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国家标准计划《贵金属键合丝热影响区长度测定 扫描电镜法》由 TC243(全国有色金属标准化技术委员会)归口,TC243SC5(全国有色金属标准化技术委员会贵金属分会)执行 ,主管部门为中国有色金属工业协会

主要起草单位 贵研铂业股份有限公司

目录

基础信息

计划号
20220997-T-610
制修订
制订
项目周期
22个月
下达日期
2022-12-13
申报日期
2022-01-14
公示开始日期
2022-08-15
公示截止日期
2022-08-29
标准类别
方法
国际标准分类号
77.040.99
77 冶金
77.040 金属材料试验
77.040.99 金属材料的其他试验方法
归口单位
全国有色金属标准化技术委员会
执行单位
全国有色金属标准化技术委员会贵金属分会
主管部门
中国有色金属工业协会

起草单位

目的意义

贵金属键合丝(金丝、银合金丝、镀金银丝、镀金银合金丝)以良好的导电、导热和化学稳定性,广泛应用于高端IC产品、军品器件模块、LED大功率照明产品作为导通芯片与引线框架的关键封装材料。

键合前需要先在丝尾端进行烧球处理,电弧产生的热能快速熔化丝尾使其长成球状,大量的热能通过热传导使近球端温度升高、晶粒粗化,该区域相比于其他未受影响区域强度更低,因而称为键合丝热影响区(Heat Affected Zone,HAZ)。

键合丝热影响区的长短直接决定了键合成弧高度和键合强度,是键合丝极其重要的指标。

随着集成电路及分立器件向封装多引线化、高集成度和小型化发展,贵金属键合丝呈现出超细线径、低长弧、高强度的重要发展趋势,对热影响区要求比之前更加严格。

热影响区越短,键合时则可形成越低的弧度,占用空间越小、键合强度也越高。

在工业生产中,人们通过成分优化和工艺调整来缩短键合丝的热影响区,因此热影响区的长度测量尤为重要,是键合丝产品生产及研发必不可少的检测项目。

传统的热影响区长度测定方法是金相法,根据晶粒度大小变化来确定热影响区长短。

然而随着键合丝线径缩小,金相法对于直径在30μm以下的细丝,在截面样品制备和分辨率方面受都到了极大挑战,不仅制样成功率低、而且分辨率较低无法得到清洗的晶粒组织图。

目前国内外现有测试标准和规范已经不能满足产品发展,行业内急需一种全新的测试方法来解决贵金属键合丝热影响区长度的测定问题。

而采用高分辨电子显微镜结合先进的制样技术与科学的判定方法是解决该问题的最有效途径。

本标准将填补贵金属超细键合丝热影响区长度测量方法的空白,对产品质量控制具有重要意义。

另一方面,作为半导体封装材料的核心组成部分,键合丝具有较大的市场需求,2019年仅中国本土市场半导体封装键合丝总需求量174亿米,与2018年同比增长6.7%,其中贵金属键合丝占比44%。

申报单位贵研铂业股份有限公司,每年约有25万卷贵金属卷键合丝的生产规模,产值达3亿元左右,其中30μm以下键合丝材占比90%以上,且超细键合丝材的规模还在逐年增长。

公司在键合丝材生产技术水平领先,其中最细的键合金丝直径规格低至12μm,在行业内率先提出了超细贵金属丝热影响区长度测量的先进检测方法与规范需求,因此本标准规定的超细贵金属键合丝的测定方法十分必要,且具有一定的经济和社会效益。

范围和主要技术内容

此标准适用于直径50μm以下的各种含金、银的贵金属键合丝热影响区长度的测量,扩大了贵金属键合丝热影响区长度可测的直径范围(传统金相法已无法满足直径30μm以下的键合丝热影响区长度测量)。 该标准的主要内容是:键合丝纵截面制样技术和热影响区判定方法及长度的测量。其中制样技术采用先进的聚焦离子束(FIB)法,该方法无需镶嵌、磨抛,制样时间短、且成功率高,采用双束或多束扫描电镜上的聚焦离子束模块来切割并抛光试样,从而制备出超细键合丝的纵截面,再通过离子束成像技术,获得明显衬度的键合丝晶粒组织图像。技术规范主要包含离子束诱导沉积、粗切、精切和成像的参数设置,电压、电流的选择等。 热影响区的测量方法采用图片定性与曲线定量两种方法。其中图片定性是初步判定并直接测量的方法,根据键合丝纵截面组织球颈端沿长度方向的晶粒形状和大小的变化,将截面组织划分为完全热影响区、部分热影响区和未受影响区组织。热影响区长度包括完全热影响区和部分热影响区长度之和。用扫描电镜自带测量工具直接测量热影响区长度,并取平均值,作为该样品热影响区长度最终结果。热影响区长度的测量及数据处理可参考GB/T16594-2008《微米级长度的扫描电镜测量方法通则》来进行。另一种是截线定量测定法。以球颈端为起点,沿直径方向作不小于直径长度的直线,记录该直线与晶界的截点数,沿长度方向以固定步长作不小于直径长度的平行线,并记录每条直线与晶界的截点数。统计沿丝长度方向截点数变化曲线,必然呈逐渐上升并稳定较高水平,当曲线斜率刚好为零时所对应的横坐标即确定为热影响区长度。