金絲球焊為什么總斷在同一個位置？熱影響區形成、問題與管控方法

最近，有不少客戶在向我們咨詢的時提到一個問題，為什么做拉力測試時，斷點總是出現在焊球上方幾乎同一個位置，哪怕換了金絲批次，調了設備參數，還是如此。大家摸不準到底是材料問題還是工藝問題。今天，科準測控小編就帶大家詳細拆解金絲鍵合中一個非常關鍵卻很容易被忽視的概念——熱影響區（Heat Affected Zone，簡稱HAZ），從原理到現象，從測試到管控，把這個問題剖析清楚。

一、什么是熱影響區（HAZ）？

在金絲球焊工藝中，放電棒（EFO，Electronic Flame Off）會釋放一個高壓電弧，將金絲末端瞬間熔化，表面張力使 molten gold 收縮成一個小球。這個球就是后續鍵合的焊球。

放電過程非常短暫（通常幾毫秒），但溫度極高。高溫不僅熔化金絲末端，還會沿著金絲向上傳導一段距離，導致焊球上方的一小段金絲被加熱但未熔化，這一段金絲的晶粒結構發生變化，力學性能下降，就形成了熱影響區（HAZ）。

圖片源自網絡

二、熱影響區的狀態

根據行業標準測試數據：

- HAZ的硬度比金絲其余部分低約20%

- HAZ的長度通常在38~100μm（約1.5~4mil）之間

-在拉力測試中，斷裂幾乎總是發生在HAZ區域

下圖a可以直觀看到，焊球形成后，HAZ區域的晶粒明顯比遠離焊球的正常區域粗大。這就解釋了為什么斷點總是固定在那個位置。

三、HAZ帶來的實際生產問題

HAZ會直接導致一系列鍵合缺陷：

1. 高爾夫球桿形焊球

焊球與金絲中心發生偏移，焊球歪向一側，形似高爾夫球桿。

原因分析：尾線長度不當、EFO放電位置偏移、瓷嘴或工作臺在放電瞬間發生橫向運動。

后果：焊球不對稱，鍵合強度不足，后續弧線不穩定。

2. 焊球上方頸縮

HAZ區域的金絲強度降低，在弧線成形或反向拱弧時，該區域發生急劇彎折，形成一個“折點”。

后果：該折點成為應力集中區，極易斷裂。在TSOP、智能卡、堆疊芯片等低線弧應用中尤其常見。

3. 引線框架連接條斷裂

在反向拱弧或后續塑封過程中，HAZ區域承受過大拉伸或剪切應力，導致連接條斷開。

4. 金絲刮傷或印痕

雖然不完全是HAZ本身的問題，但HAZ強度降低后，對外部損傷更加敏感。瓷嘴磨損、線夾污染都會在HAZ區域留下印痕或刮傷，進一步降低可靠性。

四、如何管控HAZ？

只要有加熱，就有熱影響，所以HAZ無法完全消除，但可以管控和優化。此外，很多金絲制造商也在持續改進材料：通過添加微量摻雜元素（如Be、Cu等），可以在不降低可焊性的前提下，縮小HAZ長度、提高HAZ強度。

五、如何評估HAZ的影響？

推拉力測試機是評估HAZ影響最直接、最量化的工具。通過它，你可以做到：

1. 定位薄弱點

在拉力測試模式下，觀察斷點位置。如果90%以上的斷裂都發生在焊球上方同一區域，基本可以確定HAZ是主要問題。

2. 量化強度損失

測量不同EFO參數下的拉斷力值。如果HAZ區域的拉斷力顯著低于金絲標稱值，說明熱影響過大。

3. 驗證工藝改善效果

更換高摻雜金絲或調整EFO時間后，對比前后拉力數據，判斷改善是否有效。

4. 批次一致性檢查

不同批次的金絲，HAZ表現可能不同。推拉力測試機可以幫助你建立入廠檢驗標準，避免問題批次流入產線。

5. 滿足體系審核

ISO、IATF等質量管理體系要求關鍵工藝參數可追溯。推拉力測試數據是最有力的證據。

無論是金絲、鋁絲、銅絲，還是25μm的細線、500μm的粗線，專業的推拉力測試機都能提供高精度、可重復的力學驗證。

以上就是科準測控小編關于熱影響區（HAZ）的原理、影響、管控的相關介紹了，希望對您有幫助。HAZ雖然無法完全消除，但可以被測量、被管控，如果您也有相關的需求或者對推拉力測試有需求，歡迎聯系科準測控，我們的技術團隊將為您提供專業的推拉力測試解決方案，讓每一根金絲、每一個焊球的強度，都清清楚楚、有據可查。