在微電子封裝可靠性測(cè)試領(lǐng)域，非破壞性拉力測(cè)試（NDPT）的技術(shù)要求日益提升?？茰?zhǔn)測(cè)控作為專(zhuān)業(yè)的精密力學(xué)測(cè)試設(shè)備制造商，持續(xù)關(guān)注這一領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。從材料科學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)角度看，NDPT的科學(xué)基礎(chǔ)建立在嚴(yán)格的冶金特性分析與統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制之上，已成為現(xiàn)代微電子質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。
一、冶金學(xué)基礎(chǔ)：彈性極限的控制核心
從材料科學(xué)角度分析，NDPT成功實(shí)施的關(guān)鍵在于精確控制施加在引線鍵合系統(tǒng)上的應(yīng)力水平。當(dāng)引線承受拉伸力時(shí)，其力學(xué)響應(yīng)可分為彈性變形階段和塑性變形階段。在彈性變形區(qū)域內(nèi)，材料變形是可逆的；一旦應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度（彈性極限），材料將發(fā)生不可恢復(fù)的塑性變形。
研究數(shù)據(jù)表明，對(duì)于典型的鋁鍵合引線，當(dāng)延伸率低于3%時(shí)，其應(yīng)力-應(yīng)變特性呈現(xiàn)出較為明顯的線性彈性特征。這種情況下，通過(guò)精確控制測(cè)試力不超過(guò)材料的彈性極限，可以確保鍵合系統(tǒng)在測(cè)試后保持完整的冶金結(jié)構(gòu)完整性。而對(duì)于高延伸率（>20%）的引線材料，其彈性極限明顯降低，需要采用更為保守的測(cè)試力控制策略。
非彈性應(yīng)力范圍內(nèi)的鍵合點(diǎn)百分比
二、統(tǒng)計(jì)學(xué)控制：正態(tài)分布下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
從統(tǒng)計(jì)學(xué)視角審視，NDPT本質(zhì)上是在正態(tài)分布框架下進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)控制過(guò)程。在電子制造業(yè)中，鍵合強(qiáng)度通常被建模為服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量。通過(guò)建立(x-3σ)控制限，可以實(shí)現(xiàn)740個(gè)鍵合點(diǎn)中最多只有一個(gè)低于該強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)保證水平。
Harman的研究提出了精密的NDPT力設(shè)定公式：0.9(x-3σ)，其中σ表示標(biāo)準(zhǔn)偏差，x代表平均拉力強(qiáng)度。這一公式的設(shè)計(jì)邏輯包含雙重保險(xiǎn)機(jī)制：首先通過(guò)(x-3σ)篩選出薄弱鍵合點(diǎn)，再通過(guò)90%的衰減系數(shù)確保測(cè)試力不超過(guò)大多數(shù)鍵合點(diǎn)的彈性極限。
三、工藝優(yōu)化與標(biāo)準(zhǔn)建立
基于冶金性能和統(tǒng)計(jì)分析的深入研究，行業(yè)已經(jīng)建立起系統(tǒng)的NDPT實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)不同工藝條件和可靠性要求，NDP力的設(shè)定需要綜合考慮多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：
NDP力的推薦關(guān)系總結(jié)表
四、工程實(shí)踐中的關(guān)鍵考量
在實(shí)際工程應(yīng)用中，當(dāng)鍵合強(qiáng)度分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ超過(guò)0.25x時(shí)，表明鍵合工藝已經(jīng)失控，這種情況下不建議實(shí)施NDPT。過(guò)大的工藝波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致要么需要設(shè)置過(guò)低而無(wú)意義的測(cè)試力，要么會(huì)造成大量合格鍵合點(diǎn)被過(guò)度應(yīng)力損傷。
在使用自動(dòng)鍵合機(jī)進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)，通常能夠獲得較低的工藝波動(dòng)（σ≤0.15x）。這種情況下可以采用更為嚴(yán)格的0.9(x-4σ)標(biāo)準(zhǔn)，在約30000個(gè)鍵合點(diǎn)的正態(tài)分布中，最多只有一個(gè)鍵合點(diǎn)會(huì)受到超出彈性極限的應(yīng)力。
科準(zhǔn)測(cè)控針對(duì)NDPT測(cè)試的專(zhuān)業(yè)需求，開(kāi)發(fā)了具有高精度力值控制和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析功能的微力測(cè)試系統(tǒng)。該系列產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足不同材料、不同工藝條件下的NDPT測(cè)試要求，幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的質(zhì)量管理，為微電子封裝可靠性評(píng)估提供精準(zhǔn)的測(cè)試數(shù)據(jù)支持。
