一顆芯片從晶圓制造完成后，還需要經(jīng)過切割、貼裝、鍵合、塑封等多個(gè)封裝環(huán)節(jié)，才能形成可以工作的半導(dǎo)體器件。其中，芯片貼裝就是把裸芯片固定到引線框架或封裝基板上，這一步不僅要保證芯片位置準(zhǔn)確，還要滿足電氣連接、散熱及長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性要求。

不同半導(dǎo)體產(chǎn)品對(duì)可靠性要求不同，因此行業(yè)中發(fā)展出了不同的貼裝方式。本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將圍繞半導(dǎo)體芯片貼裝工藝展開介紹，分析樹脂貼裝、共晶貼裝及金片貼裝的特點(diǎn)，并介紹推拉力測(cè)試機(jī)如何通過芯片剪切測(cè)試驗(yàn)證貼裝連接可靠性。

一、什么是芯片貼裝工藝？

芯片貼裝（Die Attach）是半導(dǎo)體封裝中的關(guān)鍵工序，主要作用是將裸芯片精準(zhǔn)固定到引線框架（Lead Frame）或封裝基板指定位置。

貼裝過程不僅需要保證芯片位置精度，同時(shí)需要形成穩(wěn)定的機(jī)械連接和良好的熱、電傳輸路徑。

根據(jù)連接材料和實(shí)現(xiàn)方式不同，目前半導(dǎo)體封裝中常見的貼裝工藝主要包括：

樹脂貼裝；

共晶貼裝；

金片貼裝。

不同工藝對(duì)應(yīng)不同的材料體系和應(yīng)用需求。

二、樹脂貼裝工藝：以導(dǎo)電銀漿實(shí)現(xiàn)芯片固定

1. 樹脂貼裝工藝原理

樹脂貼裝通常采用導(dǎo)電銀漿作為連接材料，在模具封裝過程中，貼片設(shè)備通過真空吸盤從紫外線膠帶上拾取合格芯片，然后將芯片精準(zhǔn)放置于引線框架中心預(yù)先涂覆銀漿的位置。隨后，通過高溫固化，使銀漿形成穩(wěn)定連接，實(shí)現(xiàn)芯片與引線框架之間的機(jī)械固定和電氣連接。

2. 樹脂貼裝可靠性問題

由于樹脂貼裝依靠銀漿形成連接，因此貼裝質(zhì)量與銀漿狀態(tài)、固化過程以及界面結(jié)合情況有關(guān)。如果工藝控制不足，可能出現(xiàn)：

銀漿固化不充分；

芯片與銀漿界面結(jié)合不足；

熱循環(huán)過程中產(chǎn)生界面應(yīng)力。

3. 推拉力測(cè)試驗(yàn)證方法

針對(duì)樹脂貼裝芯片，通常采用芯片剪切測(cè)試（Die Shear Test）

測(cè)試過程中，利用推刀對(duì)芯片側(cè)面施加水平推力，使芯片與貼裝界面發(fā)生分離。

測(cè)試設(shè)備記錄：

最大剪切力；

失效位置；

斷裂模式。

通過芯片剪切測(cè)試，可以評(píng)價(jià)：

銀漿貼裝質(zhì)量；

芯片與框架結(jié)合強(qiáng)度；

批次工藝穩(wěn)定性。

三、共晶貼裝工藝：利用金屬共晶形成高可靠連接

1. 共晶貼裝工藝原理

共晶貼裝通常在氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境下進(jìn)行，通過升溫控制，使芯片與鍍金框架之間發(fā)生金-硅共晶反應(yīng)。共晶層形成后，可以實(shí)現(xiàn)芯片與封裝結(jié)構(gòu)之間的連接。相比普通貼裝方式，共晶連接具有：

較低電阻；

較低熱阻；

較好的熱傳導(dǎo)能力。

因此適用于對(duì)可靠性要求較高的封裝應(yīng)用。

2. 共晶貼裝可靠性問題

共晶貼裝過程中，需要控制：

溫度條件；

界面形成質(zhì)量；

芯片與框架接觸狀態(tài)。

如果共晶界面質(zhì)量不足，可能影響：

芯片固定強(qiáng)度；

熱傳遞能力；

長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。

3. 推拉力測(cè)試驗(yàn)證方法

針對(duì)共晶貼裝結(jié)構(gòu)，可以通過芯片剪切測(cè)試來評(píng)價(jià)：

金-硅共晶界面結(jié)合強(qiáng)度；

芯片固定可靠性；

工藝一致性。

通過測(cè)試后的失效分析，可以判斷失效發(fā)生位置，例如：

芯片與連接層界面；

連接材料內(nèi)部；

芯片本體。

四、金片貼裝工藝：滿足高功率芯片連接需求

1. 金片貼裝工藝原理

金片貼裝是在芯片與框架之間加入金片，通過摩擦作用促進(jìn)芯片背面與框架形成金-硅共晶連接。該工藝同樣需要在氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境下完成，以減少金屬氧化影響。由于金材料具有良好的導(dǎo)熱性能，因此該工藝通常應(yīng)用于對(duì)熱性能要求較高的芯片封裝。

2. 金片貼裝可靠性問題

金片貼裝過程中，需要關(guān)注：

金片位置精度；

接觸壓力；

界面結(jié)合狀態(tài)。

如果貼裝界面結(jié)合不足，可能導(dǎo)致：

芯片連接強(qiáng)度下降；

局部區(qū)域未形成有效連接；

長(zhǎng)期使用過程中出現(xiàn)界面失效。

3. 推拉力測(cè)試驗(yàn)證方法

針對(duì)金片貼裝結(jié)構(gòu)，同樣可以采用芯片剪切測(cè)試，通過測(cè)試芯片受到剪切載荷時(shí)的失效力值，評(píng)價(jià)：

芯片與金片結(jié)合強(qiáng)度；

金片與框架連接可靠性；

貼裝工藝穩(wěn)定性。

五、推拉力測(cè)試機(jī)如何驗(yàn)證芯片貼裝可靠性？

不同貼裝工藝雖然連接材料和實(shí)現(xiàn)方式不同，但最終都需要驗(yàn)證芯片與封裝載體之間的結(jié)合強(qiáng)度。半導(dǎo)體封裝中的芯片尺寸通常較小，測(cè)試過程中需要推拉力測(cè)試機(jī)具備：

微小力值測(cè)試能力；

高精度定位能力；

專用芯片剪切夾具；

穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集能力。

科準(zhǔn)測(cè)控Alpha-W260自動(dòng)推拉力測(cè)試機(jī)可針對(duì)半導(dǎo)體封裝中的芯片貼裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性驗(yàn)證，通過配置芯片剪切夾具，實(shí)現(xiàn)：

Die Shear芯片剪切測(cè)試；

芯片貼裝強(qiáng)度測(cè)試；

固晶工藝可靠性評(píng)價(jià)。

測(cè)試過程中可獲取：

最大失效力；

力-位移曲線；

失效位置；

斷裂模式。

幫助工程人員分析貼裝工藝質(zhì)量，優(yōu)化封裝制造過程。

以上就是科準(zhǔn)測(cè)控小編為您介紹的半導(dǎo)體芯片貼裝工藝以及推拉力測(cè)試機(jī)在芯片剪切測(cè)試中的應(yīng)用。如果您有半導(dǎo)體封裝測(cè)試、芯片剪切測(cè)試、Die Shear測(cè)試、推拉力測(cè)試機(jī)、微電子封裝可靠性測(cè)試等需求，歡迎聯(lián)系我們獲取專業(yè)技術(shù)支持。