楔形鍵合剪切測試：當粗線徑遇上高功率的精準評估

在半導體封裝領域，隨著器件朝著小型化與高功率兩個截然不同的方向發展，測試方法也需“因地制宜”。當球形鍵合的節距已突破50微米極限，面臨測試空間日益狹小的挑戰時，在另一個維度——以功率器件為代表的領域，線徑超過100μm（4mil）的粗鋁絲楔形鍵合正成為主流。今天，跟隨科準測控小編一起來了解粗線徑鋁絲楔形鍵合的質量評估，以及為何剪切測試在這里成為了不可替代的利器。

一、功率器件楔形鍵合的“剪切優勢”

剪切測試在粗線徑楔形鍵合中的優勢在于工藝與力學的雙重特性：

1. 優化的鍵合形態：功率器件中的鋁絲鍵合通常使用帶平行槽或V形槽的劈刀完成，并形成弧高較高的鍵合點。這種結構為剪切工具的介入提供了理想的操作空間和穩定的受力面。

2. 卓越的敏感性：一個工藝良好的粗鋁絲楔形鍵合點，其剪切力值通常是拉力值的2到4倍（具體倍數取決于鍵合的長度）。這意味著剪切測試對鍵合機參數（如壓力、超聲功率）的微小變化反應更為靈敏，能更早、更顯著地揭示工藝波動，為高精度工藝控制提供有力依據。

3. 標準化的強度定義：與球形鍵合通過“焊球面積”計算剪切強度不同，楔形鍵合采用更貼合其幾何特征的公式：

SS（wedge bond）=（SF/LW）

式中，SF單位為gf；W是界面寬度；L是鍵合點長度。兩者通常以mil為單位。這種基于實際接觸界面面積（矩形區域）的計算方式，使得不同線徑、不同鍵合尺寸、甚至不同冶金特性的楔形鍵合點之間，具備了科學、公平的質量對比基礎。

二、應用示例：從理論到實踐的量化

理論需要數據的支撐。例如，一根線徑為250μm的鋁絲，若其楔形鍵合滿足：界面完全焊接、形變20%、底部長度達750μm，那么其預期的剪切力可達到約1.6 kgf。通過上述公式計算，其單位面積的剪切強度約為4.4 gf/mil2，這為實際生產中的質量驗收提供了明確的參考基準。當然，優質工藝下的實測數據通常會更優。

三、薄帶線與先進封裝中的剪切測試應用

剪切測試的適用性并不局限于圓形粗線。對于高度在12μm及以上的薄帶線鍵合，同樣可以成功地進行剪切測試，只需在計算中將其接觸區域修正為矩形即可。此外，剪切測試技術早已拓展至更廣闊的先進封裝領域：

晶圓級TAB（載帶自動鍵合）：用于測試凸點的完整性，以及引線端與凸點間的鍵合強度。

倒裝芯片：常用于評估焊料凸點的機械強度。

這些應用共享著同一核心邏輯：當鍵合結構能夠提供一個穩定、可接觸的側面供剪切工具施力時，剪切測試便是評估其界面結合可靠性的高效方法。

四、科準測控：賦能精準的功率封裝測試

寬范圍力值測試系統：我們的設備可精準覆蓋從幾克力到數公斤力的寬范圍測試，既能應對超細間距的微小鍵合點，也能滿足功率器件粗線徑鍵合的高強度測試需求。

專用夾具與工具：針對楔形鍵合、薄帶線鍵合的特殊幾何形狀，提供經過優化的剪切工具與固定夾具，確保測試的準確性與可重復性。

標準化數據分析軟件：內置符合行業標準的計算公式（如楔形鍵合剪切強度公式），可自動計算并導出標準化強度報告，實現跨批次、跨工藝的精準質量對比與管控。

在半導體封裝的世界里，沒有“一刀切”的測試方案。從功率器件的可靠運行，到先進封裝的品質保證，精準的力學測試都是背后不可或缺的基石。面對從細線距到粗線徑，從球形到楔形、帶形的多樣化測試需求，科準測控以專業、可靠的測試儀器與解決方案，匹配用戶的測試方法與產品特性，助力業界不斷突破功率與可靠的邊界。