如何拉线 #
本手册是引导并建议考虑用什么和怎样实现最佳的拉线测试，本手册侧重针对导线线和铝带，使用钩针完成拉力测试，但也涵盖“弧高测量“和关于”夹爪测试和剥离测试“的粗略介绍，xyztec有单独关于此项测试的详细手册
本教程包含11段和4个附录。您可以使用右边的目录在各个部分之间导航
什么是拉线 #
拉丝测试是在导线下施加向上的力，有效地将导线从基板或芯片上拉离。 拉丝测试的目的是测量焊接点强度，评估焊接失效形式或确定是否符合规定的焊接强度要求。
焊接强度测试机将测试工具对准金属丝或带下。 然后z轴向上移动，直到焊点断裂(破坏性测试)或达到预定义的力(非破坏性测试)。 非破坏性测试通常用于高高端或价格昂贵的产品，在测试过程中，操作员必须在不损坏导线的情况下评估样品质量。
通过在拉力传感器上安装钩针来拉或者切断导线或带，或者使用夹爪来拉线， 如要得到可靠的在现性测量数据，将测试工具准确放置在焊点下方是非常重要的，我们的半自动或全自动Sigma测试系统使这变得更容易，并符合国际焊接测试标准，如DVS2811。
测量线的类型 #
导线的截面形状可以是圆形或矩形(带状)。 细线是直径小于75µm (3 mil)的线。 超过这个尺寸，我们就说粗线测试。
导线或带的材料主要是金、铝、铜或银。每一种类型的金属丝或带都是可测的。 由于在测试过程中测试点周围的电线和元件或低弧高线，导致工具很难触及测试位置。因此我们提供定制的解决方案和工具，以实现有效测试，即使是最具挑战性的应用我们也可以应对。
工具对位 #
拉线测试最常用的工具是钩针。钩针有多种形状和尺寸。钩针的角度通常为85%，以将导线拉入钩内，以防止测试期间脱钩。
标准的钩针是由弯曲的圆形金属丝制成，有特定的脚径、脚长和根部直径。 30毫米柄长，便于定位和深入到测试点进行测试
我们有广泛的标准焊接测试工具，可用于各种测试类型，如
- 拉
- 推
- 剥离
- 剪切
- 刮痕
- 测量
脚径 #
钩针的脚径是非常重要的参数，钩针直径需要满足线径或者铝带厚度的3倍，目的是为了减小钩针同导线之间压力防止导线被钩针切断。钩的强度与导线的最大拉伸载荷相似，并确保测试过程中最大负载作用在焊点上，而不是导线。
脚长 #
钩针脚长一般是脚径的3-3.5倍左右。 更短的长度可用小间距应用，以避免同时拉多根导线。 线与线之间的距离较大的应用，或以不规则模式焊接的线，适合使用较长的钩针，在手动和自动测试中更能提供更好的容错性
针对线弧高度极低(30 μm或更少)的线或铝带可能需要特殊的工具才能插入。标准针太粗，可以选择底部剪薄过的钩针，作为第二种选择，可借助USB夹爪设置一个夹持力固定住导线，将线拉断
工具品质 #
材质和损伤 #
工具的材料应该有足够的强度来承受最大的拉力。 钨钢是一种合适的材料，因为它很容易加工出所需的形状和精度。 此外，样品材质通常比工具本身更软，所以工具磨损很少出现
糟糕的工具质量通常是由于损坏。 损坏最常见的原因是在更换测试样品时被样品或工作夹具刮碰所致。切勿使用损坏的工具，以免影响测量结果。
为了设置钩的同心度，并在钩针损坏后最大限度地减少恢复时间， 因此钩针组件由2个部分组成。
钩针同心度 #
什么是钩针同心度 #
一个钩针的中心位于钩针在旋转过程中保持不动的轴心点，钩针的同心度是执行自动化必不可少的，它使手动对准也变得更容易。
钩针的位置并不固定，当旋转时可描述为圆。钩针偏心度表示理想校准后和实际钩针之间的位置补偿。在小间距应用中，更精准校正是必要的，所以软件校正可以补偿这一偏移，并校正同心度，以确保钩针旋转时轴心不变。
偏心钩针问题 #
如果钩针不同心，旋转是它会损坏其它导线。 首先，钩子在导线下面准备旋转。 然后根据偏心的大小，它会漏掉导线或损坏旁边的导线，或弯曲导线或一次测试多根导线。
校准钩针同心度 #
有三种方式校准钩针同心度以达到最佳钩针旋转精度
- 手动校准
- 印泥辅助校准
- 软件补偿校准
调整钩针连接器校正螺丝来调整钩针同心度是一种有效且常用的方法。 但是只有通过软件校正，才有可能实现钩针同心度小于5um。
工具对准 #
钩针的测试位置应在导线下方，不得接触任何其他导线或样品的一部分。 在测量之前，有必要将传感器清零。
快速批量测试 #
Sigma 软件拥有自动拉线功能，它可以在不干扰导线的情况下，自动将导线下的钩针对齐。 根据作业员定义的动过在测试开始前旋转钩子 这个功能是有助于的和有必要应用于在所有拉拔测试中，并且需要一个同心钩针来实现。
作业员必须开启“auto-hook”功能开始测试，然后Sigma测试机会自动按照下列步骤进行
- 钩针向下移动
- 在线下方旋转钩针
- 可选钩针向导线或远离导线方向移动
- 执行拉线测试
- 测试完成回到起始位置
沿着线或相交于线 #
可以从沿着导线或与导线相交开始，后者会在测试之前和之后有额外的钩针旋转
沿着导线自动拉线比相交速度快一些，因为后者比前者多出2次钩针旋转动作，但相交于导线便于观察钩针与 导线的位置关系。
使钩针对位更简单并减少Z轴在对位过程中的移动距离。
在什么位置测试？ #
常见的作法是钩针在导线中间位置做测试，MIL standard 2011 指定在跨中与环顶之间测试，以规避导线的不良变形，但上一版本指定跨中测量
当只对两个键合点其中一个感兴趣时，靠近感兴趣的键合点进行测试。 增加键合负荷，以增大失效的机会。 例如，当感兴趣点的失效模式是第一个焊点，试着将钩针对准第一焊点。 在同一个位置做测试是至关重要的。 否则会加大测试力值分布，影响失效模式
自动化测试保证了钩针对位的一致性，只有先进的自动化键合测试机才能获得到最可靠的数据来优化生产流程
焊点见导线的长度会影响拉力的角度，拉力的角度改变分布在各焊点上的荷载。
Standard DVS 2811 建议拉线位置应该保证在导线和第一第二焊点的角度是相等的。 然后使用校正因子将结果归化到30°的“标准”角度附近
将测得的拉力乘以修正系数，就可以计算出焊点的载荷。 然后，用DVS 2811 对不同拉角的不同焊点的强度进行比较
三角 #
DVS 2811设置的角度相等，因此力也一样，它可以在许多位置拉，并在第一个和第二焊点上产生不同的力
本教程的附录1有各种公式来计算三角测量的力。 先进的键合测试机可以自动计算出这些值。
自动化和线侦测 #
自动化消除了操作人员对测量结果的影响。 XYZ可以通过执行自动化程序完成自动测试，其中可能包括对位点识别。 自动化可确保拉力测试点保持在一个非常一致的位置，所以结果的分布趋于集中，提高测量数据的质量。
Sigma测试机光学侦测导线，并在自动拉线之前纠正测试位置。 线侦测确保了即使在导线的位置不够一致的情况下测试位置的一致性。 通过视觉分析导线位置的变化，键合测试机可以修正测试位置，保证测试结果的一致性。
在绿色十字线位置，图像显示视觉侦测后钩针的实际测试位置。当机器执行拉力测试时，它不会错过导线，而是把导线拉到与其他导线相同的位置。
自动导线侦测能够在手动测试时实现更高程度的一致性。
弧高测量 #
测弧高是设备的辅助功能，键合强度测试机主要测试力值，但设备可通过同一拉力传感器测量弧高，先进的键合强度测试机甚至可以将拉力测试同弧高测试整合。
钩针以一个预设定力侦测基板以测量弧高
夹具 #
保证样品被牢牢固定在夹具上测试。 否则会导致测试时间增加，位移数据错误，测试数据可靠性降低。
这张图片显示了最好的测量方法。 样品被夹在底座上，这样可以得到精确的测量结果。
上图中，样品没有夹紧。 导致样本移动
- 样品移动导致更长的测试时间和位移
- 如果测试时间变长，真实的测试速度就会变慢
- 不同的测试速度会得到不同的力量峰值
- 不稳定夹持会增加误差和数据分布
拉线衍生测试 #
矢量测试 #
矢量测试是拉力测试的一种延申，钩针以一定角度移动，而不是相对于样品90°角向上移动。 这使得加载在焊点上的力有更多的条件有助于得到感兴趣的失效模式。测试机可以通过同时移动X轴和/或y轴与z轴来实现这一点。
或者，也可以将样品夹在倾斜的矢量夹具上。 在SMD鸥翼引脚测试中看到例子
SMD鸥翼引脚 #
测试SMD鸥翼引脚的最好方法是切断引脚取下芯片，然后用夹爪测试每个引脚。 切断连接使键合测试不受整体和其他引线的影响
这样做需要大量的准备时间，如果不采用切断引脚而直接使用钩针测试会产有如下问题
- 空间有限，钩针无法进入
- 测试结果包含芯片支撑力的干扰
- 当钩针恰好进入导线下方，测试法则中测试前清零则不可开启，必须在调整好位置后手动清零传感器
如果钩针更接近封装元件，那么测试负载多分布在元件上，而不是焊点上。当然小的荷载在焊点位置会得到较低的测试数据。失效模式分析显示不良焊接。
使用特定的钩针进行矢量测试可减少元件本身对测试的影响，在设定测试法则时要注意排除一切问题。
矢量测试比常规拉力测试对键合点会施加更高的测试负载。
矢量测试用更大的载荷测试感兴趣的点。尽管测试负载有一定比例给了封装器件，但对结果的分析仍然可以提供有意义的数据，。
倾斜样品 #
另一种测试SMD鸥翼引线的方法是倾斜样品，并使用一个带有强力金属钩的常规拉力传感器。 然而，这种方法有一些局限性。
- 大样品倾斜后容易剐蹭测试头。 然而，有大工作区的测试机可以避免这种情况。
- 在不同的测试高度聚焦显微镜是不可能的，可能会降低UPH。 Sigma的EZ显微镜支架有助于克服这一点
- 测试每个方向的引脚时需要多次旋转夹具
- 放置和调整样品角度相对比较困难
测试法则设定 #
测试定义 #
测试法则允许对测试变量进行设定。 基本测试设置包括:
- 测试距离
- 测试速度
- 破坏或非破坏测试
还有很多设置。 我们可以将所有设置以不同的方式组合在一起，以一种最聪明的方式解决所有挑战。
等待时间 #
保持时间与非破坏性试验最相关。
测试前清零 #
在几乎所有测试类型中测试前清零传感器是必要的。
表面侦测 #
使用夹爪时，测试前需要侦测表面。在拉力测试中，可设定侦测力，最大侦测距离和速度。
提前结束 #
设置一个力差阈值，当侦测到力值波动后，测试将提前结束
超行程 #
设备还提供“超行程”选项，当测试“提前结束”被触发后，可设置超形成用于移除线残留
自动钩针和测弧高 #
拉力测试可以结合自动钩针情进行，并可以在拉力测试前结合弧高测量
测试数据记忆 #
Sigma键合测试机自动将测试方法设置存储，以跟踪法则随时间的变化。 在“显示历史”中可轻松查找历史设定
统计分析（SPC） #
像所有其他测试法则，如推、剥离、剪切和探针一样，可以为拉力设置SPC报警。 根据测量结果，每个测量可以包括警告或失效或强制输入注释。 软件甚至可以锁定测机器，直到工程师检查确认后方可继续。
测试方法设置包括连续的统计值数据。从简单的平均值或中值计算到Cpk值和上下限，所显示的一切对于大多数质量保证过程都是至关重要的。
数据分析 #
对测试结果做出正确的决定可能需要额外的分析。 Sigma键合试验机通过存储测试前、测试中和测试后的图片和/或视频，以及测量数据和分级信息，协助数据分析
Sigma软件有一个复杂的查询界面，允许工程师筛选大量的测试数据。 覆盖大量测量的力或图表。 表单提供了一个自动筛选功能，它将只显示特定筛选条件下的测量值和样本。 工程师可以控制SPC查询屏幕中的数据回收和排序。
对于严格的数据收集，当达到一定数量的样本时，自动打印选定报告自动打印为PDF文件。
数据导出 #
Sigma bond测试人员选择多种文件格式(例如，XLS、DOC、PPT、PDF、XPS、CSV、XML、DBF等)导出标准报告，以便将数据导出到外部系统。
失效模式 #
MIL-STD-883 2011.9 根据样品的类型列出了26种失效模式(失效类别)。 下面概述一下金线和铝线最常见的失效模式。 也可以在我们的评分库中下载结果代码。
金线失效模式 #
Mid span break #
- 键合强度未知
- 可接受但却决于测试力值
Heat affected zone (HAZ) break #
- HAZ 强度已知
- 可接受但取决于测试力值
Heel break #
- 根部强度已知
- 合格率取决于最终力值
IMC 脱落根据力值判断 #
- IMC 脱落根据力值判断
- 已知IMC/键合强度
- 可接受但取决于测试力值
Pad crater #
- 焊盘强度已知
- 可接受但取决于测试力值
- 可能焊接工艺问题
Wedge crater #
- 可接受但取决于测试力值
- 可能焊接工艺问题
Wedge bond break #
- 楔形焊点强度已知
- 可接受但取决于测试力值
铝线失效模式 #
Mid span break #
- 键合强度未知
- 可接受但取决于测试力
Heel break #
- 根部强度已知
- 可接受但取决于测试力值
Wedge break #
- 楔形焊点强度已知
- 可接受但取决于测试力
Both wedge bonds break #
- 弱焊接强度可能性
Wedge crater #
- 可接受但取决于测试力值
- 焊接工艺问题可能性
Both wedge craters #
- 弱焊接强度可能性
- 焊接工艺问题可能性
Sigma bond tester #
Sigma 是目前最先进的的拉下键合强度测试机，它具有改变游戏规则的自动化能力更高的性能
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附录 #
此手册有4个附录如下：
