【導讀】鍵合線廣泛應用於電子設備

、半導體產業和微電子領域。它能夠將集成電路（IC）中的裸片與其他電子元器件（如晶體管和電阻器）進行連接。鍵合線可在芯片的鍵合焊盤與封裝基板或另一塊芯片的相應焊盤之間建立電氣連接。 

鍵合線廣泛應用於電子設備、半導體產業和微電子領域。它能夠將集成電路（IC）中的裸片與其他電子元器件（如晶體管和電阻器）進行連接。鍵合線可在芯片的鍵合焊盤與封裝基板或另一塊芯片的相應焊盤之間建立電氣連接。 

半導體和電子設備製造市場正在持續擴展其版圖。據《財富商業洞察》最近發布的一份報告中預測，到 2032 年
，半導體市場預計將突破 20625.9 億yi美mei元yuan大da關guan。隨sui著zhe市shi場chang需xu求qiu的de不bu斷duan攀pan升sheng，鍵jian合he線xian測ce試shi的de重zhong要yao性xing亦yi隨sui之zhi日ri益yi凸tu顯xian。這zhe些xie連lian接jie對dui於yu將jiang半ban導dao體ti裸luo片pian與yu封feng裝zhuang引yin線xian或huo基ji板ban相xiang連lian而er言yan起qi著zhe至zhi關guan重zhong要yao的de作zuo用yong。一yi旦dan這zhe些xie鍵jian合he工gong藝yi中zhong出chu現xian任ren何he缺que陷xian

，都dou可ke能neng引yin發fa諸zhu如ru開kai路lu或huo短duan路lu等deng問wen題ti，進jin而er對dui設she備bei的de整zheng體ti性xing能neng造zao成cheng嚴yan重zhong影ying響xiang。因yin此ci，進jin行xing鍵jian合he線xian測ce試shi，不bu僅jin是shi為wei了le確que保bao產chan品pin的de可ke靠kao性xing和he降jiang低di生sheng產chan成cheng本ben
，更geng是shi為wei了le確que保bao產chan品pin能neng夠gou符fu合he行xing業ye標biao準zhun。

以下是影響鍵合線效果的一些常見缺陷： 

• 導線下垂：當導線受到張力時發生拉伸或下垂，就會導致接觸不良
  ，進而影響電氣性能。

• 導線偏移：這是指在鍵合過程中導線發生橫向移動
  ，從而導致錯位，進而造成連接不可靠。

• 形成引線環：若導線出現意外多餘的部分
  ，就可能會形成環狀
  ，這不僅會損害鍵合的質量
  ，還會對設備的功能造成不利影響。

• 導線短路：這是一種極為嚴重的缺陷，具體表現為兩根導線之間發生了意外的電氣接觸
  ，進而可能引發電路故障，甚至導致整個設備的完全失效。

• 導線開路：這是指本應與焊盤形成電氣連接的導線發生了斷開，從而使得電路無法形成閉合回路
  ，進而對設備的正常功能造成影響。

測試方法概述

測試鍵合線缺陷時
，最廣泛采用的方法包括使用自動 X 射線檢測技術 (AXI) 進行光學/X 射線檢測
，以及借助自動測試設備 (ATE) 進行電氣測試。 

AXI 技術通過使用 X 射線的穿透能力
，能夠捕捉到鍵合線的精細圖像

，從而有效檢測出如異物
、空隙和密封不良等隱蔽缺陷。該方法屬於非破壞性檢測

，非常適合檢測複雜的組件。不過，其檢測過程相對緩慢、成本也較高
，而且存在輻射安全隱患。

另一方麵
，ATE通過對鍵合線的電氣特性進行測試，能夠準確識別出諸如開路
、短路以及性能衰退等問題。該方法具有速度快、一致性強以及可編程等優點，是在大批量生產環境中應用的理想選擇，但其可能無法有效檢測出結構和機械方麵的缺陷。

除chu了le電dian氣qi測ce試shi和he光guang學xue檢jian測ce手shou段duan外wai，還hai有you其qi他ta多duo種zhong技ji術shu可ke用yong於yu評ping估gu鍵jian合he線xian的de質zhi量liang。例li如ru，引yin線xian和he鍵jian合he的de拉la力li測ce試shi可ke以yi測ce量liang鍵jian合he線xian或huo帶dai狀zhuang鍵jian合he的de抗kang拉la強qiang度du，球qiu剪jian切qie測ce試shi可ke用yong於yu分fen析xi球qiu鍵jian合he的de強qiang度du，熱re循xun環huan測ce試shi通tong過guo使shi鍵jian合he線xian經jing曆li不bu同tong的de溫wen度du條tiao件jian來lai評ping估gu其qi耐nai久jiu性xing；而應力測試旨在評估鍵合線在長時間內承受熱應力和機械應力的能力。

電容測試作為一種新興的檢測手段，巧妙地利用了金屬表麵（例如鍵合線與金屬板，後者亦稱IC上方的傳感板）的耦合特性。在此配置下，IC的每一個引腳和鍵合線都被有效地轉換為電容器的導電板。這一方法使得用戶可以檢測到以往采用傳統 ATE 和 X 射線方法難以發現的缺陷
，比如鍵合線和內引線之間的 “近短路”現象
，以及導線的垂直下垂問題。此外，電容測試還能識別出錯誤的芯片和模塑化合物等潛在問題。

電容測試原理

caiyongdianrongouhefajiancejianhexianquexiandeyuanlixiangduijiandan。jutieryan
，zheyifangfashitongguogongxiangdianchang，erfeizhijiededianqilianjie，laizailianggedaotizhijianchuandidianneng。ruci，jibianzujianzhijianmeiyoutongguodaoxianshixianwulilianjie，yenengjinxingxinxitongxinhuoxinhaochuanshu。

這一概念可應用於鍵合線的測試中
，具體方法是測量兩個導電物體表麵之間的電容：一(yi)是(shi)鍵(jian)合(he)線(xian)區(qu)域(yu)上(shang)方(fang)的(de)電(dian)容(rong)結(jie)構(gou)

，二(er)是(shi)與(yu)鍵(jian)合(he)線(xian)相(xiang)關(guan)聯(lian)的(de)導(dao)電(dian)路(lu)徑(jing)。通(tong)過(guo)對(dui)這(zhe)兩(liang)個(ge)導(dao)電(dian)物(wu)體(ti)表(biao)麵(mian)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)容(rong)響(xiang)應(ying)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)，就(jiu)可(ke)以(yi)評(ping)估(gu)封(feng)裝(zhuang)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)內(nei)部(bu)鍵(jian)合(he)線(xian)的(de)狀(zhuang)況(kuang)及(ji)其(qi)位(wei)置(zhi)情(qing)況(kuang)。  

如圖 1 所示，非矢量測試增強探頭 (VTEP) 就是實現此類測試的一個實例。該探頭采用先進的電容和電感傳感技術，旨在檢測和測量印刷電路板（PCB）上shang各ge個ge元yuan器qi件jian以yi及ji板ban內nei互hu連lian的de電dian氣qi特te性xing。與yu傳chuan統tong測ce試shi方fang法fa相xiang比bi，此ci項xiang技ji術shu無wu需xu依yi賴lai詳xiang細xi的de輸shu入ru輸shu出chu矢shi量liang即ji可ke進jin行xing操cao作zuo，並bing具ju有you出chu色se的de信xin噪zao比bi。

圖 1：是德科技非矢量測試增強探頭 (VTEP)

如下圖 2 所示

，該解決方案采用了先進的電容和電感傳感技術，旨在檢測和測量鍵合線的電容值。具體操作流程為：通過保護引腳，將刺激信號注入到引線框架中，隨後該信號將會傳輸到鍵合線位置。當放大器觸及傳感器板（在本例中為電容結構）時，電路即刻閉合，並開始捕捉耦合響應。

圖 2：使用 VTEP 的四方扁平封裝 (QFP) 鍵合線測試裝置的橫截麵圖

通過采用這種方法，電氣結構測試儀 (EST) 能夠結合先進的電容和電感傳感技術，以及零件平均測試 (PAT) 統tong計ji算suan法fa
，從cong一yi係xi列lie已yi知zhi完wan好hao的de單dan元yuan中zhong學xue習xi並bing建jian立li基ji線xian鍵jian合he線xian測ce試shi。這zhe樣yang，用yong戶hu就jiu能neng準zhun確que的de識shi別bie出chu任ren何he偏pian離li正zheng常chang值zhi的de鍵jian合he線xian變bian化hua，例li如ru下xia圖tu 3 中測試儀所捕捉到的“近似短路”缺陷。

圖 3：使用 s8050 EST 檢測到的 '近似短路'缺陷，並在 X 射線下進行驗證

基於電容測試的優勢和局限性

電dian容rong測ce試shi方fang法fa在zai處chu理li周zhou邊bian引yin線xian排pai列lie的de封feng裝zhuang時shi尤you為wei高gao效xiao，原yuan因yin在zai於yu這zhe些xie引yin線xian均jun位wei於yu集ji成cheng電dian路lu的de同tong一yi側ce或huo周zhou圍wei，彼bi此ci緊jin密mi相xiang鄰lin。典dian型xing的de例li子zi包bao括kuo雙shuang列lie直zhi插cha式shi封feng裝zhuang（DIP）和四方扁平封裝（QFP）。在(zai)這(zhe)兩(liang)類(lei)封(feng)裝(zhuang)中(zhong)，所(suo)有(you)引(yin)線(xian)要(yao)麼(me)彼(bi)此(ci)相(xiang)鄰(lin)，要(yao)麼(me)環(huan)繞(rao)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)封(feng)裝(zhuang)的(de)周(zhou)邊(bian)。得(de)益(yi)於(yu)此(ci)種(zhong)設(she)計(ji)
，鍵(jian)合(he)線(xian)得(de)以(yi)通(tong)過(guo)單(dan)層(ceng)結(jie)構(gou)圍(wei)繞(rao)芯(xin)片(pian)布(bu)局(ju)
，而(er)不(bu)是(shi)相(xiang)互(hu)堆(dui)疊(die)。這(zhe)種(zhong)配(pei)置(zhi)使(shi)得(de)測(ce)量(liang)電(dian)容(rong)耦(ou)合(he)信(xin)號(hao)以(yi)確(que)定(ding)鍵(jian)合(he)線(xian)的(de)物(wu)理(li)位(wei)置(zhi)變(bian)得(de)相(xiang)對(dui)容(rong)易(yi)和(he)精(jing)確(que)。

然而，隨著技術的不斷進步以及集成電路複雜性的日益提升
，一係列更先進的封裝類型應運而生，其中包括球柵陣列 (BGA)，此類封裝涉及多層鍵合線的堆疊。如下圖 4 所示，由於鍵合線排列的複雜性顯著增加，所以這種先進的方法為測量電容耦合信號帶來了更多的挑戰。 

圖 4：球柵陣列 (BGA) 封裝俯視圖

電容耦合方法可能並不適用於這些先進的集成電路封裝類型。以BGA為例，其鍵合線焊盤是按照同心環的方式，即圍繞芯片也圍繞印刷電路板進行布局，由此產生了多層線路的堆疊。如圖 5 所示
，這種配置會影響電容耦合信號的強度和信噪比，進而使得測量電容耦合信號更具挑戰性。

圖 5：多條導線相互堆疊的 BGA 封裝橫截麵圖

因(yin)此(ci)，在(zai)選(xuan)擇(ze)電(dian)容(rong)耦(ou)合(he)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)之(zhi)前(qian)，對(dui)鍵(jian)合(he)線(xian)排(pai)列(lie)方(fang)式(shi)的(de)考(kao)量(liang)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。對(dui)於(yu)具(ju)有(you)複(fu)雜(za)鍵(jian)合(he)線(xian)排(pai)列(lie)的(de)先(xian)進(jin)封(feng)裝(zhuang)類(lei)型(xing)，可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)其(qi)他(ta)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)，進(jin)而(er)確(que)保(bao)測(ce)量(liang)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)以(yi)及(ji)缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。

革新鍵合線缺陷檢測技術，助推微電子行業前行

鍵jian合he線xian技ji術shu在zai微wei電dian子zi領ling域yu中zhong占zhan據ju著zhe舉ju足zu輕qing重zhong的de地di位wei，而er隨sui著zhe市shi場chang增zeng長chang預yu測ce的de急ji劇ju上shang升sheng，對dui於yu高gao效xiao測ce試shi方fang法fa的de需xu求qiu也ye愈yu發fa迫po切qie。盡jin管guan傳chuan統tong的de AXI 和 ATE xitongnengtigongyoujiazhidefenxijianjie

，dantamenyeyouhendadejuxianxing。zaijichengdianluzhong，huichuxianbutongleixingdejianhexianbianxingquexian，erzhenduizhexiequexian，yeyougezhongduiyingdexitongqujinxingchuli。 

ATE 係統可輕鬆檢測諸如開路

、短(duan)路(lu)和(he)缺(que)線(xian)等(deng)電(dian)氣(qi)缺(que)陷(xian)。這(zhe)使(shi)得(de)它(ta)們(men)成(cheng)為(wei)在(zai)高(gao)產(chan)量(liang)生(sheng)產(chan)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)理(li)想(xiang)選(xuan)擇(ze)。然(ran)而(er)
，這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)的(de)局(ju)限(xian)性(xing)在(zai)於(yu)
，它(ta)們(men)隻(zhi)能(neng)檢(jian)測(ce)電(dian)氣(qi)缺(que)陷(xian)，而(er)對(dui)於(yu)其(qi)他(ta)類(lei)型(xing)的(de)問(wen)題(ti)
，比(bi)如(ru)多(duo)餘(yu)或(huo)雜(za)散(san)的(de)導(dao)線(xian)、近似短路的下垂導線或擺動線等
，卻無能為力。因此，有可能出現這樣的情況：在 ATE 測試中，集成電路看似完全正常工作
，但實際上卻並非如此。

相比之下，AXI 可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)出(chu)所(suo)有(you)鍵(jian)合(he)線(xian)缺(que)陷(xian)。然(ran)而(er)
，這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)需(xu)要(yao)人(ren)工(gong)目(mu)視(shi)檢(jian)查(zha)，不(bu)僅(jin)費(fei)時(shi)耗(hao)力(li)，而(er)且(qie)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)人(ren)為(wei)因(yin)素(su)的(de)影(ying)響(xiang)而(er)導(dao)致(zhi)誤(wu)差(cha)。特(te)別(bie)是(shi)在(zai)高(gao)產(chan)量(liang)生(sheng)產(chan)環(huan)境(jing)下(xia)
，想(xiang)要(yao)對(dui)每(mei)一(yi)批(pi)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)封(feng)裝(zhuang)進(jin)行(xing)細(xi)致(zhi)的(de)篩(shai)查(zha)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)不(bu)切(qie)實(shi)際(ji)，因(yin)為(wei)這(zhe)會(hui)大(da)幅(fu)拖(tuo)慢(man)生(sheng)產(chan)節(jie)奏(zou)，造(zao)成(cheng)瓶(ping)頸(jing)。因(yin)此(ci)，在(zai)實(shi)際(ji)操(cao)作(zuo)中(zhong)往(wang)往(wang)隻(zhi)能(neng)隨(sui)機(ji)選(xuan)取(qu)少(shao)量(liang)樣(yang)品(pin)進(jin)行(xing)篩(shai)選(xuan)，這(zhe)無(wu)疑(yi)限(xian)製(zhi)了(le) AXI 在全麵缺陷檢測方麵的效能。

基於電容的測試技術成功應對了這兩項挑戰。這一先進技術能夠檢測到那些傳統 ATE 和 X 射線係統難以察覺的缺陷，例如鍵合線和內部引線之間的 “近似短路 ”以及垂直方向上的導線下垂問題。此外，它還能識別出芯片錯誤和模塑化合物問題等其他方麵的異常
，進而顯著提升了其診斷能力。

與 PAT 統計分析相結合時，這種檢測方式可以高效且輕鬆地檢測出電氣和非電氣缺陷，並能適應快速的生產節奏。

（來源：是德科技
，作者：是德科技產品經理 Shawn Lee）

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