GB/T 45325-2025 贵金属键合丝热影响区长度测定 扫描电镜法

ICS77.040.99
CCS H 21
中华人民共和国国家标准
GB/T45325—2025
贵金属键合丝热影响区长度测定
扫描电镜法
Determinationoflengthofheataffectedzoneforpreciousmetalbondingwire—
Scanningelectronmicroscopemethod
2025-02-28发布2025-09-01实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会发布

前 言
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请 注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国有色金属工业协会提出。
本文件由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)归口。
本文件起草单位:贵研检测科技(云南)有限公司、北京达博有色金属焊料有限责任公司、贵研半导
体材料(云南)有限公司、烟台一诺电子材料有限公司、国合通用(青岛)测试评价有限公司、郴州市产商
品质量监督检验所、云南贵金属实验室有限公司、有色金属技术经济研究院有限责任公司、北京有色金
属与稀土应用研究所有限公司、浙江佳博科技股份有限公司。
本文件主要起草人:王一晴、毛端、赵万春、陈雯、陈国华、周文艳、向磊、朱武勋、闫茹、林良、齐岳峰、
薛子夜、张晓辰、张卓佳、刘洁、毕勤嵩、袁晓虹、梁辰、金娅秋、赵义东。

1 范围
本文件描述了各类贵金属键合丝(以下简称“键合丝”)热影响区长度的扫描电镜测定方法。
本文件方法一适用于键合金丝热影响区长度的测定。
本文件方法二适用于直径不超过50μm 的纯金属、合金或复合类键合丝的热影响区长度测定。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T23414—2009 微束分析 扫描电子显微术 术语
GB/T38783—2020 贵金属复合材料覆层厚度的扫描电镜测定方法
3 术语和定义
GB/T23414—2009界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
自由空气球 freeairball;FAB
引线键合烧球阶段,高压电弧击穿空气并放出大量的热,使键合丝末端熔化,冷却时由于表面张力
作用使键合丝末端形成的一个金属圆球。
3.2
热影响区 heataffectedzone;HAZ
引线键合烧球过程中,高温熔化键合丝末端形成自由空气球(FAB),同时热量传导使键合丝近
FAB区域发生再结晶及晶粒长大现象的区域。
3.3
聚焦离子束 focusedionbeam;FIB
将离子源通过离子枪加速、电磁透镜聚焦后形成的离子束流。
[来源:GB/T38783—2020,3.1,有修改]
3.4
双束电子显微镜 dualbeamelectronmicroscope
由聚焦离子束与扫描电子显微镜结合而成的双束(电子束/离子束)系统。
[来源:GB/T38783—2020,3.2,有修改]
3.5
气体注入系统 gasinjectionsystem;GIS
在双束电子显微镜中,通过注入各类气体化合物来辅助完成沉积或增强刻蚀的系统。
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GB/T45325—2025
[来源:GB/T38783—2020,3.3,有修改]
3.6
等轴晶粒 equiaxedgrain
在各方向上尺寸相差较小的晶粒。
[来源:GB/T30067—2013,2.2.53,有修改]
3.7
长晶粒 longgrain
形态介于等轴晶粒与形变条带组织之间的长条状非等轴晶粒。
注:通常长晶粒的长径比范围为2~15。
4 方法一 直接观察法
4.1 原理
通过扫描电镜的背散射模式成像,获得键合金丝表面的晶粒组织图片,从而测定热影响区(HAZ)
长度。
4.2 仪器设备
扫描电镜:背散射电子像分辨率优于20nm;设备应进行长度测量校准。
4.3 试验步骤
4.3.1 取样及样品安装
测试样品为烧球后的键合金丝。单根键合金丝样品,应选取无机械损伤且长度大于5mm 的样
品,并用导电胶粘接到平面样品台上;含键合金丝的芯片样品,直接将芯片水平粘接在平面样品台上。
将样品台置于样品仓并抽真空。
4.3.2 扫描电镜观察与拍照
使用扫描电镜的背散射模式观察样品。选取表面清洁且无明显机械损伤的键合金丝,将其移动到
视野中心。调整扫描电镜参数,聚焦、消除像散并拍照,获得背散射图像。所拍图片应包含键合金丝的
FAB和HAZ。推荐测试参数见表1,背散射成像效果见图1。
表1 扫描电镜推荐测试参数
参数名称参数值
电子束加速电压2kV~15kV
工作距离5mm~10mm
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图1 键合金丝背散射成像效果
5 方法二 聚焦离子束(FIB)法(仲裁法)
5.1 原理
通过双束电子显微镜FIB切割并抛光试样,制备出平整的键合丝纵截面,再通过FIB成像,获得键
合丝纵截面的晶粒组织图像,从而测定HAZ长度。
5.2 仪器设备
双束电子显微镜:电子束分辨率优于5nm;离子束分辨率优于10nm;设备应进行长度测量校准。
5.3 试验步骤
5.3.1 样品处理和安装
应将样品进行固定。单根键合丝样品可直接用导电胶粘接到平面样品台上;含键合丝的芯片样品
应先将悬空的FAB端固定在芯片上,可使用液体导电胶薄涂于芯片表面并自然晾干的方法来固定,将
处理后的样品粘接到平面样品台上。将样品台置于样品仓并抽真空。
5.3.2 截面制备
5.3.2.1 预热
预热FIB系统和气体注入系统(GIS)。
5.3.2.2 寻找共焦点
在电子束窗口下找到需要切割的键合丝样品,旋转或移动样品台,使键合丝在视野中水平且丝径中
线应处于视场中心。随后按照GB/T38783—2020中6.2.4执行。
5.3.2.3 FIB诱导沉积
倾斜样品台至θ,使其正对离子束。插入GIS注入针,通过FIB诱导沉积气体,在键合丝顶端中线
处形成保护层。沉积的保护层在长度方向应覆盖键合丝的FAB和不小于150μm 的丝材部分。沉积
保护层结束后将GIS注入针撤出。样品空间状态示意图及推荐参数见图2和表2。
注:使用平面样品台时,θ 为双束电子显微镜电子束与离子束的夹角。
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GB/T45325—2025
标引序号说明:
1———电子束;
2———GIS注入针;
3———FIB;
4———保护层;
5———键合丝样品;
6———样品台。
图2 FIB诱导沉积的样品空间状态示意图
表2 FIB诱导沉积推荐测试参数
参数名称参数值
离子束加速电压30kV
离子束束流0.5nA~3nA
沉积尺寸:长×宽×高(180μm~250μm)×2μm×(1μm~3μm)
5.3.2.4 FIB粗切
采用FIB切割保护层一侧键合丝的FAB和丝材部分。切割区域为矩形,切割方向终止于保护层边
缘,切割深度为FAB的直径。对于直径超过40μm 的键合丝,由于其FAB直径较大,保护层一侧的
FAB可部分切除,但切割区域应包含FAB与丝材连接处,且切割深度应大于丝材的直径。样品空间状
态示意图及推荐参数见图3和表3。
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GB/T45325—2025
标引序号说明:
1———电子束;
2———FIB;
3———保护层;
4———键合丝样品;
5———切除部分;
6———样品台。
图3 FIB粗切的样品空间状态示意图
表3 FIB粗切推荐测试参数
参数名称参数值
离子束加速电压30kV
离子束束流30nA~65nA
切割尺寸:长×宽×高(180μm~250μm)×(15μm~35μm)×(30μm~75μm)
5.3.2.5 FIB精切
在粗切截面的基础上,依次降低FIB束流进行精细切割,使键合丝截面平滑。切割方向终止于保
护层内,但不应将所有保护层全部切除。样品空间状态示意图及推荐参数见图4和表4。
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标引序号说明:
1———电子束;
2———FIB;
3———保护层;
4———键合丝样品;
5———切除部分;
6———样品台。
图4 FIB精切的样品空间状态示意图
表4 FIB精切推荐测试参数
参数名称参数值
离子束加速电压30kV
离子束束流3nA~15nA
切割尺寸:长×宽×高(180μm~250μm)×(0.5μm~2μm)×(30μm~75μm)
5.3.3 FIB成像拍摄
将倾斜的样品台倾转回水平方向,并以截面为中心将样品台旋转180°。微调样品台使键合丝截面
在离子束窗口视野中水平。将FIB 束流切换至50pA 以下,避开待拍截面区域进行聚焦和像散消
除,待图像清晰后再将待拍截面移动至视野中心位置,选取合适的放大倍数,调整亮度、对比度使晶粒组
织衬度明显,获取图像。图像应包含键合丝的FAB和不小于150μm 的丝材部分。样品空间状态示意
图及推荐参数见图5和表5,FIB成像效果见图6。
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标引序号说明:
1———FIB;
2———保护层;
3———键合丝样品;
4———拍摄面;
5———样品台。
图5 FIB成像的样品空间状态示意图
表5 FIB成像拍摄推荐参数
参数名称参数值
离子束加速电压30kV
离子束束流10pA~50pA
拍照像素停留时间5μs~20μs
图6 FIB成像效果
6 测量与数据处理
6.1 图像矫正
直接观察法获得的图像无需矫正。FIB法,由于离子束系统与电子束系统呈θ,FIB成像后获得图
像的高度方向是畸变的,因此应对图像进行矫正。矫正时图片的宽度不变,改变图片的高度。图片的实
际高度计算方法见式(1):
H = H'
sinθ …………………………(1)
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式中:
H ———矫正后图片的高度,单位为厘米(cm);
H'———矫正前图片的高度,单位为厘米(cm);
θ ———倾斜角度,单位为度(°)。
6.2 判定与测量
6.2.1 HAZ的判定
根据直接观察法或FIB法获得的键合丝晶粒组织图像进行HAZ的判定。以键合丝的FAB与丝
材连接处为起点,键合丝晶粒形态沿长度方向呈现梯度变化,当晶粒形状和大小开始趋于稳定时,则该
位置判定为HAZ的终点。
以键合金丝为例,其晶粒形态从FAB端沿长度方向由粗大等轴晶粒向细小等轴晶粒或长晶粒过
渡,再继续向夹杂细小晶粒的条带状组织过渡,最终晶粒形态趋于稳定。根据键合金丝的组织特征,可
将沿长度方向连续出现的最后一个等轴或长晶粒的末端判定为该键合金丝HAZ的终点。图7是矫正
后的键合金丝截面图及HAZ判定示意图。
注:条带状组织是金属丝材沿着拉拔方向严重变形后形成的平行于拉拔方向的长条状或窄带状变形组织。
标引符号说明:
S ———判定的HAZ终点位置;
L ———HZA的长度。
图7 矫正后的键合金丝截面图及HAZ判定示意图
6.2.2 测量HAZ长度
用扫描电镜自带测量工具或经过校准的第三方图像测量软件,在图像上测量HAZ的长度。每张
图片至少进行3次测量,并取平均值。FIB法至少测量1根样品,直接观察法至少测量5根同批次样
品,再取平均值,作为该批次键合丝HAZ长度的最终结果。
6.3 数据处理
按式(2)计算平均HAZ长度,数值修约到小数点后两位。
L =1 nΣn
i=1Li …………………………(2)
式中:
L ———平均HAZ长度,单位为微米(μm);
Li———第i 次测量的HAZ长度值或第i 根键合丝HAZ长度测量值,单位为微米(μm);
n ———测量的总次数或总数量。
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7 试验报告
试验报告一般包含以下内容:
a) 样品信息,键合丝型号、批次;
b) 试验设备型号,测试参数;
c) 带标尺的电镜照片;
d) 使用的方法;
e) HAZ测量的最大值及最小值和平均值;
f) 试验人员、审核人员及日期;
g) 本文件编号;
h) 其他。
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参 考 文 献
[1] GB/T30067—2013 金相学术语
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