近日一封装厂的小兄弟在做一款金线键合的产品时,由于Ball Shear过后在芯片的铝垫表面没有残金存在,被其终端客户质疑产品质量不合格,因此咨询我该如何进行调试才能在Ball Shear后留下残金!
起初我并没有在意这个问题,仅仅从参数优化角度向其提供了一些参考,但后来仔细一想,曾做了多年的Wire Bonding设备调试,在做金线产品时,的确经常听到金线Ball Shear后需要有残金的说法,但在实际调试、生产的品质监控中,主要关注的是Ball Shear力度,严谨一点的话会把金球拔掉看看IMC,貌似从来没关注过Ball Shear后铝垫是否会有残金存在。
为此我特地咨询了在国内一些大厂做工艺的朋友,他信誓旦旦的告诉我说金球焊接力的主要通过推力、IMC以及Cross section后的铝垫残留判断其键合性,Ball Shear后的残金只作为参考,不作为管控项。
通常了解到这里,这件事就算是有了答案,但转头一想,我们面对终端客户的时候,要说服他们,很多时候是需要让他们看到一些文件类的东西的,并不是简简单单的国内大厂是这么管控的就可以,证据呢?而那些大厂的管控又那么严格,怎么可能将其评定标准随意拿给别人看!于是我便在业界标准的大哥JEDEC中寻找突破,终于让我发现了它——JESD22-B116B(Wire Bond Shear Test Method)。
该文件对集成电路封装Wire Bond产品Ball Shear的作业方法、评判标准等项目做了相应介绍,Ball Shear后的模型做了以下分类:
Type1:Bond Lift
Bond Lift文中共给出了三种模型,前两种为不同键合线与芯片Bond Pad间的焊接,第三种为键合线与基板/引线框架之间的焊接,本文主要讨论键合线与芯片焊盘之间的焊接模式。其Ball Shear后的残留文中也给出了样本参考,Ball Shear后焊球脱离焊盘表面,且无任何剪切痕迹出现。
文中也明确指出遇到Bond Lift时需要检查焊接参数以及检查芯片焊盘表面是否存在异常,因此Bond Lift不可接受
Type2:Bond Shear
文中也给出了Type2中每种剪切模式下的实物参考图(如下图),其中Variation A与Variation B焊盘上无焊球金属残留,但焊盘上存在明显的球剪切痕迹;Variation C与Variation D焊盘上有焊球金属残留。
Type3:Cratering
文中给出的Type3的参考模型如下图,也就是我们常说的弹坑
Type4:Bond Pad Contact
对应参考图片如下图:
Type5:Shearing Skip
对应参考图片如下图:
Type6:Bond Pad Lift
关于键合线与芯片焊盘的参考图片如下图,也就是我们常说的peeling:
文中给出的六种Ball Shear模型中,除了Type2,其余均不可被接受,而Type2中的Variation A与Variation B则介绍了两种金/铝键合Ball Shear后焊盘上无金球残留的两种模式,与Type1 Bond Lift的主要区别为有明显的剪切痕迹,因此金/铝焊接的产品,Ball Shear后焊盘上可以没有残金,但必须存在明显的IMC剪切痕迹。