引線鍵合廣泛應用于電子設備、半導體行業和微電子領域。它實現了集成電路（IC）中芯片與其他電子元件（如晶體管和電阻）之間的互連。引線鍵合通過在芯片的焊盤與封裝基板或其他芯片上的對應焊盤之間建立電氣連接。隨著需求的不斷增加，測試引線鍵合的重要性也在上升。這些連接在將半導體芯片與封裝引腳或基板連接中至關重要。任何在這些鍵合中出現的缺陷都可能導致開路或短路等問題，顯著影響設備功能。因此，測試引線鍵合不僅是為了確保可靠性和降低生產成本，還為了確保符合行業標準。

以下是一些影響引線鍵合的常見缺陷：

引線下垂：當引線在拉力下伸展或下垂時，導致接觸不良和電氣性能下降。

引線偏移：指引線在鍵合過程中橫向移動，導致錯位和不可靠的連接。

環形形成：多余的引線可能導致環形形成，影響鍵合質量和設備功能。

引線短路：這是一個關鍵缺陷，兩個引線意外電接觸，可能導致電路故障或設備完全失效。

引線斷開：指本應與焊盤電連接的引線斷開，造成開路，影響設備功能。

是德科技（Keysight Technologies,Inc.）推出電氣結構測試儀(EST)，這是一款用于半導體制造的鍵合線 (Wire Bonding) 檢測解決方案，確保電子組件的完整性和可靠性。

Keysight的電氣結構測試儀是一種基于電容的測試解決方案，旨在精確識別線鍵合缺陷。通過利用先進的平均測試（PAT）分析，該測試儀從已知的良好單元建立基線，快速檢測出諸如近短路、雜散線、線掃和線下垂等偏差。此功能確保了強大的產品質量管理，并顯著提升了制造效率。

電氣結構測試儀利用金屬表面之間的耦合特性，如引線鍵合和金屬板（也稱為IC上方的傳感器板）。該測試有效地將IC的每個引腳和引線鍵合轉化為電容器的導電板。這可以檢測到以前傳統的方法無法發現的缺陷，例如引線和內部引腳之間的“近短路”，以及垂直下垂的引線。此外，電容測試還可以識別諸如錯誤芯片和模具化合物等問題。

是德科技電氣結構測試儀(EST)

EST的主要特點包括：

先進的缺陷檢測：

通過分析電容耦合模式的變化，識別各種電氣和非電氣鍵合線 (Wire Bonding) 缺陷，確保電子組件的功能和可靠性。

大批量生產準備：

通過同時測試多達20個集成電路，每小時產量高達72,000單位，在大批量生產環境中提升生產力和效率。

大數據分析集成：

通過臨界不良重測 (Marginal Retry Test/MaRT)、動態零件平均測試（Dynamic Part Averaging Test/ DPAT）和實時零件平均測試（Real-time Part Averaging Test/RPAT）等先進算法捕捉缺陷并提高產量。

電容測試的原理

使用電容耦合方法進行引線鍵合缺陷檢測的理論相對簡單。該方法通過共享的電場在兩個導體之間轉移電能，而不是通過直接的電連接。這使得未通過電線物理連接的組件之間可以進行通信或信號傳輸。

在引線鍵合測試中，可以通過測量兩個導電表面之間的電容來應用這一概念：一是位于引線鍵合區域上方的電容結構，另一是與引線鍵合相關的導電路徑。通過分析導電表面的電容響應，可以評估封裝IC中引線鍵合的狀態和位置。

如圖1所示，Vectorless Test Enhanced Probe（VTEP）是可以進行此類測試的一個例子。該探頭采用先進的電容和電感傳感技術，檢測和測量印刷電路板（PCB）上組件和互連的電氣特性。與傳統測試方法需要詳細的輸入輸出向量不同，該技術可以不依賴這些向量，并提供出色的信噪比特性。

圖1：Keysight的無矢量測試增強探針（VTEP）

如下圖2所示，該解決方案利用先進的電容和電感傳感技術來檢測和測量引線鍵合的電容值。該過程涉及通過保護針將刺激信號注入引線框架，然后傳遞到引線鍵合。當放大器接觸到傳感器板（在這種情況下為電容結構）時，電路完成并捕獲耦合響應。

圖2：使用VTEP進行的四方扁平封裝（QFP）引線鍵合測試設置的橫截面圖

通過這種方法，電氣結構測試儀（EST）利用先進的電容和電感傳感技術以及部件平均測試（PAT）統計算法，從一組已知良品中學習基線引線鍵合測試。這使得用戶能夠將任何引線鍵合的偏差捕捉為異常值，例如下圖3中測試儀捕獲的近短缺陷。

圖3：“近短路”缺陷，通過s8050 EST檢測到，并在X光下驗證

電容測試方法特別適用于外圍引腳排列的封裝，因為這些引腳位于同一側或圍繞集成電路（IC）的位置。常見的例子包括雙列直插封裝（DIP）和四方扁平封裝（QFP）。在這些封裝中，所有引腳緊鄰排列，形成單層引線鍵合，便于測量電容耦合信號以確定引線鍵合的物理位置。

然而，隨著技術進步和集成電路復雜性的增加，更先進的封裝類型也隨之出現，例如球柵陣列（BGA），涉及多層引線鍵合堆疊。這種高級方法在測量電容耦合信號時面臨額外挑戰，因為引線鍵合的排列更為復雜。

圖4：BGA封裝的俯視圖

電容耦合方法可能不適用于這些高級集成電路封裝類型。例如，BGA將其引線鍵合焊盤安排在芯片周圍和印刷電路板（PCB）上的同心環中，導致多個重疊的引線層。這種配置使得測量電容耦合信號變得更加困難，因為它會影響信號的強度和信噪比，如圖5所示。

圖5：BGA封裝的橫截面視圖，其中多個引線重疊在一起

因此，在選擇電容耦合測試方法之前，考慮引線的排列非常重要。對于具有復雜引線鍵合排列的先進封裝類型，可能需要采用替代測試方法，以確保準確的測量和可靠的缺陷檢測。

轉變微電子領域的引線鍵合缺陷篩選

引線鍵合在微電子領域至關重要，隨著市場增長預期飆升，對高效測試方法的需求比以往任何時候都更為迫切。傳統的AXI和ATE系統雖然提供了有價值的見解，但也存在重大局限性。ATE系統可以輕松檢測開路、短路和缺失引線等電氣缺陷，但無法發現額外或漂浮引線、近短路下垂或掃動引線等問題。而AXI可以檢測所有引線鍵合缺陷，但需要人工視覺檢查，勞動力密集且容易出錯。

是德科技基于電容的測試解決了這兩個挑戰。這種先進技術能夠檢測傳統ATE和X射線系統無法發現的缺陷，包括引線之間的“近短路”和垂直下垂的引線。此外，它還可以識別不正確的芯片和模具化合物，擴展了其診斷能力。通過與PAT統計分析相結合，此測試方案可以輕松以高測試通量檢測電氣和非電氣缺陷，并適應高生產節拍率。

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