在微電子封裝領域，集成電路（IC）內(nèi)部連接線的可靠性直接決定了芯片的壽命與性能。其中，鍵合鋁線作為連接芯片焊盤與外部引線框架的“生命線”，其焊接強度至關重要。如何精確、高效地評估鋁線鍵合點的質(zhì)量，成為封裝測試環(huán)節(jié)不可或缺的一步。

IC鋁線拉力測試正是解決這一問題的關鍵工藝監(jiān)控手段。通過測量將鋁線從鍵合點拉斷所需的力量，我們可以定量分析鍵合工藝的穩(wěn)定性、線材的機械性能以及是否存在潛在的失效風險。本文科準測控小編將深入淺出地介紹鋁線拉力測試的基本原理、遵循的國際標準，并重點結(jié)合我司Beta S100推拉力測試儀，詳細闡述其測試流程與操作要點，為有需要的朋友提供一份實用的技術參考。

一、 測試原理

IC鋁線拉力測試的基本原理是機械拉伸破壞性試驗。

測試時，使用一個精密的微型鉤針，小心地伸入待測鋁線的弧線下方。測試儀驅(qū)動鉤針以恒定的速度向上運動，對鋁線施加一個垂直向上的拉力。這個拉力通過鋁線傳遞至兩端的鍵合點（芯片上的第一焊點和引線框架上的第二焊點）。隨著拉力持續(xù)增大，鋁線或鍵合點會因應力集中而在最薄弱處發(fā)生斷裂。

測試儀器會實時記錄整個拉伸過程中的力值變化，并精確捕捉到斷裂瞬間的峰值力，即拉力強度值。通過分析斷裂力的大小以及斷裂位置（是線材本身斷裂、鍵合點脫落還是金屬層被拉起），可以綜合判斷鍵合質(zhì)量的好壞。

二、 測試標準

MIL-STD-883 Method 2011.7： 《邦接線拉力測試》

此標準是微電子器件測試領域的權威規(guī)范，詳細規(guī)定了測試方法、設備要求、取樣規(guī)則和驗收標準。

它對不同線徑的鋁線規(guī)定了最低拉力強度要求。例如，對于直徑為1.0 mil（約25.4 μm）的鋁線，其平均拉力強度通常需滿足不低于一定數(shù)值（如3.0 gf）的要求，且單個最低值不能低于該數(shù)值的特定百分比。

三、 測試儀器

1、 Beta S100推拉力測試儀

該儀器是專為微電子引線鍵合強度測試設計的高精度設備，具備以下特點：

高精度力值傳感： 采用高分辨率傳感器，量程覆蓋廣，可精確測量從厘牛（cN）到幾十牛頓（N）的力，輕松滿足細鋁線的測試需求。

高穩(wěn)定性與重復性： 精密的機械結(jié)構和運動控制系統(tǒng)確保了測試過程中速度平穩(wěn)、定位精準，測試結(jié)果重復性高。

人性化操作界面： 配備觸摸屏和直觀的軟件，方便用戶設置參數(shù)、執(zhí)行測試并實時觀察力-位移曲線。

強大的數(shù)據(jù)分析功能： 自動記錄、計算和統(tǒng)計測試數(shù)據(jù)，如最大值、最小值、平均值、標準差等，并可生成詳細的測試報告。

模塊化測試工具： 提供一系列不同尺寸和形狀的鉤針，以適應不同弧高和線徑的鋁線測試。

四、 測試流程（以Beta S100為例）

1、準備工作

設備開機： 啟動Beta S100測試儀及配套軟件，預熱一段時間使系統(tǒng)穩(wěn)定。

夾具安裝： 將待測的IC器件牢固地固定在測試平臺的夾具上，確保其水平且無松動。

鉤針選擇與安裝： 根據(jù)鋁線的直徑和弧高，選擇合適的鉤針（通常鉤針頂端半徑應為線徑的2-3倍），并將其安裝在測力傳感器上。

參數(shù)設置： 在軟件中設置測試參數(shù)，包括：

測試速度： 根據(jù)標準（如MIL-STD-883建議0.1-1.0 mm/s）設定鉤針上升速度。

目標測點： 規(guī)劃需要測試的鋁線編號。

力值量程： 選擇適合鋁線拉力范圍的量程，以保證最佳測試精度。

2、對位與測試

視覺對位： 利用儀器配備的顯微鏡或CCD攝像頭，移動測試平臺或鉤針，使鉤針精確地位于待測鋁線的正下方，并確保鉤針與鋁線無接觸。

提升鉤針： 緩慢垂直提升鉤針，使其輕輕鉤住鋁線弧線的中點，且不觸碰芯片或引線框架等其他結(jié)構。

執(zhí)行測試： 在軟件上啟動測試。鉤針將以預設速度勻速向上運動，對鋁線施加拉力。

自動記錄： 儀器自動記錄拉力-時間/位移曲線，并捕捉斷裂峰值力。

3、結(jié)果分析與后續(xù)

數(shù)據(jù)記錄： 軟件自動保存該次測試的峰值力值和斷裂位置信息。

失效模式分析： 觀察斷裂位置，常見的模式有：

頸縮斷裂： 斷裂在弧線中間，線材呈延性斷裂，通常表明鍵合點強度良好。

焊盤抬起： 鍵合點從芯片焊盤上脫落，可能涉及鍵合參數(shù)或焊盤清潔度問題。

界面斷裂： 鍵合點仍在，但下方的金屬化層被拉起，屬于較嚴重的失效。

重復測試： 移動至下一條待測鋁線，重復步驟2和3，直至完成所有計劃樣本的測試。

生成報告： 測試結(jié)束后，使用軟件的數(shù)據(jù)分析功能，計算整批數(shù)據(jù)的統(tǒng)計值，并與標準進行比對，生成最終的測試報告。

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