IEC 60749:1996/AMD1:2000

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
INTERNATIONAL
STANDARD
AMENDEMENT 1
AMENDMENT 1
2000-07
Amendement 1
Dispositifs à semiconducteurs –
Essais mécaniques et climatiques
Amendment 1
Semiconductor devices –
Mechanical and climatic test methods

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L
PRICE CODE
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– 2 – 60749 amend. 1 © CEI:2000

AVANT-PROPOS
Le présent amendement a été établi par le comité d’études 47 de la CEI: Dispositifs à

semiconducteurs.
Le texte de cet amendement est issu des documents suivants:

FDIS Rapport de vote
47/1477/FDIS 47/1518/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cet amendement.
Le comité a décidé que le contenu de la publication de base et de ses amendements ne sera
pas modifié avant 2010. A cette date, la publication sera
reconduite;
supprimée;
remplacée par une édition révisée, ou
amendée.
–––––––––––––
Page 40
6.1.2 Description générale de l’essai
Remplacer la première phrase de ce paragraphe par ce qui suit:
Sept méthodes d’essai sont décrites ici, chacune ayant son domaine propre, à savoir:
Ajouter un cinquième tiret et le texte suivant:
– la méthode G est destinée à vérifier la résistance mécanique des points de soudure fil à
une force de cisaillement.
Page 42
6.2.2.4 Critères de défaillance
Ajouter le texte suivant à la fin du point a):
Pour les diamètres de fil non spécifiés dans le tableau 5, il convient d’utiliser les courbes de la
figure 16 pour déterminer la limite de traction sur le contact soudé. Les courbes ne sont
applicables qu’à des tractions sur les contacts soudés exercées perpendiculairement à la
pastille.
60749 Amend. 1 © IEC:2000 – 3 –

FOREWORD
This amendment has been prepared by IEC technical committee 47: Semiconductor devices.

The text of this amendment is based on the following documents:

FDIS Report on voting
47/1477/FDIS 47/1518/RVD
Full information on the voting for the approval of this amendment can be found in the report on

voting indicated in the above table.
The committee has decided that the contents of the base publication and its amendments will
remain unchanged until 2010. At this date, the publication will be
reconfirmed;
withdrawn;
replaced by a revised edition; or
amended.
–––––––––––
Page 41
6.1.2 General description of the test
Replace the first sentence of this subclause by the following:
Seven test methods are described, each having its own purpose, that is:
Add a fifth dash and the following text:
– method G is intended to test the mechanical resistance of wire bonds to a shear force.
Page 43
6.2.2.4 Failure criteria
Add the following text at the end of item a):
For wire diameters not specified in table 5, the curves of figure 16 should be used to determine
the bond pull limit. The curves are only applicable to bond pulls normal to the die.

– 4 – 60749 amend. 1 © CEI:2000

Page 44
Paragraphe 6.3.4.1
Ajouter, à la fin de la première phrase, le nouveau texte suivant:

Pour les diamètres de fil non spécifiés dans le tableau 5, il convient d’utiliser les courbes de la

figure 16 pour déterminer la limite de traction sur le contact soudé. Les courbes ne sont

applicables qu’à des tractions sur les contacts soudés exercées perpendiculairement à la
pastille.
Page 48
6.5.5 Force à appliquer (pour les deux méthodes)
Ajouter, après ce paragraphe, un nouveau paragraphe 6.6 et re-numéroter le 6.6 existant
en 6.7.
6.6 Méthode G: Essai de cisaillement du point de soudure fil («wire ball»)
6.6.1 Domaine d’application
La méthode G est destinée à vérifier la résistance mécanique des points de soudure fil à une
force de cisaillement. Il est recommandé de l’utiliser en complément des méthodes A ou B.
Elle fournit plus d’information sur la robustesse de la soudure des métaux puisque, à la
différence des méthodes A ou B, elle présente l’avantage de se focaliser sur le point de
soudure lui-même plutôt que de faire apparaître des défaillances qui ne sont pas liées
directement à la qualité de la soudure (comme une rupture de fil au talon, au rétrécissement ou
dans la boucle).
Cette méthode fournit une procédure standard pour déterminer la résistance au cisaillement
d’une série de points de soudure réalisés soit par thermocompression, soit par technique
thermosonique.
6.6.2 Description générale
Le cisaillement du point de soudure est un procédé suivant lequel un appareil utilise un outil en
forme de ciseau pour cisailler ou pousser un point de soudure en forme de tête de clou ou de
coin vers l’extérieur de la plage de soudure (voir figure 14). La force requise pour provoquer
cette séparation est enregistrée et considérée comme la force de résistance au cisaillement
opposée par le point de soudure. Quand on la corrèle au diamètre de la tête de clou («ball
bond»), la résistance au cisaillement d’une soudure tête de clou en or est un indicateur de la

qualité du point de soudure entre la tête de clou en or et la métallisation de la plage de
soudure comme l’indiquent la figure 15 et le tableau 11. La résistance au cisaillement d’un
point de soudure d’aluminium en forme de coin («wedge bond») comparée à la résistance du fil
à la traction spécifiée par le fabricant est un indicateur de l’intégrité de la soudure entre le fil
d’aluminium et la métallisation de la plage de soudure («bond pad metallisation»).
Le point de soudure en forme de boule «ball bond» comprend la partie sphérique élargie ou
partie en forme de tête de clou du fil (réalisée par la fusion «flame-off» et la première opération
de soudure dans le procédé par thermocompression et par technique thermosonique, ou les
deux), la plage de soudure en dessous, et la zone de liaison entre la tête de clou et la plage de
soudure ou joint de soudure.
60749 Amend. 1 © IEC:2000 – 5 –

Page 45
Subclause 6.3.4.1
Add, at the end of the first sentence, the following new text:

For wire diameters not specified in table 5, the curves of figure 16 should be used to determine

the bond pull limit. The curves are only applicable to bond pulls normal to the die.

Page 49
6.5.5 Force to be applied (both methods)
Add after this subclause a new subclause 6.6 and renumber 6.6 as 6.7:
6.6 Method G: Wire ball shear test
6.6.1 Scope
Method G is intended to test the mechanical resistance of wire bonds to a shear force. It is
recommended that it be used in addition to method A or B. It provides more information about
the robustness of the metallurgical bond since, as opposed to method A or B, it has the
advantage of concentrating on the bond itself rather than showing failures which are not
directly linked with the quality of the bond (like wire breaking at the heel, neck, or in the span).
This method provides a standard procedure for determining the shear strength of a series of
ball bonds made by either thermal compression or thermosonic techniques.
6.6.2 General description
Bond shear is a process in which an instrument uses a chisel-shaped tool to shear or push a
ball or wedge bond off the bond pad (see figure 14). The force required to cause this
separation is recorded and is referred to as the bond shear force. The bond shear force of a
gold ball bond, when correlated to the diameter of the ball bond shear strength, is an indicator
of the quality of the metallurgical bond between the gold ball bond and the bond pad
metallization, as indicated in figure 15 and table 11. The bond shear force of an aluminum
wedge bond, when compared to the manufacturer's tensile strength of the wire, is an indicator
of the integrity of the weld between the aluminum wire and the bond pad metallization.
The ball bond includes the enlarged spherical or nail-head portion of the wire (provided by the

flame-off and first bonding operation in the thermal compression or thermosonic process, or
both), the underlying bonding pad and the ball bond bonding pad interfacial attachment area or
weld interface.
– 6 – 60749 amend. 1 © CEI:2000

Ces méthodes d’essai couvrent les têtes de clou faites avec du fil de faible diamètre, de 18 μm

à 76 μm (0,0007 pouce à 0,003 pouce), du type utilisé pour les circuits intégrés et les
montages hybrides. Ces méthodes d’essai peuvent être utilisées seulement quand la hauteur

et le diamètre de la tête de clou sont de dimensions suffisantes et que les structures

adjacentes sont suffisamment éloignées pour permettre la mise en place convenable et laisser

un dégagement suffisant du dispositif destiné à appliquer le cisaillement (au-dessus de la

liaison de soudure et entre des points adjacents).

Ces méthodes d’essai sont destructives. Elles conviennent à une utilisation en développement

de procédé ou avec un plan d’échantillonnage adéquat, pour le pilotage de procédé ou

l’assurance de qualité.
6.6.3 Termes et définitions
6.6.3.1 Définition des modes de cisaillement (voir figure 14)
6.6.3.1.1 Mode 1 – Soulèvement de la tête de clou
Séparation de toute la tête de clou de la plage de soudure qui laisse seulement une empreinte
sur la plage de soudure. Il n’y a pas de traces de formations intermétalliques, et peu ou pas de
perturbation de la métallisation est visible.
6.6.3.1.2 Mode 2 – Cisaillement du point d’attache («bond») / Cisaillement de la tête
de clou («ball») / Cisaillement du coin («wedge»)
Séparation du point au-dessus des composés intermétalliques. La partie constituée des
composés intermétalliques du point est restée sur la métallisation de la plage de soudure
accompagnée d’un peu d’or.
6.6.3.1.3 Mode 3 – Décollement de la plage de soudure
Séparation entre la métallisation de la plage de soudure et son substrat sous-jacent. De la
métallisation de la plage de soudure et des composés intermétalliques restent sur le point de
soudure.
6.6.3.1.4 Mode 4 – Cratères (copeau arraché)
Soulèvement du point d’attache enlevant un morceau du substrat. La métallisation de la plage
de soudure et un morceau du substrat sont attachés au point.
6.6.3.1.5 Mode 5a – Anomalie due à l’opérateur ou à l’équipement
(outil de cisaillement trop haut)

Condition où l’outil de cisaillement enlève seulement la partie supérieure de la tête de clou ou
du point de soudure. Positionnement incorrect de l’échantillon, force de cisaillement appliquée
trop haut, ou fonctionnement incorrect de l’appareil.
6.6.3.1.6 Mode 5b – Erreur due à l’appareil ou à l’opérateur
(outil de cisaillement trop bas)
L’outil de cisaillement touche la métallisation ou le revêtement de protection, ce qui entraîne
une valeur de cisaillement incorrecte. Mauvais positionnement du composant, hauteur de
cisaillement trop basse, ou mauvais fonctionnement de l’équipement.

60749 Amend. 1 © IEC:2000 – 7 –

These test methods cover ball bonds made with small diameter wire (from 18 μm to 76 μm

(0,0007 in to 0,003 in)) of the type used in integrated circuits and hybrid microelectronic

assemblies. These test methods can be used only when the ball height and diameter are large

enough and adjacent interfering structures are far enough away to allow suitable placement

and clearance (above the bonding pad and between adjacent bonds) of the shear test ram.

The test methods are destructive. They are appropriate for use in process development or, with

a proper sampling plan, for process control or quality assurance.

6.6.3 Terms and definitions
6.6.3.1 Definition of shear modes (see figure 14)
6.6.3.1.1 Mode 1 – Ball lift
Separation of the whole ball bond from the bond pad with only an imprint being left on the bond
pad. No intermetallic formation is evident and little, if any, disturbance of the metallization is
seen.
6.6.3.1.2 Mode 2 – Bond shear/Ball shear/Wedge shear
Separation of the ball above the intermetallics. The intermetallics portion of the ball is left on
the bond pad metallization along with some gold.
6.6.3.1.3 Mode 3 – Bond pad lift
Separation between the bond pad metallization and the underlying substrate. Some bond pad
metallization and intermetallics remain on the ball.
6.6.3.1.4 Mode 4 – Cratering (chip-out)
Bond pad lifts, removing a portion of the substrate. Bond pad metallization and a portion of the
substrate are attached to the ball.
6.6.3.1.5 Mode 5a – Instrument/operator error (shear tool too high)
Condition where the shear tool removes only the topmost part of the ball or wedge bond.
Improper placement of sample, shear height too high, or malfunction of instrument.
6.6.3.1.6 Mode 5b – Instrument/operator error (shear tool too low)

The shear tool contacts the metallization or protective overcoat, producing an invalid shear
value. Improper placement of sample, shear height too low, or instrument malfunction.

– 8 – 60749 amend. 1 © CEI:2000

Point de soudure
Plus grande partie de
séparé de la plage
la soudure attachée au fil
de soudure
Tête de clou ou en forme
Peu ou pas de composés
de coin
intermétalliques sur la plage
de soudure
Zone de soudure
Plage de soudure
intacte
intacte
Mode 1 – Soulèvement du point Mode 2 – Cisaillement du point – Or/aluminium
Morceau de la plage de soudure
et du substrat attaché au point
Métallisation de la plage
de soudure séparée
de la puce
Mode 3 – Soulèvement de la plage de soudure Mode 4 – Cratère
Faible partie du point
attachée au fil
Le bras est entré en contact
avec la métallisation au lieu
du point
Point cisaillé trop haut
Seulement une partie
du point enlevée
Plage de soudure séparée
de la puce
Mode 5A – Petit saut du cisaillement Mode 5B – Le bras entre en contact avec la puce –
Fausse manipulation
IEC  926/2000
Figure 14 – Codes de cisaillement du point

60749 Amend. 1 © IEC:2000 – 9 –

Major portion of bond
attached to wire
Bond separated from
Ball or wedge bonding
bonding pad
Little or no intermetallic
on pad
Weld area intact
Bond pad intact
Mode 1 – Bond lift Mode 2 – Bond shear – Gold/aluminum
Residual pad and substrate
attached to bond
Pad metal
...