AEC-Q100文件，是芯片开展车规等级验证的重要标准和指导文件，本文将重点对C组的第1项WBS-Wire Bond Shear绑线剪切项目进行介绍。
AEC Q100 表2 C组验证内容
Wire Bond Shear - WBS 绑线剪切
我们先看一下表格中内容的含义。
表格中信息介绍和解读
表格中的信息给出，WBS的分类是C1，Notes中包含了H、P、D、G也就是说要求密封器件、塑封器件、破坏性测试、承认通用数据。
需求的样品数量是至少5颗样品，每个样品选择30根线。
接受标准是CPK≥1.67；
参考文件是AEC Q100-001和AEC Q003；
附加需求：
在适当的时间间隔内完成对每个绑线点的验证
我们先看一下AEC Q100-001这个附件的内容：
AEC Q100-001-REV-C WIRE BOND SHEAR TEST 介绍
适用范围
该测试建立了一个流程，用于确定在预封装或后封装器件上，金球键合和封装键合表面之间的界面强度，或铝楔/缝键合和封装键合表面之间的界面强度。这种强度测量对于确定两个特征非常重要:
1)已形成的冶金键的完整性。
2)金铝丝粘结到芯片或封装粘结表面的可靠性。
这种测试方法只能在以下情况使用: 球键的球高和直径，或楔形/缝形键的线高(1.25mils或大于压缩键合区)足够大，相邻干扰结构要足够远，允许进行线键剪切测试时适当的位置和间隙(例如，在键合表面以上和相邻键之间的空隙)。
键合剪切试验具有破坏性。它适用于工艺开发、工艺监控或质量保证。
定义
键合剪切
一种测试工艺，仪器使用凿子形状的工具将球或楔形/针脚键合剪切或推离粘结表面(见图1)。造成这种分离所需的力被记录下来，称为键合剪切强度。金球键的键合剪切强度与键合直径相关时，是金球键合与芯片键合表面金属化之间的冶金键合质量的一个指标。与制造商的键合丝抗拉强度相比，铝楔/针合键合的键合剪切强度是铝丝与模具或封装键合表面之间焊缝完整性的一个指标。
图1 键合剪切实验的搭建
工具与材料
检测设备
一种光学显微镜系统或扫描电子显微镜，可提供至少30倍的放大倍率。
测量设备
一种光学显微镜或测量系统，能够测量线键直径误差在±0.1 mil以内。
工装夹具
夹具用于保持被测器件平行于剪切平面和垂直于剪切工具。在绑线键合剪切测试过程中，夹具也应消除器件移动。如果使用卡钳控制的工作支架，放置支架使剪切运动与卡钳的正止点相反。这是为了确保卡钳控制的工作支架的后坐力运动不影响绑线键合剪切试验。
绑线键合剪切设备
绑线键合剪切设备必须能够精确地将剪切工具放置在键合表面最顶部约0.1mil上。这个距离(h)应确保剪切工具不接触Die或封装键合面，并应小于键合面最顶部到球或楔/针键合的中心线(CL)的距离。
键合剪切工具
所需剪切工具参数包括但不限于:剪面平坦，剪刃锋利，剪切宽度为键合直径或键合长度的1.5 ~ 2倍(1.5 x ~ 2X)。剪切工具的设计应防止在绑线键合剪切测试过程中犁耕和拖曳。剪切工具应该干净、没有的碎屑引发的可能干扰绑线键合剪切试验(或其他缺陷)。
实验流程
1 校准
在进行绑线粘结剪切试验之前，必须确定设备已经按照制造商的规范进行了校准，并且目前正在校准期限中。
如果设备被移动到另一个位置，则需要重新校准。
2 解封装（开盖）后待剪线键的目视检查
在对已使用湿化学和/或干蚀刻技术打开的器件进行绑线键合剪切测试之前，应检查键合表面，以确保不存在由于化学蚀刻导致的键合表面积金属化的缺失。由于化学腐蚀或没有金属化而有退化迹象的键合表面上的球或楔形/针状键合，不得用于线键合剪切测试。
由于其他原因(如封装应力)，未因化学腐蚀而降解的键合表面上的绑线键合不能附着在键合表面上。这些绑线键合被认为是有效的，应作为零(0)克值包含在剪切数据中。在进行线键剪切试验时，还必须检查线键，以确保相邻的干扰结构足够远，以允许适当的位置和间隙(在键合表面以上和相邻的线键之间)。
3 测量球键直径确定球键失效准则
一旦完成粘结表面进行了检查，在进行绑线键合剪切试验之前，应测量并记录所有球键的直径(至少一个待测代表性样品)。对于不对称球键，使用最大直径(d large)和最小直径(d small)值确定平均值(见图2)。这些球键直径测量应使用，以确定平均直径值。得到的球键直径的平均值应用于建立4.1节中定义的失效标准。如果过程监测数据已经确定了标称球键直径，那么可以使用该值来确定4.1节中定义的失效标准。
图2 球键直径的测量方法
4 绑线粘结剪切试验流程
绑线粘结剪切试验流程应按以下步骤执行:
a.在进行绑线结合剪切试验之前，线键剪切设备应通过所有的自我诊断测试。
b.绑线粘接剪切设备和试验区应无过度振动或移动。
检查剪切工具，确保其状态良好，没有弯曲或损坏。检查剪切工具，确保它在向上的位置。
c.调整工装夹具，使其与被测器件相匹配。将器件固定在支架上。
确保Die或封装的粘接面与剪切工具的剪切面平行。
重要的是，在剪切操作过程中，剪切工具不要接触键合面或相邻结构，因为这会给出不正确的高额读数。
d.定位设备，使待测绑线键合处靠近剪切工具。
降低剪切工具(或根据所使用的线键剪切设备提高器件)，使其接近Die或封装键合表面，但不要接触表面(大约是Die或封装键合表面上线键合的厚度)。
e.对于球键剪切测试，定位待测球键，使剪切运动垂直于模具边缘。绑线键合剪切测试只需要对位于Die键合表面界面的球键合进行测试。
f.对于铝楔/针式键合剪切测试，压缩键合区域的线高要求为1.25 mils及以上。对于太小而不能进行键合剪切测试的导线(压缩键合区域的高度小于1.25 mils)，只需要进行引脚检查(见第3.6节)。放置待测试的楔形/针缝键，使剪切运动向楔形/针缝键的长边移动，且不受任何干扰(即先剪切外部楔形/针缝键，然后剪切先前剪切的楔形/针缝键)。对于位于Die和封装连接表面的铝楔/缝键，需要进行线键剪切测试;金楔/针缝键不需要进行线键剪切测试。
g.将剪切工具放置在距离要剪切测试的线键大约一个球键直径的距离(或一个铝线直径的楔形/针缝键)，并剪切线键。
5 绑线键合剪切的检验
所有绑线键合应按计划/定义的顺序剪切，以便稍后的目视检查可以确定哪些剪切值应由于剪切不当而消除。应使用至少30倍的放大倍率显微镜检查线键合，以确定剪切工具是否跳过了线键合(类型5)或剪切工具刮入或犁入模具表面(类型4)。参见图3键合剪切类型和插图。
发生键合剪切4或5型缺陷剪切条件的读数应从剪切数据中剔除。粘结剪切类型1、2、3和6应被认为是可接受的，并包括在剪切数据中。
发生键合剪切3型弹坑情况的剪切钢丝键合应进一步调查，以确定开裂和/或弹坑是由于绑线键合过程还是由于绑线键合剪切测试行为。在绑线键合剪切试验操作前造成的弹坑是不可接受的。由绑线粘结剂剪切试验产生的弹坑应被认为是可接受的，并包括在剪切数据中。
表3 绑线键合剪切类型
6 铝楔/缝型键的引脚检查
a.所有与Die和封装连接表面的铝线连接工艺都应进行连接引脚检查。
b.对于线键剪切测试太小的线(压缩键区高度小于1.25mils)，应使用锋利的小刀片从键合表面剥离或拔下楔形/针状键合位置的线键。铝丝的去除应足够，以便能直观地检查金属丝的粘结界面，并确定冶金丝的粘结面积。
c.对于较大的线材(在压缩键合区域高度大于1.25 mils)，应在线材键合剪切测试后对线材进行检查，以检查失效模式并确定楔形/针状键合覆盖范围。
7 键合剪切数据
应保存剪断的每根线键的数据。数据应确定绑线键合(位置、球键合和/或线材直径、线材、键合方法和键合材料)、剪切强度和键合剪切类型(定义见1.3.4节和图3)。
失效标准
以下故障标准不适用于已进行环境压力测试或已从电路板上脱落的器件。
1 金球键合失效准则
如果最小单个和样本平均球键剪切值大于或等于图4和表1中规定的值，则应认为产品上的金球键可以接受。
本标准适用于铝合金表面的金丝球键。其他材料组合可能需要一套新的失效标准。
如果有数据支持，供应商可以提出备选的最小球键剪切值。
4.2 铝楔/缝式键合失效标准
如果最小剪切值大于或等于制造商的键合丝抗拉强度，则应认为器件上的铝楔/针缝键合可以接受。
此外，楔形/缝形键合面积中键合引脚面积的百分比应大于或等于50%。如果有必要使用SPC控制线键合过程的百分比覆盖率，Cpk值可以计算到这个限制。
图4:可接受的最小个体和样本平均球键剪切值*，精确球键剪切值见表1 *
表1:最小可接受个体和样本平均球键剪切值*
本文对AEC-Q100 C组的第1项内容WBS 绑线键合剪切项目进行了介绍和解读，希望对大家有所帮助。
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