TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 11344-22:2017 (IEC 60749-22:2002) VỀ LINH KIỆN BÁN DẪN – PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM CƠ KHÍ VÀ KHÍ HẬU – PHẦN 22: ĐỘ BỀN CỦA MỐI GẮN

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11344-22:2017

IEC 60749-22:2002

LINH KIỆN BÁN DẪN – PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM CƠ KHÍ VÀ KHÍ HẬU – PHẦN 22: ĐỘ BỀN CỦA MỐI GẮN

Semiconductor devices – Mechanical and climatic test methods – Part 22: Bond strength

Lời nói đầu

TCVN 11344-22:2017 hoàn toàn tương đương với IEC 60479-22:2002;

TCVN 11344-22:2017 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E3 Thiết bị điện tử dân dụng biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 11344 (IEC 60749), Linh kiện bán dẫn – Phương pháp thử nghiệm cơ khí và khí hậu gồm các phần sau:

1) TCVN 11344-1:2016 (IEC 60749-1:2002), Phần 1: Yêu cầu chung

2) TCVN 11344-2:2017 (IEC 60749-2:2002), Phần 2: Áp suất không khí thấp

3) TCVN 11344-3:2017 (IEC 60749-3:2017), Phần 3: Kiểm tra bên ngoài bằng mắt

4) TCVN 11344-4:2017 (IEC 60749-4:2017), Phần 4: Thử nghiệm nóng ẩm, không đổi, ứng suất tăng tốc cao.

5) TCVN 11344-6:2016 (IEC 60749-6:2002), Phần 6: Lưu kho ở nhiệt độ cao

6) TCVN 11344-7:2016 (IEC 60749-7:2011), Phần 7: Đo lượng ẩm bên trong và phân tích các khí còn lại khác

7) TCVN 11344-8:2017 (IEC 60749-8:2002), Phần 8: Gắn kín

8) TCVN 11344-9:2016 (IEC 60749-9:2002), Phần 9: Độ bền ghi nhãn

9) TCVN 11344-10:2017 (IEC 60749-10:2002), Phần 10: Xóc cơ học

10) TCVN 11344-14:2017 (IEC 60749-14:2003), Phần 14: Độ bền chắc của chân linh kiện (tính nguyên vẹn của chân)

11) TCVN 11344-15:2017 (IEC 60749-15:2010), Phần 15: Khả năng chịu nhiệt độ hàn đối với các linh kiện lắp xuyên qua lỗ

12) TCVN 11344-21:2016 (IEC 60749-21:2011), Phần 21: Tính dễ hàn

13) TCVN 11344-22:2017 (IEC 60749-22:2002), Phần 22: Độ bền của mối gắn

14) TCVN 11344-27:2016 (IEC 60749-27:2012), Phần 27: Thử nghiệm độ nhạy với phóng tĩnh điện (ESD) – Mô hình máy (MN)

15) TCVN 11344-30:2016 (IEC 60749-30:2011), Phần 30: Xử lý sơ bộ các linh kiện gắn kết bề mặt không kín khí trước thử nghiệm độ tin cậy

16) TCVN 11344-34:2016 (IEC 60749-34:2010), Phần 34: Thay đổi công suất theo chu kỳ

17) TCVN 11344-40:2016 (IEC 60749-40:2011), Phần 40: Phương pháp thử nghiệm thả rơi tấm mạch sử dụng băng đo biến dạng

18) TCVN 11344-42:2016 (IEC 60749-42:2014), Phần 42: Nhiệt độ và độ ẩm lưu kho

LINH KIỆN BÁN DẪN – PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM CƠ KHÍ VÀ KHÍ HẬU – PHẦN 22: ĐỘ BỀN CỦA MỐI GẮN

Semiconductor devices – Mechanical and climatic test methods – Part 22: Bond strength

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các linh kiện bán dẫn (linh kiện rời rạc và mạch tích hợp).

Mục đích của tiêu chuẩn này là đo độ bền của mối gắn hoặc xác định sự phù hợp với các yêu cầu về độ bền mối gắn cụ thể.

1.1  Mô tả chung của thử nghiệm

Bảy phương pháp thử nghiệm được mô tả, mỗi phương pháp có mục đích riêng, đó là:

– Các phương pháp A và B áp dụng cho thử nghiệm các mối gắn bên trong của linh kiện bằng cách kéo trực tiếp dây dẫn kết nối;

– Phương pháp C áp dụng cho các mối gắn bên ngoài linh kiện và bao gồm một ứng suất bóc ra giữa dây nối hoặc chân và bảng mạch hoặc lớp nền;

– Phương pháp D áp dụng cho các mối gắn bên trong và bao gồm một ứng suất cắt được đặt giữa lớp bán dẫn và lớp nền hoặc các cấu hình dán bề mặt tương tự.

– Phương pháp E và F áp dụng cho các mối gắn bên ngoài và bao gồm một ứng suất đẩy ra hoặc kéo ra được đặt giữa lớp bán dẫn và lớp nền.

– Phương pháp G áp dụng cho thử nghiệm độ bền cơ của các mối gắn dây dẫn đối với lực cắt.

1.2  Mô tả trang thiết bị thử nghiệm (đối với tất cả phương pháp)

Trang thiết bị dùng cho phòng thử nghiệm này phải bao gồm các thiết bị phù hợp để đặt ứng suất quy định lên mối gắn, dây nối hoặc các chân theo yêu cầu của phương pháp thử nghiệm quy định. Thiết bị phải thực hiện được phép đo được hiệu chuẩn và chỉ ra ứng suất đặt vào tính bằng niutơn (N) tại điểm hỏng có khả năng đo các ứng suất đến và bằng 100 mN với độ chính xác ±2,5 mN, các lực nhỏ hơn 100 mN đến 500 mN với độ chính xác ±5 mN, và các lực trên 500 mN với độ chính xác ±2,5 % của giá trị chỉ thị.

2  Phương pháp A và B (xem thêm Phụ lục A)

2.1  Phạm vi

Thử nghiệm này áp dụng cho mối gắn giữa dây dẫn và lớp bán dẫn, mối gắn giữa dây dẫn và lớp nền hoặc mối gắn giữa dây dẫn và chân ở bên trong gói các linh kiện bán dẫn được kết nối bằng dây dẫn được gắn bằng cách hàn thiếc, ép nhiệt, siêu âm hoặc các kỹ thuật liên quan khác.

2.2  Mô tả chung của thử nghiệm

2.2.1  Phương pháp A: Kéo dây dẫn (áp dụng riêng rẽ cho các mối gắn)

Dây dẫn kết nối lớp bán dẫn hoặc lớp nền cần được cắt sao cho tạo ra hai đầu có thể tiếp cận được để thử nghiệm kéo. Trong trường hợp đi dây ngắn, có thể cần phải cắt dây dẫn gần một chân để cho phép thử kéo ở chân phía đối diện. Dây dẫn cần được kẹp trong một cơ cấu phù hợp và đặt lực kéo đơn vào dây dẫn hoặc cơ cấu (với dây dẫn được kẹp) sao cho lực được đặt trong phạm vi góc 5° so với đường song song với bề mặt của lớp bán dẫn hoặc lớp nền trong trường hợp gắn dạng điểm.

2.2.2  Phương pháp B: Kéo dây dẫn (áp dụng đồng thời cho hai mối gắn)

Luồn móc vào bên dưới dây dẫn kết nối lớp bán dẫn hoặc lớp nền với chân của linh kiện, và đặt lực kéo vào móc, với linh kiện được kẹp chặt. Lực kéo được đặt xấp xỉ ở giữa dây dẫn theo hướng trong phạm vi góc 5° so với pháp tuyến với mặt phẳng lớp bán dẫn hoặc lớp nền hoặc so với pháp tuyến với một đường thẳng giữa các mối gắn.

2.2.3  Lực kéo được tăng dần cho tới khi dây dẫn hoặc một mối gắn bị phá hủy (Điều a) của 2.2.4) hoặc cho tới khi đạt tới lực tối thiểu (Điều b) của 2.2.4).

2.2.4  Tiêu chí hỏng

a) Để xác định sự phù hợp, cần ghi lại giá trị của lực kéo mà tại đó dây dẫn hoặc mối gắn bị phá hủy và so sánh với giá trị trong Bảng 2 (xem chú thích).

Đối với các đường kính dây dẫn không được chỉ ra trong Bảng 2, cần sử dụng các đường cong trên Hình 3 để xác định giới hạn kéo của mối gắn. Các đường cong này chỉ áp dụng cho các lực kéo mối gắn vuông góc với lớp bán dẫn.

b) Như một quy trình thay thế, lực kéo được tăng lên đến giá trị tối thiểu quy định (xem chú thích). Nếu như không có dây dẫn nào và cũng không có mối gắn nào bị phá hủy, thì mối gắn được coi là đã qua được thử nghiệm.

CHÚ THÍCH: Lực kéo cần được thay đổi khi phương pháp liên quan (ví dụ đối với phương pháp B) bằng cách sử dụng thông tin cho trong Phụ lục A.

2.2.5  Phân loại hỏng

Khi được quy định, dây dẫn hoặc mối hàn bị phá hủy cần được phân loại như sau:

a) dây đứt tại điểm thắt (giảm tiết diện do quy trình gắn);

b) dây đứt tại một điểm không phải là điểm thắt;

c) hỏng tại mối gắn (giao diện giữa dây dẫn và lớp phủ kim loại) tại lớp bán dẫn;

d) hỏng tại mối gắn (tiếp diện giữa dây dẫn và lớp phủ kim loại) tại lớp nền, bao gói hoặc bất cứ điểm nào không phải là lớp bán dẫn;

e) lớp phủ kim loại bị tách ra khỏi lớp bán dẫn;

f) lớp phủ kim loại bị tách ra khỏi lớp nền hoặc bao gói;

g) nứt lớp bán dẫn;

h) nứt lớp nền.

CHÚ THÍCH: Phương pháp B không được khuyến cáo để đo giá trị tuyệt đối độ bền của mối gắn (Xem Phụ lục A). Tuy nhiên, phương pháp này có thể được sử dụng để kiểm tra chất lượng mối gắn trên cơ sở so sánh trong quá trình chế tạo.

3  Phương pháp C

3.1  Phạm vi

Thử nghiệm này thường áp dụng cho các mối gắn bên ngoài gói linh kiện.

3.2  Phương pháp C: Bóc mối gắn

Dây nối hoặc chân và gói linh kiện cần được giữ hoặc kẹp theo cách sao cho ứng lực bóc được tạo ra với một góc quy định giữa dây nối hoặc chân và bảng mạch hoặc lớp nền. Trừ trường hợp có quy định khác, cần sử dụng góc 90°.

3.3  Lực kéo cần được tăng dần cho tới khi dây nối (hoặc chân linh kiện) hoặc mối gắn bị phá hủy (xem 3.4.1) hoặc cho tới khi đạt tới lực tối thiểu (xem 3.4.2).

3.4  Tiêu chí hỏng

3.4.1  Để xác định sự phù hợp, cần ghi lại giá trị của lực kéo mà tại đó mối gắn bị phá hủy và so sánh với giá trị cho trong Bảng 2. Đối với các đường kính dây dẫn không được quy định trong Bảng 2, cần sử dụng các đường cong của Hình 3 để xác định giới hạn lực kéo của mối gắn. Các đường cong này chỉ áp dụng cho các lực kéo vuông góc với lớp bán dẫn. Kết quả thử nghiệm chỉ hợp lệ nếu bản thân mối gắn bị hỏng trước tiên khi lực kéo được đặt vào. Chỉ những trường hợp khi mà bản thân mối gắn bị phá hủy mới được tính là hỏng.

3.4.2  Như một quy trình thay thế, lực kéo được tăng lên đến giá trị tối thiểu quy định. Nếu như dây nối (hoặc chân linh kiện) cũng như mối gắn đều không bị phá hủy, mối gắn được coi là đã qua được thử nghiệm.

3.5  Phân loại hỏng

Khi được quy định, các dây nối (hoặc chân linh kiện) hoặc mối gắn bị phá hủy cần được phân loại như sau:

a) dây nối (hoặc chân linh kiện) bị phá hủy tại một điểm biến dạng (khu vực bị ảnh hưởng bởi hàn);

b) dây nối (hoặc chân linh kiện) bị phá hủy tại một điểm không bị ảnh hưởng bởi quy trình gắn;

c) hỏng tại giao diện mối gắn (trong thiếc hàn, hoặc tại một điểm của giao diện hàn giữa dây nối (hoặc chân linh kiện) và bảng mạch hoặc vật dẫn nền mà mối gắn bám vào);

d) vật dẫn kim loại bị tách ra khỏi bảng mạch hoặc lớp nền;

e) nứt bên trong bảng mạch hoặc lớp nền.

4  Phương pháp D

4.1  Phạm vi

Thử nghiệm này áp dụng cho các mối gắn bên trong giữa một lớp bán dẫn và một lớp nền được gắn vào đó trong một cấu hình gắn bề mặt. Thử nghiệm này cũng có thể sử dụng để kiểm tra các mối gắn giữa lớp nền và một vật mang trung gian hoặc lớp nền thứ cấp trên đó lớp bán dẫn được lắp.

4.2  Phương pháp D: cắt mối gắn (áp dụng cho chip lật)

Một dụng cụ hoặc nêm thích hợp cần được tiếp xúc với lớp bán dẫn (hoặc vật chứa) tại một điểm ngay bên trên lớp nền sơ cấp và một lực được đặt vuông góc với một cạnh của lớp bán dẫn (hoặc vật mang) và song song với lớp nền sơ cấp, để làm hỏng mối gắn bằng lực cắt.

4.3  Lực cần được tăng dần cho tới khi các mối gắn bị phá hủy (xem 4.4.1) hoặc cho tới khi đạt tới lực tối thiểu (xem 4.4.2).

4.4  Tiêu chí hỏng

4.4.1  Để xác định sự phù hợp, cần ghi lại giá trị của lực tại đó mối hàn bị phá hủy. Lực này không được nhỏ hơn 50 mN nhân với số các mối gắn. Kết quả của thử nghiệm chỉ hợp lệ khi bản thân các mối gắn bị hỏng trước tiên khi lực được đặt vào. Chỉ những trường hợp mà ở đó bản thân mối gắn bị hỏng mới được tính là hỏng.

4.4.2  Như một quy trình thay thế, lực được tăng tới 50 mN nhân với số lượng các mối gắn. Nếu không có mối gắn nào và cũng không có lớp nền nào hoặc lớp bán dẫn nào bị phá hủy, thì các mối gắn được coi là đã vượt qua được kiểm tra.

4.5  Phân loại hỏng

Khi được quy định, các trường hợp hỏng cần được phân loại như sau:

a) hỏng trong vật liệu gắn, đế gắn, tùy trường hợp áp dụng;

b) nứt lớp bán dẫn (hoặc lớp mang), hoặc lớp nền (tức là loại bỏ một phần của lớp bán dẫn hoặc lớp nền ngay bên dưới mối gắn);

c) tách lớp phủ kim loại (tức là, tách lớp phủ kim loại hoặc đế gắn ra khỏi lớp bán dẫn [lớp mang] hoặc lớp nền).

5  Phương pháp E và F

5.1  Phạm vi

Thử nghiệm này áp dụng cho các linh kiện có chân dẹt.

Phương pháp E áp dụng cho kiểm soát quy trình và được dùng trên một mẫu lớp bán dẫn được gắn vào một lớp nền được chuẩn bị đặc biệt. Do đó, nó không thể sử dụng đối với lấy mẫu ngẫu nhiên các lô sản xuất hoặc kiểm tra.

Phương pháp F áp dụng cho một bộ mẫu dựa trên các linh kiện có dây nối dạng lớp đã được gắn với một lớp nền bằng gốm hoặc lớp nền khác phù hợp.

5.2  Phương pháp E: Thử nghiệm đẩy ra

Cần sử dụng một lớp nền phủ kim loại có chứa một lỗ. Lỗ, được định tâm thích hợp, cần phải đủ lớn để tạo ra một khe hở cho dụng cụ đẩy, nhưng không lớn đến mức ảnh hưởng tới các vùng gắn. Dụng cụ đẩy cần đủ lớn để giảm thiểu hiện tượng nứt linh kiện trong quá trình thử nghiệm, nhưng không lớn đến mức tiếp xúc với các dây nối dạng lớp trong vùng gắn chắc chắn.

Lớp nền cần được giữ chặt và dụng cụ đẩy được luồn xuyên qua lỗ. Tiếp xúc giữa dụng cụ đẩy và linh kiện cần được thực hiện mà không gây tác động đáng kể (nhỏ hơn 0,25 mm/min). Dụng cụ ấn vào mặt dưới của linh kiện được gắn với tốc độ không đổi cho tới khi đạt tới lực quy định ở 5.5 hoặc xảy ra hỏng.

5.3  Phương Pháp F: Thử nghiệm kéo ra

Thiết bị kéo ra được hiệu chuẩn cần bao gồm một dụng cụ kéo ra (ví dụ một vòng bằng dây nichrome được gia nhiệt bằng điện) để kết nối với một vật liệu kết dính đông cứng (ví dụ keo nhựa polyvinyl acetate cảm nhiệt) ở phía trên cùng của lớp bán dẫn có dây nối dạng lớp. Cần cẩn thận để đảm bảo chất kết dính không chảy xuống dãy nối dạng lớp hoặc bên dưới lớp bán dẫn. Lớp nền cần được lắp đặt cứng vững trong khí cụ kéo ra và dụng cụ kéo ra cần kết nối cơ khí chắc chắn với vật liệu kết dính. Đặt lực kéo lên linh kiện trong phạm vi góc 5° so với pháp tuyến và tăng giá trị của lực lên ít nhất là bằng giá trị quy định ở 5.5 hoặc cho tới khi bề mặt trên của lớp bán dẫn xấp xỉ 2,5 mm bên trên lớp nền.

5.4  Tiêu chí hỏng đối với cả hai phương pháp E và F:

a) lớp bán dẫn bị phá hủy;

b) dây nối dạng lớp nâng lên tại một mối gắn;

c) dây nối dạng lớp bị phá hủy tại một mối gắn;

d) dây nối dạng lớp bị phá hủy tại lề của lớp bán dẫn;

e) dây nối dạng lớp bị phá hủy giữa một mối gắn và lề của lớp bán dẫn;

f) mối gắn tách ra khỏi lớp nền;

g) lớp phủ kim loại tách ra (lớp phủ kim loại tách ra khỏi lớp bán dẫn hoặc tấm gắn).

5.5  Lực cần đặt (đối với cả hai phương pháp)

Đặt lực 500 mN trên một milimét dài của chiều rộng danh nghĩa chưa biến dạng (trước khi gắn) của dây nối dạng lớp. Độ bền của mối gắn cần được xác định bằng cách lấy lực phá hủy chia cho tổng các chiều rộng danh nghĩa của dây nối dạng lớp trước khi gắn.

6  Phương pháp G: Thử nghiệm cắt viên hình cầu trên dây dẫn

6.1  Phạm vi

Phương pháp G để thử nghiệm độ bền cắt cơ khí của các mối gắn dây dẫn. Khuyến nghị sử dụng phương pháp này để bổ sung cho các phương pháp A và B. Phương pháp này cung cấp nhiều thông tin hơn về độ chắc chắn của mối gắn luyện kim bởi vì, trái với phương pháp A hoặc B, nó có lợi thế là tập trung vào chính mối gắn thay vì chỉ ra hiện tượng hỏng không liên quan trực tiếp đến chất lượng của mối gắn (như dây dẫn bị phá hủy ở góc uốn, chỗ thắt hoặc trong khoảng chiều dài).

Phương pháp này cung cấp một quy trình tiêu chuẩn để xác định độ bền cắt của một chuỗi các mối gắn dạng viên hình cầu được thực hiện bằng cách ép nhiệt hoặc kỹ thuật nhiệt âm.

6.2  Mô tả chung

Cắt mối hàn là một quá trình trong đó một thiết bị sử dụng một dụng cụ hình lưỡi đục để cắt hoặc đẩy một mối hàn dạng viên hình cầu hoặc dạng nêm ra khỏi miếng đệm mối gắn (xem Hình 1). Lực cần thiết để gây ra sự phân cắt này được ghi lại và được gọi là lực cắt mối gắn. Lực cắt mối gắn bằng vàng dạng viên hình cầu, khi tương quan với đường kính của độ bền cắt của mối gắn dạng viên hình cầu, là một chỉ số về chất lượng của mối gắn luyện kim giữa mối gắn bằng vàng dạng viên hình cầu và lớp phủ kim loại miếng đệm mối gắn, như thể hiện trên Hình 2 và Bảng 1. Lực cắt mối gắn của một mối gắn bằng nhôm hình nêm, khi so sánh với độ bền kéo của dây dẫn do nhà chế tạo cung cấp, là một chỉ số về tính toàn vẹn của mối hàn giữa dây nhôm và lớp phủ kim loại của miếng đệm mối gắn.

Mối gắn dạng viên hình cầu bao gồm phần mở rộng hình cầu hoặc hình đầu đinh của dây dẫn (được tạo ra bởi thao tác bùng cháy và gắn ban đầu trong quá trình ép nhiệt hoặc nhiệt âm, hoặc cả hai), miếng đệm mối gắn bên dưới và khu vực gắn giao diện hoặc giao diện mối hàn của miếng đệm gắn của mối gắn dạng viên hình cầu.

Các phương pháp thử nghiệm này áp dụng cho các mối gắn dạng viên hình cầu làm từ dây dẫn có đường kính nhỏ (từ 18 μm đến 76 μm), loại được sử dụng trong các mạch tích hợp và các cụm lắp ráp vi điện tử kết hợp. Các phương pháp thử nghiệm này chỉ có thể sử dụng khi chiều cao và đường kính của viên hình cầu là đủ lớn và các cấu trúc liền kề gây ảnh hưởng là đủ xa để cho phép bố trí và tạo khoảng cách thích hợp (bên trên miếng đệm mối gắn và giữa các mối gắn liền kề) của thanh thử nghiệm cắt.

Các phương pháp thử nghiệm này là phá hủy. Chúng thích hợp để sử dụng trong quá trình phát triển hoặc với kế hoạch lấy mẫu thích hợp, để kiểm soát quy trình hoặc đảm bảo chất lượng.

6.3  Thuật ngữ và định nghĩa

6.3.1  Định nghĩa các chế độ cắt (xem Hình 1)

6.3.1.1  Chế độ 1 – Nâng viên hình cầu

Tách toàn bộ mối gắn dạng viên hình cầu ra khỏi miếng đệm mối gắn mà chỉ để lại một vết hằn trên miếng đệm mối gắn. Không hình thành liên kim loại hiển nhiên và ít có hoặc không có sự xáo trộn của lớp phủ kim loại nhìn thấy được.

6.3.1.2  Chế độ 2 – Cắt mối gắn/cắt viên hình cầu/cắt mối gắn hình nêm

Tách viên hình cầu bên trên lớp liên kim loại. Phần liên kim loại của viên hình cầu được để lại trên lớp phủ kim loại của miếng đệm mối gắn kèm theo một chút vàng.

6.3.1.3  Chế độ 3 – Nâng miếng đệm mối gắn

Tách riêng giữa lớp phủ kim loại miếng đệm mối gắn và lớp nền bên dưới. Một chút lớp phủ kim loại của tấm đệm mối gắn và lớp liên kim loại vẫn còn sót lại trên viên hình cầu.

6.3.1.4  Chế độ 4 – Tạo hốc lõm hàn (sứt)

Tách miếng đệm mối gắn, lấy đi một phần lớp đế. Lớp phủ kim loại miếng đệm mối gắn và một phần của lớp nền dính vào viên hình cầu.

6.3.1.5  Chế độ 5a – Lỗi về thiết bị/lỗi của người thao tác (dụng cụ cắt quá cao)

Điều kiện khi dụng cụ cắt chỉ loại bỏ phần trên cùng của mối gắn hình cầu hoặc hình nêm. Đặt mẫu không chính xác, chiều cao cắt quá cao hoặc dụng cụ hoạt động không đúng.

6.3.1.6  Chế độ 5b – Lỗi về thiết bị/lỗi của người thao tác (dụng cụ cắt quá thấp)

Dụng cụ cắt tiếp xúc với lớp phủ kim loại hoặc lớp phủ bảo vệ, tạo ra giá trị cắt không hợp lệ. Đặt mẫu không chính xác, chiều cao cắt quá thấp hoặc dụng cụ hoạt động không đúng.

Hình 1 – Mã hiệu cắt mới gắn

6.3.2  Dụng cụ cắt

Đục bằng cac bua von-fram hoặc vật liệu tương đương với góc cắt và góc thoát của dụng cụ được quy định để đảm bảo tác dụng cắt. Các tham số yêu cầu của dụng cụ cắt bao gồm mặt cắt phẳng, lưỡi cắt sắc, chiều rộng cắt bằng 1,5 đến 2 lần đường kính mối gắn hoặc chiều dài của mối gắn và các yêu cầu khác có thể có.

Dụng cụ cắt cần được thiết kế sao cho không xảy ra lằn vạch và kéo theo trong suốt quá trình thử nghiệm. Dụng cụ phải sạch và không có các mảnh vụn hoặc các khiếm khuyết khác gây trở ngại cho thử nghiệm cắt.

6.3.3  Mối gắn bằng vàng dạng viên hình cầu bằng nhiệt âm

Tạo ra mối gắn bằng vàng dạng viên hình cầu bằng cách sử dụng quá trình gắn dây dẫn nhiệt âm.

6.3.4  Mối gắn bằng nhôm dạng nêm bằng siêu âm

Tạo ra mối gắn bằng nhôm dạng nêm bằng cách sử dụng quá trình gắn dây dẫn bằng siêu âm.

6.4  Thiết bị và vật liệu

6.4.1  Thử nghiệm cắt viên hình cầu chỉ được tiến hành bằng cách sử dụng thiết bị có các năng lực được liệt kê dưới đây:

a) Máy thử nghiệm cắt mối gắn dạng viên hình cầu có khả năng đặt chính xác thanh cắt (±2,54 μm) bên trên lớp nền, có lắp kính hiển vi phóng đại (độ phóng đại tối thiểu là 70x).

b) Dụng cụ cắt được thiết kế sao cho không xảy ra lằn vạch và kéo theo trong suốt quá trình thử nghiệm. Dụng cụ này phải sạch và không có các mảnh vụn hoặc các khiếm khuyết khác gây trở ngại cho thử nghiệm cắt.

c) Dụng cụ giữ linh kiện để giữ linh kiện một cách chắc chắn trên mặt phẳng nằm ngang và vuông góc với dụng cụ cắt trong quá trình thử nghiệm. Dụng cụ giữ mẫu phải có đủ năng lực kẹp trong suốt quá trình thử nghiệm để đảm bảo giữ chặt dụng cụ và mẫu.

d) Thiết bị cắt mối hàn có khả năng đặt chính xác dụng cụ cắt (±2,54 μm) bên trên lớp nền. Khoảng cách quy định bên trên phần cao nhất của bề mặt gắn phải đảm bảo dụng cụ cắt không tiếp xúc với bề mặt của lớp bán dẫn và phải nhỏ hơn khoảng cách từ phần cao nhất của diện tích gắn tới đường tâm của mối gắn hình cầu hoặc mối gắn hình nêm.

e) Hệ thống đo/kính hiển vi quang học có khả năng đo đường kính mối gắn trong phạm vi ±2,5 μm.

6.4.2  Hiệu chuẩn

Trước khi tiến hành thử nghiệm cắt mối gắn, phải xác định rằng thiết bị đã được hiệu chuẩn phù hợp với quy định kỹ thuật của nhà chế tạo và hiệu chuẩn này vẫn đang còn hiệu lực. Phải hiệu chuẩn lại nếu thiết bị thử nghiệm được di chuyển sang vị trí khác.

6.5  Quy trình

6.5.1  Cỡ mẫu phải tối thiểu như quy định của kiểm soát SPC đối với các linh kiện cụ thể. Cỡ mẫu thông thường đối với quá trình phát triển tối thiểu là 50 nhát cắt ngẫu nhiên trừ khi có quy định khác.

6.5.2  Thử nghiệm này chỉ nên được sử dụng trên các mẫu không đúc với chiều cao mối gắn dạng viên hình cầu (≥10,16 μm) và khoảng cách giữa các viên hình cầu phải đủ lớn để việc cắt mối gắn dạng viên hình cầu được hoàn tất và không gặp cản trở.

6.5.3  Thiết lập thiết bị thử nghiệm theo hướng dẫn của nhà chế tạo. Kiểm tra dụng cụ cắt và thay thế dụng cụ nếu phát hiện thấy có bất cứ hư hại nào.

6.5.4  Đặt mẫu thử nghiệm trong dụng cụ giữ linh kiện ở tư thế nằm ngang vuông góc với dụng cụ cắt.

6.5.5  Đặt dụng cụ cắt gần viên hình cầu (trong phạm vi hai lần đường kính của viên hình cầu) và nhỏ hơn một nửa chiều cao viên hình cầu bên trên và vuông góc với bề mặt của linh kiện, như minh họa ở các chế độ từ 1 đến 4 của Hình 1.

Đáy của dụng cụ cắt cần được luôn giữ thấp hơn đường tâm của viên hình cầu và ngay bên trên lớp phủ kim loại của tấm đệm lớp bán dẫn.

6.5.6  Kích hoạt nút bấm thử nghiệm và cho phép dụng cụ cắt di chuyển vào viên hình cầu cho đến khi viên hình cầu bị cắt hoặc tách ra khỏi lớp nền.

6.5.7  Xem xét vùng được cắt, ghi lại chế độ cắt (như xác định ở 6.3.1) và lực tính bằng gam cần thiết để cắt viên hình cầu.

6.5.8  Lặp lại thử nghiệm (6.5.3 tới 6.5.7) cho mỗi mẫu thử nghiệm trong lô.

6.5.9  Tính toán và ghi lại đối với mỗi mẫu:

a) Lực cắt trung bình (gf)1);

b) nhỏ nhất (gf);

c) lớn nhất (gf);

d) Độ lệch chuẩn.

6.5.10  Không đưa vào những thử nghiệm được xác định có sự can thiệp trong quá trình cắt để xác định giá trị lực cắt giảm trung bình. Các thử nghiệm này bao gồm cắt dây dẫn, bố trí thanh không đúng (không tiếp xúc toàn bộ viên hình cầu) và các thử nghiệm khác có sự can thiệp trong quá trình cắt, ví dụ: các chế độ 5a và 5b.

6.5.11  Sử dụng đường kính viên hình cầu đã biết (đã đo được) cho mỗi mẫu thử nghiệm, tính độ bền cắt trung bình và nhỏ nhất đối với mỗi lô thử nghiệm (lực trung bình/kích thước trung bình của viên hình cầu đã biết).

6.6  Giới hạn thử nghiệm chấp nhận được

6.6.1  Giới hạn thử nghiệm chấp nhận được đối với mối gắn dạng viên hình cầu

Mối gắn dạng viên hình cầu trên một linh kiện phải được coi là có thể chấp nhận được nếu các giá trị lực cắt mối gắn riêng lẻ và trung bình nhỏ nhất là lớn hơn hoặc bằng các giá trị được nêu trong Hình 2 và Bảng 1.

Có thể sử dụng các giá trị lực cắt mối gắn tối thiểu thay thế nếu được sự thỏa thuận của nhà cung cấp linh kiện cũng như của người dùng cuối (khách hàng).

GIÁ TRỊ LỰC CẮT NHỎ NHẤT

Đường kính mối gắn dạng viên hình cầu (μm)

Đường kính mối gắn dạng viên hình cầu (0,001 insơ)

CHÚ THÍCH: Xem Bảng 1 đối với các giá trị lực cắt chính xác của mối gắn.

(1 gf = 9,81 mN, 0,001 insơ = 25,4 μm)

Hình 2 – Giá trị riêng lẻ và trung bình nhỏ nhất chấp nhận được của lực cắt mối gắn hình cầu

Bảng 1 – Giá trị riêng lẻ và trung bình nhỏ nhất chấp nhận được của lực cắt mối gắn dạng viên hình cầu bằng vàng lên lớp phủ kim loại hợp kim A1/A1

6.6.2  Giới hạn chấp nhận được của thử nghiệm đối với mối gắn bằng nhôm hình nêm

Các mối gắn hình nêm trên một linh kiện được coi là chấp nhận được nếu giá trị lực cắt nhỏ nhất là bằng hoặc lớn hơn độ bền kéo của dây gắn của nhà chế tạo.

7  Thông tin cần đưa ra trong quy định kỹ thuật liên quan

Khi thử nghiệm này được yêu cầu trong quy định kỹ thuật có liên quan, các chi tiết sau đây cần được đưa ra theo như áp dụng.

– phương pháp thử nghiệm:

– quy trình thử nghiệm: lực phá hủy hoặc giá trị xác định trước của lực đặt vào;

– độ bền tối thiểu của mối gắn;

– số lượng và lựa chọn các mối gắn cần được thử nghiệm trên mỗi linh kiện và số các linh kiện;

– đối với phương pháp thử nghiệm C, góc bóc mối gắn nếu khác với 90° và độ bền tối thiểu tương ứng của mối gắn.

Bảng 2 – Lực kéo tối thiểu

Đường kính dây dẫn (μm)

CHÚ THÍCH: Lực kéo tối thiểu cần lấy từ Bảng 2. Biểu đồ này được phép sử dụng cho các đường kính dây không quy định trong bảng.

Hình 3 – Giới hạn lực kéo tối thiểu của mối gắn (vuông góc với lớp bán dẫn)

Phụ lục A

(quy định)

Hướng dẫn

(xem Điều 2)

Phương pháp A

Lá một hướng dẫn chung, một mối gắn dạng điểm thưởng được cho chịu một lực cắt, và một mối gắn dạng đầu đinh thường cho chịu một lực kéo.

Phương pháp B

Lực thực tế được đặt lên các mối gắn khác nhau rất nhiều tùy theo chiều dài của vòng dây giữa các mối gắn, đó là, các tham số A và h của Hình A.1, và tùy theo khoảng cách theo chiều thẳng đứng d giữa các mối gắn. Nếu vòng dây là rất ngắn, tải trọng phá hủy của dây có thể dễ dàng bị vượt quá ngay cả khi lực được đặt vào móc nhỏ hơn giới hạn này. Ví dụ, từ công thức dưới đây, có thể thấy lực kéo P_w xấp xỉ 100 mN sẽ tác dụng lên dây dẫn khi một lực P bằng 40 mN được đặt vào móc, và h = 0,1mm, A = 2mm và d = 0,2 mm. Trong trường hợp như vậy, một dây bằng vàng đường kính 0,025 mm có nhiều khả năng bị đứt trước khi mối gắn bị phá hủy. Nếu d = 0, một lực kéo tương tự sẽ được tạo ra với P giảm xuống còn 20 mN.

Các giá trị của lực kéo vuông góc với lớp bán dẫn được đưa ra trong Bảng 2 tương ứng với lực kéo (P) đặt vào móc. Đây là các giới hạn được sử dụng trong thực tiễn thông thường, trong đó một nửa lực (P/2) được đặt vuông góc với mỗi mối gắn.

Trường hợp sử dụng các vòng dây rất dẹt (ví dụ, một số linh kiện sóng ngắn và tần số radio), được phép sử dụng các hình song song với lớp bán dẫn. Trong những trường hợp đó, h và d trên Hình A.1 đều nhỏ so với A, và số hạng

trong công thức của Hình A.1 xấp xỉ bằng .

Lực (P_w) này được đặt đồng thời lên cả hai mối gắn khi lực P được đặt lên móc và theo công thức xấp xỉ ở trên, theo công thức

hoặc

Công thức này có thể sắp xếp lại để cho chiều cao của vòng dây:

Như vậy, ví dụ như từ Bảng 2, P = 15 và P_w = 25, khi đó giới hạn lực kéo song song sẽ đạt tới trước khi giới hạn pháp tuyến, nếu như chiều cao của vòng dây (h + d/2) nhỏ hơn 154/(4 x 25) = 0,15A.

Trong các điều kiện này, được phép giảm lực kéo lên móc (P) để có lực kéo yêu cầu áp dụng cho chiều cao của vòng dây đang được thử nghiệm.Trường hợp các kích thước của vòng dây riêng lẻ không thể thực hiện được, phải sử dụng lực kéo (P) tương ứng với vòng dây cao nhất.

Hình A.1 – Sơ đồ lực

Mục lục

Lời nói đầu

1  Phạm vi áp dụng

2  Phương pháp A và B (xem thêm Phụ lục A)

3  Phương pháp C

4  Phương pháp D

5  Phương pháp E và F

6  Thử nghiệm cắt viên hình cầu trên dây dẫn

7  Thông tin cần đưa ra trong quy định kỹ thuật liên quan

Phụ lục A (quy định) – Hướng dẫn