一、工作簡況

1.項目概述：

貴金屬鍵合絲以良好的導電、導熱和化學穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于高端IC

產(chǎn)品、軍品器件模塊、LED大功率照明產(chǎn)品作為導通芯片與引線框架的關(guān)鍵

封裝材料[1]。在引線鍵合準備階段的燒球處理時，電弧產(chǎn)生的熱能快速熔化

鍵合絲尖端，形成自由空氣球，同時大量的熱量沿絲材傳導使鍵合絲近球端

發(fā)生晶粒粗化和晶粒急劇生長現(xiàn)象，隨熱量向遠端擴散，熱量對絲材組織的

影響逐漸降低。我們將鍵合絲近球端晶粒在熱影響下長大的區(qū)域稱為熱影響

區(qū)（HeatAffectedZone，HAZ）[2]。熱影響區(qū)由于晶粒粗大，力學強度較低，

容易形成失效點。因此，鍵合絲熱影響區(qū)的長短直接決定了鍵合成弧高度和

鍵合強度，是鍵合絲極其重要的指標。隨著集成電路及分立器件向封裝多引

線化、高集成度和小型化發(fā)展，貴金屬鍵合絲呈現(xiàn)出超細線徑、低長弧、高

強度的重要發(fā)展趨勢，對熱影響區(qū)要求比之前更加嚴格。熱影響區(qū)越短，鍵

合時則可形成越低的弧度，占用空間越小、鍵合強度也越高。在工業(yè)生產(chǎn)中，

人們通過成分優(yōu)化和工藝調(diào)整來縮短鍵合絲的熱影響區(qū)，因此熱影響區(qū)的長

度測量尤為重要，是鍵合絲產(chǎn)品生產(chǎn)及研發(fā)必不可少的檢測項目。

傳統(tǒng)的熱影響區(qū)長度測定方法是金相法，根據(jù)晶粒度大小變化來確定熱

影響區(qū)長短。GB/T6394-2017《金屬平均晶粒度測定方法》[3]規(guī)定了金屬平

均晶粒度測定的方法。隨著鍵合絲線徑縮小，該方法無法滿足直徑在30μm

以下的細絲的粒徑測試需求，具體表現(xiàn)在：①使用該標準中的制樣方法無法

制備出滿足測量的貴金屬超細鍵合絲截面；②金相顯微鏡已經(jīng)無法有效分辨

晶粒度變化來界定熱影響區(qū)長短，③該方法無法滿足2μm以下晶粒粒徑測

定。另一方面，行業(yè)內(nèi)缺乏統(tǒng)一的熱影響區(qū)長度的判定標準，國內(nèi)外也沒有

相關(guān)現(xiàn)行方法與規(guī)范直接適用于鍵合絲熱影響區(qū)長度的測定。

針對30μm以下的細絲的熱影響區(qū)長度測定問題，采用高分辨電子顯微

鏡并結(jié)合先進的制樣技術(shù)是解決該問題的最有效途徑。本標準適用于各類貴

金屬鍵合絲熱影響區(qū)長度的測量。其中方法一直接觀察法是針對鍵合金絲產(chǎn)

品快速測量的方法，采用掃描電鏡的背散射模式觀察燒球后的鍵合金絲，獲

得絲材晶粒組織圖像，根據(jù)絲材晶粒組織圖像對熱影響區(qū)進行判定并測量該

1

方法簡單便捷，可以滿足不同絲徑和型號鍵合金絲熱影響區(qū)長度的快速測定，

但該方法測量精度有限，適用于鍵合金絲產(chǎn)品熱影響區(qū)長度的粗略測定。方

法二聚焦離子束FIB法是針對50微米以下各類貴金屬鍵合絲的熱影響區(qū)長

度的標準測量。通過雙束或多束掃描電鏡上的大束流聚焦離子束來切割并拋

光試樣，從而制備出平整且滿足通道襯度拍攝要求的鍵合絲截面，再通過小

束流聚焦離子束成像技術(shù)，獲得鍵合絲內(nèi)部清晰的晶粒組織圖像，并根據(jù)絲

材縱截面晶粒組織圖像測定熱影響區(qū)的長度。該方法獲得的晶粒組織圖像清

晰，適用于熱影響區(qū)長度的精確測定。

任務(wù)來源：

云南省貴金屬新材料控股集團股份有限公司2021年11月向上級主管部

門提出制定貴金屬鍵合絲熱影響區(qū)長度的掃描電鏡測定方法標準制定計劃

書，于2023年5月獲全國有色金屬標準化技術(shù)委員會批準，項目計劃編號

20220997-T-610。項目起止時間為2023年5月～2024年10月，技術(shù)歸口單

位為全國有色金屬標準化技術(shù)委員會。

因公司發(fā)展需要，貴研鉑業(yè)股份有限公司已更名為云南省貴金屬新材料控股集團股

份有限公司，更名事宜于2023年12月8日通過上市公司股東大會審議，2023年12

月12日完成工商變更，并取得新的營業(yè)執(zhí)照，故第一起草單位名稱變更為云南省貴金

屬新材料控股集團股份有限公司。

2.標準項目編制單位、起草人概述：

標準項目編制單位云南省貴金屬新材料控股集團股份有限公司，是集貴

金屬系列功能材料研究、開發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營于一體的國有高新技術(shù)企業(yè)，其貴

金屬產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電子信息、航空、航天、船舶、汽車、生物醫(yī)藥、化學

化工、建材、礦產(chǎn)冶金、環(huán)保能源等行業(yè)。貴金屬鍵合絲是公司主要產(chǎn)品之

一，公司每年約有25萬卷貴金屬卷鍵合絲的生產(chǎn)規(guī)模，產(chǎn)值達3億元左右，

其中30μm以下鍵合絲材占比90%以上，且超細鍵合絲材的規(guī)模還在逐年

增長。公司在鍵合絲材生產(chǎn)技術(shù)水平領(lǐng)先，其中最細的鍵合金絲直徑規(guī)格低

至12μm，在行業(yè)內(nèi)率先提出了超細貴金屬絲熱影響區(qū)長度測量的先進檢測

方法與規(guī)范需求。

公司檢測中心（對外是貴研檢測科技（云南）有限公司）專職貴金屬產(chǎn)

2

品的檢測，其物理性能部擁有FIB-SEM系統(tǒng)和SEM、金相、精研一體機等

測試及制樣設(shè)備。受益于母公司貴研所和貴研鉑業(yè)在貴金屬方面長期的技術(shù)

積淀，貴研檢測在貴金屬檢測方面的能力和技術(shù)始終處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，部

分檢測能力和技術(shù)已經(jīng)達到國際水平。近年來，隨著雙束電鏡、透射電鏡及

各種先進制樣設(shè)備的引入，我們在貴金屬微觀結(jié)構(gòu)表征技術(shù)方面取得了突出

成績，其中制定了國內(nèi)第一項FIB先進制樣法標準GB/T38783-2020《貴金

屬復合材料覆層厚度的掃描電鏡測定方法》[4]。由于母公司貴研鉑業(yè)大規(guī)模

生產(chǎn)15-20μmG1、G2、G3型號規(guī)格鍵合金絲產(chǎn)品，以及對15μm以下超

細絲研發(fā)提出的檢測需求，我們已經(jīng)應(yīng)用FIB技術(shù)對超細貴金屬鍵合絲做了

大量工作，包括直徑20微米以下貴金屬超細復合絲橫截面的制備及其覆層

厚度測量；直徑12微米加工態(tài)超細貴金屬絲材的縱截面制備及電子背散射

衍射（EBSD）分析測試；20μm鍵合金絲燒球處理后縱截面制備及組織觀

察、熱影響區(qū)劃分與測量等。我公司在表征技術(shù)方面完全能夠滿足該項目的

要求。

標準起草人擁有10年的貴金屬材料研發(fā)經(jīng)驗，長期從事貴金屬材料的

SEM和FIB-SEM及TEM等微觀結(jié)構(gòu)表征測試研究工作，參與了

GB/T38783-2020《貴金屬復合材料覆層厚度的掃描電鏡測定方法》的制定，

擁有貴金屬鍵合絲材料檢測的豐富經(jīng)驗。

標準起草單位為：云南省貴金屬新材料控股集團股份有限公司、北京博達有

色金屬焊料有限責任公司

標準起草人：王一晴、毛端、趙萬春、陳雯、陳國華、裴洪營、周文艷、閆

茹、畢勤嵩、許彥亭、袁曉虹、金婭秋、朱武勛、李典。

3.標準項目單位、起草人所承擔工作：

3.1項目編制單位所承擔工作：

標準項目編制單位云南省貴金屬新材料控股集團股份有限公司承擔項

目的起草，樣品的提供及制備，試驗方法的測試參數(shù)的確定，組織協(xié)調(diào)各參

與單位。最終擬寫標準原件、編制說明及試驗報告。

3.2參與單位所承擔工作：

一驗證二驗證樣品

3

北京博達有色金屬焊料煙臺一諾電子材料有限云南省貴金屬新材料控

有限責任公司公司、國和通用（青島）股集團股份有限公司自

測試評價有限公司、郴備及北京博達有色金屬

州市產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢焊料有限責任公司、煙

驗所臺一諾電子材料有限公

司提供。

3.3起草人所承擔工作：

標準起草人及所承擔工作見下表

姓名所承擔工作

王一晴項目負責人。

毛端FIB法制備鍵合絲截面與雙束掃描電鏡的測試

趙萬春項目指導

陳雯技術(shù)支持，標準制定與編寫的技術(shù)指導與支持。

陳國華技術(shù)支持，組織協(xié)調(diào)各參與單位。

裴洪營技術(shù)支持，樣品提供。

周文艷技術(shù)支持，樣品提供。

閆茹直接觀察法技術(shù)支持，樣品提供。

畢勤嵩直接觀察法鎢燈絲電鏡測試

許彥亭技術(shù)支持

袁曉虹技術(shù)支持

金婭秋項目指導，標準制定與編寫的技術(shù)指導與支持。

朱武勛標準制定相關(guān)保障工作與支持

李典標準制定相關(guān)保障工作與支持

4.主要工作過程：

2015年云南省貴金屬新材料控股集團股份有限公司通過國家某平臺建

設(shè)項目先后引進FIB-SEM、TEM等設(shè)備使得檢測中心物性測試能力得到極

大提升，解決了許多生產(chǎn)科研中存在的檢測技術(shù)難題。2019年半導體事業(yè)部

提出了對其產(chǎn)品20微米絲徑的貴金屬鍵合絲的熱影響區(qū)長度測量的測試需

4

求，檢測中心物性部通過一系列探索研發(fā)，利用雙束電鏡聚焦離子束（FIB）

法解決了超細貴金屬鍵合絲截面制備及熱影響區(qū)長度的測量問題，并得到需

求方的認可。

2020年以來，我們應(yīng)用FIB-SEM雙束系統(tǒng)檢測先后測試了不同成分、

不同絲徑及不同處理工藝的貴金屬鍵合絲熱影響區(qū)長度，測試方法也逐漸固

化。經(jīng)過公司內(nèi)部組織討論建議希望將該方法上升為國家標準使其能夠得到

廣泛應(yīng)用。云南南省貴金屬新材料控股集團股份有限公司2021年11月向上

級主管部門提出制定貴金屬鍵合絲熱影響區(qū)長度的掃描電鏡測定方法標準

制定計劃書，于2023年5月獲全國有色金屬標準化技術(shù)委員會批準，項目

計劃編號20220997-T-610。該項目還增加了北京博達有色金屬焊料有限責任

公司作為共同起草人，以及其提出的直接觀察法作為其中一種測試方法。

2023年6月-7月，起草人分別從公司內(nèi)部及參與單位北京博達有色金屬

焊料有限責任公司、煙臺一諾電子材料有限公司征集了不同種類、規(guī)格型號

的貴金屬鍵合絲用于實驗，主要包含15μm、20μm、23μm、25μm、和

38μm的Au鍵合絲，樣品類型包括單絲和含絲芯片。

2023年8月至今，采用直接觀察法和FIB法兩種測試方法進行試驗，并

固化測試方法，對使用掃描電鏡測量貴金屬鍵合絲熱影響區(qū)長度的準確性進

行討論與評估，整理并撰寫實驗報告，編制說明，修改并完善標準文件初稿。

聯(lián)系各參與單位進行測試驗證，接受方法驗證反饋。

二、標準編制原則

1.保證標準的適用性原則：

貴金屬鍵合絲產(chǎn)品種類主要包含金絲、銀合金絲、鍍金銀絲，尺寸規(guī)格

多樣，市場上現(xiàn)有規(guī)格尺寸范圍在大多在50μm以內(nèi)，熱影響區(qū)長度范圍基

本在200μm以內(nèi)，本標準所用的FIB法皆可滿足其測量范圍，直接觀察法

可滿足所有絲徑鍵合金絲熱影響區(qū)長度的快速測量。另外，由于不同廠家鍵

合機器的差異，燒球后的鍵合絲樣品可分為單根絲或含絲的芯片樣品，單絲

樣品無需處理可直接用兩種方法測量，含絲的芯片樣品經(jīng)燒球端粘接處理后

也可用FIB法測量，即本標準所用的直接觀察法及FIB法皆可滿足兩種類型

樣品的測量。此外，考慮到生產(chǎn)時檢測效率、準確性與測試成本等因素，本

5

標準提供了兩種熱影響區(qū)長度的測試方法，其中直接觀察法適用于鍵合絲產(chǎn)

品熱影響區(qū)長度的快速檢測與粗略測定，F(xiàn)IB法測試成本高但獲得的晶粒組

織圖像更清晰，適用于熱影響區(qū)長度的精確測定。

2.保持標準的先進性原則：

使用FIB對貴金屬鍵合絲熱影響區(qū)長度的測量體現(xiàn)了該標準的先進

性，這也是該標準的重點內(nèi)容。其先進性表現(xiàn)在一下幾個方面：

1FIB屬于較新技術(shù)，目前還停留在科研方面，在第三方檢測方面，國際

和國內(nèi)對FIB的應(yīng)用還未全面展開；

2經(jīng)過標準查新國內(nèi)僅有一項FIB技術(shù)的相關(guān)標準GB/T38783-2020《貴金

屬復合材料覆層厚度的掃描電鏡測定方法》；

3FIB是一種原位樣品制備技術(shù)，目前沒有其它技術(shù)能夠取代FIB技術(shù)的

作用，隨著技術(shù)的提高使用成本的下降該設(shè)備普及的可能性較大，可見

該標準具備較長時效性。

3.與其它標準的統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性原則：

該標準應(yīng)該與其它微束分析國家標準協(xié)調(diào)統(tǒng)一其表現(xiàn)如下：

1FIB法制備前的準備、尋找共焦點的步驟與GB/T3873-2020中一致，分

別按照GB/T3873-2020中6.2.3，6.2.4執(zhí)行

2微米級貴金屬覆層厚度的測量應(yīng)遵循《GB/T16594-2008微米級長度的掃

描電鏡測量方法通則》[5]。

三、標準主要內(nèi)容的確定依據(jù)及試驗驗證情況分析

1.范圍的確定：

該標準中兩種方法的測定范圍有所不同。其中方法一直接觀察法只適合

鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測定。這是有金屬金特殊的物理性能決定的，經(jīng)加

工及燒球處理后的鍵合金絲組織可以通過掃描電鏡的背散射成像模式觀察

到。而其他貴金屬鍵合絲，如銀絲、鍍鈀銅絲，則很難通過該方法獲得清晰

的絲材組織圖片，因此方法一的測量范圍僅限于鍵合金絲。方法二聚焦離子

束法對材料成分沒有特殊要求，可以滿足純金屬、合金或復合類貴金屬鍵合

絲的熱影響區(qū)長度測量。而且離子束分辨率較高，完全滿足微米級材料加工

于測量，但是聚焦離子束法對于一些絲徑較大的絲材，氬離子切割相對吃力，

6

切割時間較長，不太適合絲徑大于50μm的鍵合絲材的截面切割于測量，

因此確定。方法二聚焦離子束法的測量范圍是適用于直徑不超過50μm的

純金屬、合金或復合類貴金屬鍵合絲。

2.測試方法的確定：

2.1直接觀察法的確定：

鍵合金絲產(chǎn)品由于金屬金特殊的物理性能，加工或作燒球處理后，采用

掃描電鏡背散射拍攝模式可觀察到熱影響區(qū)組織。通過獲取絲材表面組織晶

粒的清晰電鏡照片，從而測定熱影響區(qū)的長度。我們通過試驗，測試了同種

型號同批次的三根絲的熱影響區(qū)長度，測量結(jié)果相對接近；測試了不同絲徑

鍵合金絲的影響區(qū)長度，確定該方法可以測量所有絲徑的樣品。

2.2FIB法的確定：

由于貴金屬鍵合絲種類較多，且表面易污染及機械損傷，且絲材具有一

定弧度，直接觀察法無法滿足各類鍵合絲熱影響區(qū)長度的精確測量。FIB法

通過聚焦離子束切割制備絲材截面，再通過小束流聚焦離子束成像技術(shù)，可

獲得鍵合絲內(nèi)部清晰的晶粒組織圖像。根據(jù)絲材縱截面晶粒組織圖像可測定

熱影響區(qū)的長度。FIB法切割精度達幾納米，該方法適合50μm以下的鍵合

絲材的熱影響區(qū)長度的判定與測量。

2.3熱影響區(qū)判定方法的確定：

為保證足夠的強度與韌性，貴金屬鍵合絲產(chǎn)品一般都進行加工與適當退

火處理，其組織主要呈現(xiàn)半退火態(tài)，即包含了長條狀纖維結(jié)構(gòu)的加工態(tài)組織，

以及一些細小的等軸晶組織。產(chǎn)品經(jīng)引線鍵合準備階段的燒球處理時，電弧

產(chǎn)生的熱能快速熔化鍵合絲尖端，形成自由空氣球，同時大量的熱量沿絲材

傳導使鍵合絲近球端發(fā)生晶粒粗化和晶粒急劇生長現(xiàn)象，隨熱量向遠端擴散，

熱量對絲材組織的影響逐漸降低。我們可根據(jù)絲材（或縱截面）的晶粒組織

圖片，觀察絲材（或縱截面）的晶粒組織從球頸端沿長度方向的晶粒形狀和

大小的變化，將截面組織劃分為完全熱影響區(qū)、部分熱影響區(qū)和未受影響區(qū)

組織。熱影響區(qū)長度包括完全熱影響區(qū)和部分熱影響區(qū)長度之和。其中靠近

球頸端沿長度和直徑方向均為粗大等軸晶粒組成的區(qū)域為完全熱影響區(qū)；部

分熱影響區(qū)沿直徑方向由等軸晶粒和長晶粒組成，沿長度方向由混合態(tài)晶粒

7

組織向長晶粒組織過渡。未受影響區(qū)沿直徑方向未受影響區(qū)由條帶狀組織夾

雜著非連續(xù)細小等軸晶組成，且沿長度方向晶粒組織均勻。因此從自由空氣

球與絲交點處開始，沿鍵合絲長度方向，將連續(xù)出現(xiàn)的等軸或長晶粒消失前

最后一個晶粒末端判定為熱影響區(qū)結(jié)束的位置，將該段區(qū)域的長度判定為熱

影響區(qū)長度。

3、試驗驗證情況分析

3.1直接觀察法驗證情況

參與鍵合金絲直接觀察法驗證的單位有北京達博有色金屬焊料有限責任

公司、煙臺一諾電子材料有限公司、國和通用（青島）測試評價有限公司、

郴州市產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所。下面將幾家單位驗證結(jié)果分別進行對比分析。

3.1.1YG3-20鍵合金絲

YG3-20同批次樣品參與驗證，驗證情況如下：下表是各驗證單位對同

批次YG3-20鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值，下圖是各驗證單位對同批次

YG3-20鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值對比統(tǒng)計圖。

各驗證單位對同批次YG3-20鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值

YG3-20測量值1測量值2測量值3平均值標準差

達博90.892.191.691.50.535

一諾89.489.88989.40.327

郴州質(zhì)檢85.28585.285.130.094

貴研89.689.39089.630.287

各驗證單位對同批次YG3-20鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值對比統(tǒng)計圖

8

從圖表可看出，達博、一諾、郴州質(zhì)檢和貴研四家單位對YG3-20鍵合

金絲的熱影響區(qū)長度測量平均值分別是91.5μm，89.4μm，85.13μm和89.63

μm。最大值是達博的91.5μm，最小值是郴州質(zhì)檢的85.13μm，相差6.37

μm。按照本標準規(guī)定的測量方法，四家單位判定及測量值差別較小，數(shù)值

標準差在2.3μm，說明該方法測量的鍵合金絲的熱影響區(qū)長度值相對穩(wěn)定。

3.1.2YG3-25鍵合金絲

YG3-25同批次樣品參與驗證，驗證情況如下：下表是各驗證單位對同

批次YG3-25鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值，下圖是各驗證單位對同批次

YG3-25鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值對比統(tǒng)計圖。

YG3-25測量值1測量值2測量值3平均值標準差

達博122.5123.3122.5122.770.377

一諾132130130130.670.943

國和通測112.9112.6113.2112.90.245

貴研131.3131.1131.3131.230.094

各驗證單位對同批次YG3-25鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值

各驗證單位對同批次YG3-25鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值對比統(tǒng)計圖

9

從以上圖表可看出，達博、一諾、國和通測和貴研四家單位對YG3-25

鍵合金絲的熱影響區(qū)長度測量平均值分別是122.77μm，130.67μm，112.9

μm和131.23μm。最大值是貴研的131.23μm，最小值是國和通測的112.9

μm，相差18.33μm。按照本標準規(guī)定的測量方法，四家單位判定及測量

值有一定差距，不過各數(shù)值標準差在7.43μm，是可接受的范圍。導致各

家測量值差異的因素主要有同批次樣品之間的差異、圖片清晰度及人為判

定偏差、測量誤差等因素。

3.2聚焦離子束（FIB）法驗證情況

北京達博有色金屬焊料有限責任公司參與了聚焦離子束（FIB）法的驗

證。其中采用的是國儀量子DB500雙束電子顯微鏡，鎵離子束與電子束傾

角為54°。達博和貴研兩家單位分別對同批次的Au-20樣品進行了FIB法

測試。下表是各驗證單位對同批次Au-20鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值，

下圖是各驗證單位對同批次Au-20鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值對比統(tǒng)計

圖。

各驗證單位對同批次Au-20鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值

Au-20測量值1測量值2測量值3平均值標準差

達博111.5111.8112.1111.80.245

貴研109.3108.9109.5109.230.249

各驗證單位對同批次Au-20鍵合金絲熱影響區(qū)長度的測量值對比統(tǒng)計圖

從以上圖表可看出，達博、和貴研兩家單位通過FIB法對Au-20鍵合

金絲的熱影響區(qū)長度測量平均值分別是111.8μm和109.23μm相差2μm

10

以內(nèi)。按照本標準規(guī)定的FIB測量方法，兩家單位的測量