推拉力测试机在IC铝线拉力测试中的应用全解

在微电子封装领域，集成电路（IC）内部连接线的可靠性直接决定了芯片的寿命与性能。其中，键合铝线作为连接芯片焊盘与外部引线框架的“生命线”，其焊接强度至关重要。如何精确、高效地评估铝线键合点的质量，成为封装测试环节不可或缺的一步。

IC铝线拉力测试正是解决这一问题的关键工艺监控手段。通过测量将铝线从键合点拉断所需的力量，我们可以定量分析键合工艺的稳定性、线材的机械性能以及是否存在潜在的失效风险。本文科准测控小编将深入浅出地介绍铝线拉力测试的基本原理、遵循的国际标准，并重点结合我司Beta S100推拉力测试仪，详细阐述其测试流程与操作要点，为有需要的朋友提供一份实用的技术参考。

一、 测试原理

IC铝线拉力测试的基本原理是机械拉伸破坏性试验。

测试时，使用一个精密的微型钩针，小心地伸入待测铝线的弧线下方。测试仪驱动钩针以恒定的速度向上运动，对铝线施加一个垂直向上的拉力。这个拉力通过铝线传递至两端的键合点（芯片上的第一焊点和引线框架上的第二焊点）。随着拉力持续增大，铝线或键合点会因应力集中而在最薄弱处发生断裂。

测试仪器会实时记录整个拉伸过程中的力值变化，并精确捕捉到断裂瞬间的峰值力，即拉力强度值。通过分析断裂力的大小以及断裂位置（是线材本身断裂、键合点脱落还是金属层被拉起），可以综合判断键合质量的好坏。

二、 测试标准

MIL-STD-883 Method 2011.7： 《邦接线拉力测试》

此标准是微电子器件测试领域的权威规范，详细规定了测试方法、设备要求、取样规则和验收标准。

它对不同线径的铝线规定了最低拉力强度要求。例如，对于直径为1.0 mil（约25.4 μm）的铝线，其平均拉力强度通常需满足不低于一定数值（如3.0 gf）的要求，且单个最低值不能低于该数值的特定百分比。

三、 测试仪器

1、 Beta S100推拉力测试仪

该仪器是专为微电子引线键合强度测试设计的高精度设备，具备以下特点：

高精度力值传感： 采用高分辨率传感器，量程覆盖广，可精确测量从厘牛（cN）到几十牛顿（N）的力，轻松满足细铝线的测试需求。

高稳定性与重复性： 精密的机械结构和运动控制系统确保了测试过程中速度平稳、定位精准，测试结果重复性高。

人性化操作界面： 配备触摸屏和直观的软件，方便用户设置参数、执行测试并实时观察力-位移曲线。

强大的数据分析功能： 自动记录、计算和统计测试数据，如最大值、最小值、平均值、标准差等，并可生成详细的测试报告。

模块化测试工具： 提供一系列不同尺寸和形状的钩针，以适应不同弧高和线径的铝线测试。

四、 测试流程（以Beta S100为例）

1、准备工作

设备开机： 启动Beta S100测试仪及配套软件，预热一段时间使系统稳定。

夹具安装： 将待测的IC器件牢固地固定在测试平台的夹具上，确保其水平且无松动。

钩针选择与安装： 根据铝线的直径和弧高，选择合适的钩针（通常钩针顶端半径应为线径的2-3倍），并将其安装在测力传感器上。

参数设置： 在软件中设置测试参数，包括：

测试速度： 根据标准（如MIL-STD-883建议0.1-1.0 mm/s）设定钩针上升速度。

目标测点： 规划需要测试的铝线编号。

力值量程： 选择适合铝线拉力范围的量程，以保证最佳测试精度。

2、对位与测试

视觉对位： 利用仪器配备的显微镜或CCD摄像头，移动测试平台或钩针，使钩针精确地位于待测铝线的正下方，并确保钩针与铝线无接触。

提升钩针： 缓慢垂直提升钩针，使其轻轻钩住铝线弧线的中点，且不触碰芯片或引线框架等其他结构。

执行测试： 在软件上启动测试。钩针将以预设速度匀速向上运动，对铝线施加拉力。

自动记录： 仪器自动记录拉力-时间/位移曲线，并捕捉断裂峰值力。

3、结果分析与后续

数据记录： 软件自动保存该次测试的峰值力值和断裂位置信息。

失效模式分析： 观察断裂位置，常见的模式有：

颈缩断裂： 断裂在弧线中间，线材呈延性断裂，通常表明键合点强度良好。

焊盘抬起： 键合点从芯片焊盘上脱落，可能涉及键合参数或焊盘清洁度问题。

界面断裂： 键合点仍在，但下方的金属化层被拉起，属于较严重的失效。

重复测试： 移动至下一条待测铝线，重复步骤2和3，直至完成所有计划样本的测试。

生成报告： 测试结束后，使用软件的数据分析功能，计算整批数据的统计值，并与标准进行比对，生成最终的测试报告。

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