Alpha W260推拉力測試機：車規銅線鍵合力學性能的“守護者”

隨著銅線鍵合工藝在汽車電子領域的快速普及，其高性價比、優異的導電/導熱性及力學強度成為替代金線的關鍵優勢。然而，銅線的氧化敏感性、工藝窗口窄及耐腐蝕性差等問題，對車規級可靠性提出了嚴峻挑戰。

本文科準測控小編將圍繞AEC-Q006標準，結合力學性能測試核心，解析銅線鍵合在車規驗證中的關鍵技術要點，并介紹Alpha W260推拉力測試機在可靠性評估中的關鍵作用。

一、銅線鍵合的力學性能優勢與挑戰

1. 力學性能優勢

銅線鍵合相較于傳統金線具有顯著力學優勢：

剪切力與拉力：銅線鍵合球的剪切力比金線高15%~25%，拉力值高10%~20%，抗塑封注塑沖彎能力更強。

導電/導熱性：銅的電阻率（1.68×10?? Ω·m）和熱導率（401 W/m·K）均優于金（電阻率2.44×10?? Ω·m，熱導率318 W/m·K）。

成本優勢：銅線成本僅為金線的1/10。

2. 可靠性挑戰

銅線的應用失效模式主要集中在力學性能退化：

鍵合界面分離：因銅硬度高，超聲鍵合工藝參數（能量、壓力）窗口窄，易導致鍵合不牢或芯片損傷。

IMC（金屬間化合物）過度生長：高溫下銅與鋁焊盤間的IMC生長速率快，降低鍵合點機械強度。

腐蝕失效：銅在潮濕環境中易氧化，塑封料中的氯離子會加速腐蝕，導致鍵合點斷裂。

二、測試相關標準

參考AEC-Q006的核心要求

三、檢測設備和工具

1、Alpha W260推拉力測試機

A、設備介紹

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域的專用動態測試儀器，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。根據測試需要更換相對應的測試模組,系統自動識別模組，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

步驟一、測試前準備

1、設備校準

確保Alpha W260已完成力傳感器校準（如0.1g~50kg量程）。

檢查測試探針（剪切刀片/拉力鉤）的磨損情況，必要時更換。

2、樣品固定

將待測芯片（已鍵合銅線）固定在測試臺，確保鍵合點與探針運動方向對齊。

使用真空吸附或機械夾具防止樣品位移。

3、參數設置

剪切測試參數：

剪切高度（Stand-off height）：鍵合球高度的1/4~1/3（通常5~10μm）。

剪切速度（Shear speed）：50~500μm/s（推薦100μm/s）。

剪切方向（Shear direction）：平行于鍵合界面（通常X/Y軸）。

4、拉力測試參數

鉤子位置（Hook position）：距離鍵合點頸部（Neck）10~20μm。

拉力角度（Pull angle）：90°（垂直向上）或60°（模擬封裝應力）。

拉力速度（Pull speed）：100~500μm/s（推薦200μm/s）。

步驟二、剪切力測試（Ball Shear Test）

1、測試步驟

定位鍵合球：

使用顯微鏡或CCD攝像頭精確定位鍵合球，確保剪切刀片接觸球體邊緣（非焊盤）。

執行剪切：

刀片以設定速度水平推進，直至鍵合球被剪切脫離焊盤（圖1）。

設備記錄最大剪切力（單位：gf或N）。

數據記錄：

保存力-位移曲線，分析失效模式（如界面剝離、球體碎裂）。

2、合格判定

銅線鍵合典型要求：

最小剪切力：≥50gf（25μm線徑）至≥150gf（50μm線徑）。

失效模式：鍵合球應留在焊盤上（若焊盤剝離則判定為工藝缺陷）。

步驟三、拉力測試（Wire Pull Test）

1、測試步驟

鉤子定位：

將拉力鉤置于鍵合線頸部（第一鍵合點）或尾端（第二鍵合點）。

施加拉力：

鉤子以設定速度垂直上拉，直至鍵合線斷裂或脫離（圖2）。

設備記錄最大拉力值（單位：gf或N）。

失效分析：

頸部斷裂（Neck break）：正常失效，說明鍵合強度足夠。

界面剝離（Lift-off）：鍵合工藝不良（超聲能量不足或污染）。

合格判定：

銅線鍵合典型要求：

最小拉力：≥5gf（25μm線徑）至≥15gf（50μm線徑）。

失效位置：80%以上應為頸部斷裂，若界面剝離率＞20%需優化工藝。

步驟四、測試后數據分析

1、數據統計

計算同一批次樣品的剪切力/拉力平均值、標準差和CPK（制程能力指數）。

對比AEC-Q006要求，確認是否通過車規驗證。

典型失效模式及對策

步驟五、測試報告輸出

包含以下內容：

測試樣品信息（批次號、線徑、鍵合工藝參數）。

剪切力/拉力分布圖及CPK分析。

失效模式統計與顯微照片（如SEM/光學顯微鏡）。

結論（是否符合AEC-Q006或客戶標準）。

以上就是小編介紹的有關于車規驗證對銅線的可靠性要求測試相關內容了，希望可以給大家帶來幫助！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、作業指導書，原理、怎么校準和使用方法視頻，推拉力測試儀操作規范、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，歡迎您關注我們，也可以給我們私信和留言，【科準測控】小編將持續為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領域應用中可能遇到的問題及解決方案。