芯片贴装工艺有哪些？如何用推拉力测试方法验证可靠性？

一颗芯片从晶圆制造完成后，还需要经过切割、贴装、键合、塑封等多个封装环节，才能形成可以工作的半导体器件。其中，芯片贴装就是把裸芯片固定到引线框架或封装基板上，这一步不仅要保证芯片位置准确，还要满足电气连接、散热及长期运行稳定性要求。

不同半导体产品对可靠性要求不同，因此行业中发展出了不同的贴装方式。本文科准测控小编将围绕半导体芯片贴装工艺展开介绍，分析树脂贴装、共晶贴装及金片贴装的特点，并介绍推拉力测试机如何通过芯片剪切测试验证贴装连接可靠性。

一、什么是芯片贴装工艺？

芯片贴装（Die Attach）是半导体封装中的关键工序，主要作用是将裸芯片精准固定到引线框架（Lead Frame）或封装基板指定位置。

贴装过程不仅需要保证芯片位置精度，同时需要形成稳定的机械连接和良好的热、电传输路径。

根据连接材料和实现方式不同，目前半导体封装中常见的贴装工艺主要包括：

树脂贴装；

共晶贴装；

金片贴装。

不同工艺对应不同的材料体系和应用需求。

二、树脂贴装工艺：以导电银浆实现芯片固定

1. 树脂贴装工艺原理

树脂贴装通常采用导电银浆作为连接材料，在模具封装过程中，贴片设备通过真空吸盘从紫外线胶带上拾取合格芯片，然后将芯片精准放置于引线框架中心预先涂覆银浆的位置。随后，通过高温固化，使银浆形成稳定连接，实现芯片与引线框架之间的机械固定和电气连接。

2. 树脂贴装可靠性问题

由于树脂贴装依靠银浆形成连接，因此贴装质量与银浆状态、固化过程以及界面结合情况有关。如果工艺控制不足，可能出现：

银浆固化不充分；

芯片与银浆界面结合不足；

热循环过程中产生界面应力。

3. 推拉力测试验证方法

针对树脂贴装芯片，通常采用芯片剪切测试（Die Shear Test）

测试过程中，利用推刀对芯片侧面施加水平推力，使芯片与贴装界面发生分离。

测试设备记录：

最大剪切力；

失效位置；

断裂模式。

通过芯片剪切测试，可以评价：

银浆贴装质量；

芯片与框架结合强度；

批次工艺稳定性。

三、共晶贴装工艺：利用金属共晶形成高可靠连接

1. 共晶贴装工艺原理

共晶贴装通常在氮气保护环境下进行，通过升温控制，使芯片与镀金框架之间发生金-硅共晶反应。共晶层形成后，可以实现芯片与封装结构之间的连接。相比普通贴装方式，共晶连接具有：

较低电阻；

较低热阻；

较好的热传导能力。

因此适用于对可靠性要求较高的封装应用。

2. 共晶贴装可靠性问题

共晶贴装过程中，需要控制：

温度条件；

界面形成质量；

芯片与框架接触状态。

如果共晶界面质量不足，可能影响：

芯片固定强度；

热传递能力；

长期运行稳定性。

3. 推拉力测试验证方法

针对共晶贴装结构，可以通过芯片剪切测试来评价：

金-硅共晶界面结合强度；

芯片固定可靠性；

工艺一致性。

通过测试后的失效分析，可以判断失效发生位置，例如：

芯片与连接层界面；

连接材料内部；

芯片本体。

四、金片贴装工艺：满足高功率芯片连接需求

1. 金片贴装工艺原理

金片贴装是在芯片与框架之间加入金片，通过摩擦作用促进芯片背面与框架形成金-硅共晶连接。该工艺同样需要在氮气保护环境下完成，以减少金属氧化影响。由于金材料具有良好的导热性能，因此该工艺通常应用于对热性能要求较高的芯片封装。

2. 金片贴装可靠性问题

金片贴装过程中，需要关注：

金片位置精度；

接触压力；

界面结合状态。

如果贴装界面结合不足，可能导致：

芯片连接强度下降；

局部区域未形成有效连接；

长期使用过程中出现界面失效。

3. 推拉力测试验证方法

针对金片贴装结构，同样可以采用芯片剪切测试，通过测试芯片受到剪切载荷时的失效力值，评价：

芯片与金片结合强度；

金片与框架连接可靠性；

贴装工艺稳定性。

五、推拉力测试机如何验证芯片贴装可靠性？

不同贴装工艺虽然连接材料和实现方式不同，但最终都需要验证芯片与封装载体之间的结合强度。半导体封装中的芯片尺寸通常较小，测试过程中需要推拉力测试机具备：

微小力值测试能力；

高精度定位能力；

专用芯片剪切夹具；

稳定的数据采集能力。

科准测控Alpha-W260自动推拉力测试机可针对半导体封装中的芯片贴装结构进行可靠性验证，通过配置芯片剪切夹具，实现：

Die Shear芯片剪切测试；

芯片贴装强度测试；

固晶工艺可靠性评价。

测试过程中可获取：

最大失效力；

力-位移曲线；

失效位置；

断裂模式。

帮助工程人员分析贴装工艺质量，优化封装制造过程。

以上就是科准测控小编为您介绍的半导体芯片贴装工艺以及推拉力测试机在芯片剪切测试中的应用。如果您有半导体封装测试、芯片剪切测试、Die Shear测试、推拉力测试机、微电子封装可靠性测试等需求，欢迎联系我们获取专业技术支持。