng)度，是評(píng)價(jià)鍵合絲鍵合質(zhì)量的重要方法之一。
那么，怎么判斷光模塊里面的鍵合絲到底焊得牢不牢？拉力試驗(yàn)機(jī)應(yīng)該怎么測？本文科準(zhǔn)測控小編將從測試原理、測試標(biāo)準(zhǔn)、測試設(shè)備及測試步驟方面進(jìn)行介紹。
一、測試原理
測試時(shí)，將微型拉鉤移動(dòng)至待測鍵合絲線弧下方，并按照規(guī)定方向施加載荷，直至鍵合絲斷裂或鍵合位置發(fā)生失效。設(shè)備記錄測試過程中的最大拉力值，并結(jié)合鍵合絲最終的斷裂或脫離位置，對其鍵合強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
二、測試標(biāo)準(zhǔn)
光模塊鍵合絲拉力測試可參考：
MIL-STD-883 Method 2011——Bond Strength (Destructive Bond Pull Test)
實(shí)際測試時(shí)，應(yīng)根據(jù)光模塊結(jié)構(gòu)、鍵合絲直徑、線弧形態(tài)以及產(chǎn)品技術(shù)要求，確定拉鉤位置、加載方式及合格判定要求。
需要注意的是，不同產(chǎn)品的鍵合絲直徑、鍵合結(jié)構(gòu)及應(yīng)用要求不同，具體合格力值應(yīng)按照相應(yīng)產(chǎn)品規(guī)范、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或客戶技術(shù)要求確定，不能僅通過一個(gè)固定力值進(jìn)行統(tǒng)一判定。
三、測試設(shè)備
本次測試采用科準(zhǔn)測控Alpha-W260推拉力測試機(jī)。
光模塊內(nèi)部鍵合絲尺寸較小，而且周圍通常分布有芯片、焊盤及其他微小結(jié)構(gòu)，因此在測試過程中，需要準(zhǔn)確找到目標(biāo)鍵合絲，并將微型拉鉤移動(dòng)至規(guī)定位置。
Alpha-W260推拉力測試機(jī)可配合顯微觀察系統(tǒng)、微型拉鉤及樣品夾具進(jìn)行測試。通過顯微觀察定位目標(biāo)鍵合絲，調(diào)整拉鉤與鍵合絲之間的相對位置，再按照設(shè)定條件進(jìn)行加載。
測試過程中可采集對應(yīng)的力值、位移及力—位移曲線，并記錄每個(gè)測試點(diǎn)的最大拉力。
對于同一光模塊上的多根鍵合絲，還可在統(tǒng)一測試條件下依次進(jìn)行檢測，對不同位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和比較。
四、測試步驟
1. 準(zhǔn)備樣品
準(zhǔn)備已經(jīng)完成鍵合絲鍵合的光模塊樣品，確認(rèn)待測鍵合絲位置，并檢查鍵合絲是否存在明顯變形、損傷等情況。
2. 固定光模塊
根據(jù)樣品尺寸選擇相應(yīng)夾具，將光模塊穩(wěn)定固定在Alpha-W260推拉力測試機(jī)的測試平臺(tái)上，避免測試過程中樣品發(fā)生移動(dòng)。
3. 定位待測鍵合絲
通過顯微觀察系統(tǒng)找到目標(biāo)鍵合絲，觀察鍵合絲線弧以及兩端鍵合位置，并調(diào)整測試平臺(tái)，使其處于合適的測試區(qū)域。
4. 放置微型拉鉤
根據(jù)鍵合絲尺寸選擇合適的微型拉鉤，將拉鉤緩慢移動(dòng)至鍵合絲線弧下方規(guī)定位置。
調(diào)整過程中應(yīng)避免拉鉤提前觸碰鍵合絲，同時(shí)防止與周圍其他鍵合絲、芯片或器件發(fā)生干涉。
5. 設(shè)置測試參數(shù)
根據(jù)測試要求設(shè)置測試速度、測試行程、觸發(fā)條件及停止條件等參數(shù)，并選擇與預(yù)期力值相匹配的測試量程。
6. 開始拉力測試
啟動(dòng)Alpha-W260推拉力測試機(jī)，微型拉鉤按照設(shè)定條件向上移動(dòng)，對鍵合絲持續(xù)施加載荷。
隨著載荷增加，鍵合絲最終發(fā)生斷裂或鍵合位置脫離，設(shè)備實(shí)時(shí)記錄整個(gè)過程中的力值和位移變化。
7. 分析測試結(jié)果
測試完成后，記錄最大拉力值、測試位移及力—位移曲線，并通過顯微觀察確認(rèn)最終失效位置。除了比較不同鍵合絲的力值，還需要關(guān)注鍵合絲本體斷裂、頸部斷裂、鍵合位置脫離等失效形式。對于批量測試，可對多個(gè)測試點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用于評(píng)價(jià)鍵合絲鍵合工藝的一致性。
以上就是科準(zhǔn)測控小編為您介紹的光模塊鍵合絲拉力測試方法。在實(shí)際檢測過程中，除了最大拉力值，還需要結(jié)合鍵合絲直徑、線弧結(jié)構(gòu)、拉鉤位置以及最終失效狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)鍵合絲鍵合質(zhì)量。
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