WB 破坏性实验报告

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Test method Ⅱ (實驗方法 Ⅱ) 依據客戶需求材料選擇使用 方法之ㄧ
1.從金線站取一顆已打金線的產品。 2.準備氫氧化鈉 (16g NAOH +1公升去離子水) 3.將試管中晶體滴入1ml氫氧化鈉容液，置放於超音波清洗機內，清 洗設定為35分 4.鋁墊若出現彈坑火山口、裂痕或露出矽層則判定為不良
Test method Ⅲ(實驗方法 Ⅲ) 依據客戶需求材料選擇使用 方法之ㄧ
1.金線拉力測試後的產品 2.準備鹽酸(HCL)溶液15~20ml，置於加熱板上加熱，溫度 120± 10℃－加熱20± 5分鐘 3.之後將鹽酸倒掉，再取純水20~30ml，置於加熱板加熱清洗，溫 度80± 10℃－加熱15± 5分鐘 4.銲球被鹽酸侵蝕後，再以高倍顯微鏡檢驗鋁墊侵蝕結果 5.鋁墊若出現彈坑火山口、裂痕或露出矽層則判定為不良
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简述

判断一个焊点是否满足焊接质量要求的标准往往是通过破坏性 实验来获得焊点的强度,方法如下: 拉力測试方法，称为BPT (Bond Pull Test)
推力试验方法，称为BST (Bond Share Test)。
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简易流程图
Step1
用滴定王水或NaOH覆 蓋檢查的部位
Step2
經過數分鐘後球體會剥離 開鋁層，此時用清水去除 掉學藥劑
Step3
用顯微鏡 目視確認 Craterin g狀況
40X顯微鏡
Chec k Step
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＊不同金屬的銲接界面可靠度比較：
焊 接 界 面
Au-Au Al-Al Au-Ag Al-Ni Au-Al Cu-Au Cu-Ag Cu-Al Al-Ag
可靠度的等級
1 2 3 4 5 6 7 8 9 註：數字越小者表可靠度愈高
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异常图片

可分析出材料的特性及發生異常的原因後，再改善。
Bond too deep
The probe mark is too deep
5000 X
Al (~ 0.95 µm) FSG (~ 0.92 µm) FSG (~ 0.85 µm)
Al (~0.5 µm)
Ti (~ 0.07 µm) Al (~0.36 µm)
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IMC Growth for Au & Cu Wire
Au wire 500H
Cu wire 1000H
X10000 1.20um
• IMC Thickness> 2um
• IMC Thickness< 2um
實驗結果證明
金線：於打線後一天，就生成Au4Cl和Au2Cl厚達8um，打線後4天更是生 成Kirkendall Void ， 20天後生成約的金屬間化合物已超過2um 銅線：於一天候沒有生成任何化合物，16天後才生成非常薄的Cu/Al層， 128天之後僅生成約1um的金屬間化合物，且完全沒有Kirkendall Void生成

焊線採用金線，是因金線具有電導率大、耐腐蝕、韌性好等優點，所以廣泛的應用在集成 電路 ，但隨著高密度封裝的發展，同時微電子行業為降低成本、提高可靠性，必將尋求 工藝性能好、價格低廉的金屬材料來代替價格昂貴的金，眾多研究結果表明銅是金的最佳 替代品。
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焊线材质差异性分析
AU 價格高 導電性較低 優點 熱傳導係數較低 熱膨脹係數(CTE)14.2 Tensile Strength 抗張強度 每單位平方公厘最多220 金屬間化合物的生成快 缺點 不易氧化 硬度較低 CU 價格低 導電性較高 熱傳導係數高(39.4 kW/m2k) 熱膨脹係數(CTE)16.5 Tensile Strength 抗張強度 每單位平方公厘210~370N 金屬間化合物的生成慢 易氧化 (可信賴度下降存放時間短) 硬度高 (Bond的力量相對需要提高，對Pad的損害 很大，較易Cratering)
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破坏性测试-橫断面实验(Cross Section)

材料試驗之各項需求與步驟：(可分析材料的材質及異常的狀況)
Procedure(實驗步驟)
切割： 用切割機裁切成符合研磨的尺寸 鑲埋： 有分為熱鑲埋及冷鑲埋，目的是：1.固定樣品，方便研磨及拋光 2保護邊緣，增 進制備效果. 研磨： 輕微磨損的表面，為拋光作準備 拋光： 消除細拋變形層-拋光時採用磨粒依次變細的步驟，可移除在研磨階段造 成的磨損。
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材料基本原理





依銲接原理來說當銲接時，是利用金與銀、銅、鐵、鎳合金的共金效果來 銲鑄 第一焊點為金與鋁或銅與鋁兩種金屬的銲合 依材料科學的角度來看，這是ㄧ種「介金屬化合物」的生成(Intermetallic Phase) 當兩種金屬互相接觸在一起時，擴散的過程將會開始，兩者原子將會在介 面間互相進行擴散作用，當金和鋁原子互相擴散時，某種形式的化合物於 是形成，這種形成的化合物即稱為「介金屬化合物」 而在焊接時溫度及超音波能量將會幫助原子間彼此的擴散，介金屬化合物 可提供界面間的接著力，以完成銲接的過程，但因製程溫度的變化所產生 的結構變形及所受介面間的熱應力，會產生常見的兩種破壞方式情況： (一)晶片破壞(Die Crack)：在晶片受到大應力時所衍生的破裂現象。 (二)脫層(Delamination)：材料性質不匹配，因而在介面處的剪應力與拉 應力太大，使介面脫層。
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异常图片
不良照片如下：
Die Crack Photo (Probe Mark造成)
Die Crack Photo (Bonding 造成)
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– 通常利用下列兩種拋光液將試片拋至鏡面 » 鑽石懸浮液 » 氧化鋁粉懸浮液
清洗： 去除研磨拋光階段留於試片上的研磨粉末以免干擾分析結果，必須將試片依次序 浸泡於酒精及去離子水中，以超音波震盪器振洗。

P.S 完整的SOP請參閱附檔。
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横断面实验(cross section)
對直接作用在晶片表面的焊點來說，除考慮焊接點的強度外，銲接前後 還要檢查晶片的內部結構的構造是否有任何受損 (cratering)的現象。

強酸強鹼實驗 (Etching) ：
在焊接后必須检查晶片內部结构的狀況，所以使用饱和的強鹼強酸溶液 来腐蚀掉焊点及晶片表面的铝层，用足够倍率的显微镜下观察內部结构 是否受損(cratering) 、全剥离（沿球与铝层界面剥离）、金球残留、 铝层断裂、球內断裂和弹坑…等现象。
WB 破坏性实验报告
Date:2009/02/06 Prepared by: Chen Yong Lin
Introduction

简述 材料基本原理 焊线材质差异性分析 品质分析 破坏性测试破坏性测试-横段面实验(cross section)
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Si (~ 200 µm)
SiO2 (~0.6µm) W
Deep Probe Mark
Co (~0.06 µm)
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The End Thank You ! !
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破坏性测试-強酸強鹼實驗(Etching)

焊球點侵蝕試驗之各項需求與步驟：(依客戶需求及材料特性 所製作實驗不同)
Procedure(實驗步驟Ⅰ) 依據客戶需求及材料選擇使用方法之ㄧ
1.從金線站取一顆已打金線的產品 2.準備王水容液(1份硝酸+3份鹽酸) 3.將容器中之晶體滴入王水做侵蝕10~20分鐘 4.以子將晶體取出，用水清洗 5.銲球被王水侵蝕，再以高倍顯微鏡檢驗鋁墊侵蝕結果 6.鋁墊若出現彈坑火山口、裂痕或露出矽層則判定為不良