在微組裝工藝中，化學鍍鎳鈀金（ENEPIG）工藝因其優異的抗“金脆”和“黑焊盤”性能，成為高可靠性電子封裝的關鍵技術。然而，其鍵合強度的長期可靠性仍需系統驗證。本文科準測控小編將基于Alpha W260推拉力測試機，結合破壞性力學測試與高溫加速試驗，對ENEPIG焊盤的金絲鍵合性能進行全面分析，為行業提供數據支撐和工藝優化方向。

一、測試原理與標準

1、鍵合強度測試原理

破壞性鍵合拉力測試：通過垂直拉伸鍵合絲至斷裂，評估鍵合絲與焊盤的結合強度（單位：cN）。

第一鍵合點剪切力測試：水平剪切第一鍵合點（球焊點），量化焊盤與金球的界面強度（單位：cN）。

元素擴散分析：通過高溫加速試驗（300℃烘焙），利用SEM/EDS檢測Ni、Cu等元素的擴散深度，評估長期可靠性。

2、參考標準

MIL-STD-883H：微電子器件鍵合強度測試方法。

IPC-J-STD-002D：焊接電氣和電子元件引線的可焊性測試。

DOD-STD-2000-1B：鍍金層厚度與焊接工藝規范。

二、測試設備與材料

1、儀器設備

Alpha W260推拉力測試機

多軸運動控制：X/Y/Z三軸精密定位

智能測試軟件：支持自動測試、數據統計和CPK分析

儀器配備專用鍵合拉力測試夾具，可實現對鍵合線的非破壞性和破壞性測試。

高精度光學定位系統，確保測試位置準確性。

輔助設備：等離子清洗機、高溫烘箱、SEM/EDS分析儀。

2、測試材料

基板類型：

ENEPIG基板：Ni（5μm）/Pd（0.1μm）/Au（0.03μm）。

ENIG基板（對比組）：Ni（5μm）/Au（1μm）。

鍵合絲：直徑25μm高純金絲（純度≥99.99%）。

三、測試流程

步驟一、樣品制備

1、鍵合工藝：

使用全自動鍵合機，參數統一（超聲功率40kHz、壓力0.5N、時間20ms）。

每類基板鍵合50根金絲，確保弧度與長度一致。

2、加速老化試驗：

分組烘焙：300℃/1h、300℃/8h，模擬長期高溫服役環境。

步驟二、力學性能測試

1、破壞性拉力測試：

測試點：鍵合絲弧頂（圖2）。

速度：0.5mm/s，記錄斷裂力及失效模式（頸縮或界面脫落）。

第一鍵合點剪切力測試：

剪切工具：50μm寬平頭刀片，速度100μm/s。

記錄剪切力及焊盤金殘留面積（圖7）。

步驟三、失效分析

切片與SEM/EDS：

垂直切割鍵合點，拋光后觀察界面形貌。

掃描Ni、Cu元素擴散路徑（圖10-14）。

粗糙度檢測：白光干涉儀測量焊盤表面Ra值。

步驟四、結果與討論

1、力學數據對比

2、可靠性結論

ENEPIG鍵合強度：初始剪切力略低于ENIG，但高溫擴散后強度提升（Ni擴散增強界面結合）。

長期可靠性：Ni/Cu擴散深度可控（<10μm），無分層風險，滿足高可靠需求。

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審核編輯 黃宇