如何用推拉力測(cè)試機(jī)檢測(cè)層壓基板引線鍵合質(zhì)量？解決焊盤(pán)支撐難題

層壓基板是一種由玻璃纖維布和樹(shù)脂等材料壓制而成的復(fù)合板，與常見(jiàn)的印制電路板（PCB）結(jié)構(gòu)類(lèi)似。相比傳統(tǒng)的陶瓷基板或金屬引線框架，層壓基板具有成本低、設(shè)計(jì)靈活、適合多層布線等優(yōu)勢(shì)，因此在許多封裝形式中被廣泛采用。

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本文科準(zhǔn)測(cè)控小編就從鍵合過(guò)程、技術(shù)難點(diǎn)、參數(shù)影響，以及如何通過(guò)推拉力測(cè)試機(jī)對(duì)層壓基板上的引線鍵合質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)等幾個(gè)方面，為您詳細(xì)介紹關(guān)于層壓基板引線鍵合的相關(guān)知識(shí)。

一、層壓基板鍵合過(guò)程

典型的引線鍵合過(guò)程包括以下步驟：

1. 通過(guò)電子放電燒球，在引線末端形成一個(gè)微小的金球（FAB，F(xiàn)ree Air Ball）

2. 瓷嘴攜帶金球移動(dòng)到鍵合焊盤(pán)上方

3. 瓷嘴施加垂直鍵合力，同時(shí)輸出超聲振動(dòng)，使金球與焊盤(pán)之間產(chǎn)生摩擦與塑性變形

4. 在機(jī)械能和超聲能的共同作用下，金球與焊盤(pán)界面處形成金屬鍵合

5. 瓷嘴抬起并牽引引線，在第二點(diǎn)完成鍵合后拉斷引線

二、技術(shù)難點(diǎn)

由于層壓基板剛度較低，容易變形，而且在實(shí)際封裝設(shè)計(jì)中，鍵合焊盤(pán)下方往往只有部分支撐。例如，焊盤(pán)靠近通孔、腔體邊緣或基板懸空區(qū)域時(shí)，底部一側(cè)有支撐，另一側(cè)則處于懸空狀態(tài)。

這種非對(duì)稱(chēng)的支撐條件，給層壓基板上的引線鍵合帶來(lái)兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：

1. 應(yīng)力不平衡

當(dāng)瓷嘴下壓并振動(dòng)時(shí)，有支撐的一側(cè)可以有效地傳遞和耗散能量，而無(wú)支撐的一側(cè)則會(huì)發(fā)生較大的變形。結(jié)果是：焊球與焊盤(pán)之間的界面壓力分布不均勻——一側(cè)壓得緊，另一側(cè)壓不實(shí)。

2. 焊盤(pán)傾斜

應(yīng)力不平衡的直接后果是焊盤(pán)發(fā)生微小的傾斜。這種傾斜雖然肉眼無(wú)法察覺(jué)，但在微觀尺度上足以影響鍵合質(zhì)量。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)出現(xiàn)局部未鍵合區(qū)域，即焊球的一部分根本沒(méi)有與焊盤(pán)形成真正的金屬結(jié)合。

三、影響鍵合質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)

研究表明，以下幾個(gè)參數(shù)對(duì)層壓基板引線鍵合的質(zhì)量有顯著影響：

1. 鍵合力

鍵合力是瓷嘴向下施加的垂直壓力。適當(dāng)?shù)卦龃箧I合力，可以降低焊盤(pán)兩側(cè)的應(yīng)力不平衡度，使界面結(jié)合更均勻。但是，過(guò)大的鍵合力會(huì)導(dǎo)致焊盤(pán)過(guò)度變形，甚至損傷下方的基板結(jié)構(gòu)，反而降低鍵合強(qiáng)度。

2. 超聲頻率

超聲頻率影響界面處的摩擦行為和應(yīng)力波的傳遞特性。研究發(fā)現(xiàn)，頻率的變化對(duì)焊盤(pán)傾斜程度影響不大，但會(huì)輕微改變應(yīng)力不平衡狀態(tài)。在較高的頻率下，瓷嘴的水平加速度增大，可能在不平衡的焊盤(pán)上產(chǎn)生更大的慣性力。

3. 層壓基板材料的面外模量

面外模量是指材料在垂直于板面方向上的剛度。研究明確指出：面外模量越高，鍵合過(guò)程中焊盤(pán)的傾斜度越小。因此，有必要選用具有高面外模量的層壓基板材料來(lái)改善鍵合質(zhì)量。

四、推拉力測(cè)試機(jī)在層壓基板引線鍵合中的應(yīng)用

對(duì)于層壓基板上部分支撐的結(jié)構(gòu)，剪切測(cè)試可以揭示因應(yīng)力不平衡導(dǎo)致的“一側(cè)強(qiáng)、一側(cè)弱”的不均勻鍵合。引線拉力測(cè)試也是一種常用方法，通過(guò)鉤住引線向上拉伸測(cè)量拉力值，來(lái)評(píng)估第二點(diǎn)鍵合質(zhì)量或引線本身的強(qiáng)度。

推拉力測(cè)試機(jī)的應(yīng)用貫穿層壓基板引線鍵合工藝全流程：開(kāi)發(fā)階段，配合DOE實(shí)驗(yàn)量化不同鍵合力、超聲頻率、基板材料下的剪切強(qiáng)度，幫助工程師找到最優(yōu)工藝窗口；量產(chǎn)監(jiān)控階段，通過(guò)抽樣測(cè)試及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝偏移，防止批量性缺陷流出；失效分析階段，通過(guò)剪切測(cè)試的斷裂模式輔助判斷失效根本原因。科準(zhǔn)Alpha-W260推拉力測(cè)試機(jī)以高精度力傳感器和精密運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)ξ⑿》庋b結(jié)構(gòu)（如焊球、引線、芯片等）施加可控的推力或拉力，并實(shí)時(shí)記錄力值變化曲線。

以上就是科準(zhǔn)測(cè)控小編為您介紹的關(guān)于層壓基板引線鍵合的相關(guān)知識(shí)，希望對(duì)您有幫助。如果您還有關(guān)于層壓基板引線鍵合推拉力測(cè)試機(jī)、焊球剪切測(cè)試、引線拉力測(cè)試、部分支撐焊盤(pán)鍵合強(qiáng)度檢測(cè)等方面的疑問(wèn)與需求，您可以通過(guò)私信或留言與我聯(lián)系，科準(zhǔn)測(cè)控的技術(shù)團(tuán)隊(duì)將為您提供專(zhuān)業(yè)解決方案。