IEC 60749-22-1:2025
(Main)Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 22-1: Bond strength - Wire bond pull test methods
Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 22-1: Bond strength - Wire bond pull test methods
IEC 60749-22-1:2025 provides a means for determining the strength and failure mode of a wire bonded to, and the corresponding interconnects on, a die or package bonding surface and can be performed on unencapsulated or decapsulated devices. This test method can be performed on gold alloy, copper alloy, and silver alloy thermosonic (ball and stitch) bonds made of wire ranging in diameter from 15 µm to 76 µm (0,000 6" to 0,003"); and on gold alloy, copper alloy, and aluminium alloy ultrasonic (wedge) bonds made of wire ranging in diameter from 18 µm to 600 µm (0,000 7" to 0,024").
This wire bond pull test method is destructive. It is appropriate for use in process development, process control, or quality assurance.
This test method allows for two distinct methods of pulling wires:
a) One method incorporates the use of a hook that is placed under the wire and is then pulled.
b) One method requires that after the wire be cut, a clamp is placed on the wire connected to the bond to be tested, and this clamp is used to pull the wire.
This test method does not include bond strength testing using wire bond shear testing. Wire bond shear testing is described in IEC 60749-22-2.
This first edition, together with the first edition of IEC 60749-22-2:2025, cancels and replaces the first edition of IEC 60749-22 published in 2002.
This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition:
a) Major update, including new techniques and use of new materials (e.g. copper wire) involving a complete rewrite as two separate subparts (this document and IEC 60749-22-2).
This International Standard is to be used in conjunction with IEC 60749-22-2:2025.
Dispositifs à semiconducteurs - Méthodes d’essais mécaniques et climatiques - Partie 22-1: Robustesse des contacts soudés - Méthodes d’essais d’arrachement par traction des contacts soudés par fil
L’IEC 60749-22-1:2025 présente des moyens de détermination de la robustesse et du mode de défaillance d’un fil soudé à la surface de collage d’une puce ou d’un boîtier, et des interconnexions correspondantes sur cette surface, et peut être appliquée à des dispositifs encapsulés ou décapsulés. Cette méthode d’essai peut être exécutée sur des contacts soudés (à boule écrasée et en point de couture) thermosoniques en alliage d’or, alliage de cuivre et alliage d’argent constitués de fils dont le diamètre est compris entre 15 µm et 76 µm (0,000 6 " et 0,003 "), et sur des contacts soudés (en biseau) ultrasoniques en alliage d’or, alliage de cuivre et alliage d’aluminium constitués de fils dont le diamètre est compris entre 18 µm et 600 µm (0,000 7 " et 0,024 ").
La présente méthode d’essai d’arrachement par traction des contacts soudés par fil est destructive. Elle est adaptée au développement de processus, au contrôle de processus ou à l’assurance qualité.
La présente méthode d’essai autorise deux méthodes distinctes de traction des fils:
a) une méthode intègre l’utilisation d’un crochet qui est placé sous le fil puis tiré,
b) une méthode exige qu’une fois le fil coupé, un collier soit placé sur le fil connecté au contact soudé à soumettre à essai, et ce collier est utilisé pour tirer le fil.
La présente méthode d’essai définit trois essais de traction. L’essai de traction du fil (WPT) est adapté à tous les fils soudés. L’essai de traction de boule (BPT) et l’essai de traction de point de couture (SPT) sont adaptés aux fils soudés par thermosonie.
Cette méthode d’essai n’inclut pas l’essai de robustesse des contacts soudés à l’aide de l’essai de cisaillement du contact soudé par fil. L’essai de cisaillement du contact soudé par fil est décrit dans l’IEC 60749-22-2.
La présente Norme internationale doit être utilisée conjointement avec l’IEC 60749-22-2:2025.
Cette édition inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l’édition précédente:
a) mise à jour majeure, incluant de nouvelles techniques et l’utilisation de nouveaux matériaux (par exemple le fil de cuivre) impliquant une réécriture complète en deux sous‑parties séparées (le présent document et l’IEC 60749-22-2).
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
IEC 60749-22-1 ®
Edition 1.0 2025-11
INTERNATIONAL
STANDARD
Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods -
Part 22-1: Bond strength - wire bond pull test methods
ICS 31.080.01 ISBN 978-2-8327-0861-3
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CONTENTS
FOREWORD . 5
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms and definitions . 8
4 Apparatus and material . 11
4.1 Inspection equipment . 11
4.2 Workholder . 11
4.3 Wire bond pull equipment . 11
4.4 Pulling hook . 11
4.5 Bond pull clamp . 12
5 Procedure . 12
5.1 Calibration . 12
5.2 Visual examination of bonds to be tested after decapsulation . 12
5.2.1 Applicability . 12
5.2.2 Bond pad examination and acceptability criteria for both aluminium and
copper bond pad metallization . 13
5.2.3 Examination and acceptability criteria for Cu and Ag wire and
connections (all bonds) . 13
5.3 Performing the wire bond pull test . 13
5.3.1 Wire bond pull test used . 13
5.3.2 Hook pull method . 13
5.3.3 Clamp pull method of single bond (cut wire) . 21
5.4 Examination of pulled wire bonds . 23
5.5 Wire bond pull failure codes . 24
5.5.1 Tabulation of codes . 24
5.5.2 Defining code 6 versus Code 7 for thermosonic stitch bonds . 31
5.5.3 Discussion on the significance of failure codes. 32
5.6 Wire bond pull data . 33
5.6.1 Recording wire bond pull data . 33
5.6.2 Determining equivalent wire diameter for ribbon bonds . 33
5.6.3 Effective pull force versus the actual force on a bond . 34
6 Summary . 34
Annex A (informative) Guidance for performing pull testing on stacked bonds
(reverse, security and others) . 35
A.1 Reverse bonds . 35
A.2 Security bonds . 37
A.3 Other stacked bonds . 37
Annex B (informative) Guidance for performing decapsulation on devices prior to bond
pull testing . 39
B.1 Rationale . 39
B.2 Warning regarding ultrasonic cleaning of exposed wire bonds . 39
B.3 Concerns with decapsulation processes for devices with copper and silver
wire bonds . 39
B.4 Concern with undercutting bonds due to over etching of the silver plating on
leadframes . 41
B.5 Techniques for assessing if excessive etching of ag plating has occurred . 43
B.6 Concern with decapsulating packages with stitch bonds on multiple planes . 44
B.7 Concern with not removing all encapsulation material around the bonded
wire prior to pull testing . 45
Annex C (informative) Correlation between pull failure codes in this document versus
pull failure codes in Mil-Std 883, Method 2011.9 . 46
Annex D (informative) Images to aid in determining appropriate failure codes . 48
D.1 Ilustration of failure codes . 48
D.2 Failure in deformed portion of wire above thermosonic stitch bond – Code 6 . 49
D.3 Failure in thermosonic stitch bond – Code 7 . 50
D.4 Additional guidance for breaks in thermosonic stitch bonds – Code 6 versus
code 7 . 51
Annex E (informative) Additional guidance regarding minimum pull force specification
values and process control requirements . 55
Annex F (informative) Factors that can affect wire pull outcome . 56
F.1 Important factors . 56
F.2 How bond angle affects pull force . 57
F.3 Pull angle affects pull force and fail mode . 58
Annex G (informative) Background and reasons for choice of minimum pull
specification values . 60
Bibliography . 61
Figure 1 – Definition of midspan . 9
Figure 2 – Depiction of eight outliers, seven of which are outlier products . 10
Figure 3 – Place hook under wire . 14
Figure 4 – Orientation of hook with respect to the wire (viewed from above) . 14
Figure 5 – Hook placement for wire pull test (WPT) for different types of wire bonds . 16
Figure 6 – Wires with low bond angles . 17
Figure 7 – Device with slots to allow for hook placement . 17
Figure 8 – Reverse "shingle" stack . 18
Figure 9 – Vertical stack of die of the same size . 18
Figure 10 – Hook placement for ball pull test (BPT) for different types of wire bonds . 20
Figure 11 – Hook placement for stitch pull test (SPT) for different types of wire bonds . 21
Figure 12 – Examples of acceptable and unacceptable placement of clamp on wire . 22
Figure 13 – Clamp placement for ball pull test . 23
Figure 14 – Clamp placement for stitch pull test. 23
Figure 15 – General description of wire bond pull failure codes for all bond types . 24
Figure 16 – Detailed pull failure codes for standard thermosonically bonded wires . 25
Figure 17 – Detailed pull failure codes for reverse thermosonically bonded wires . 26
Figure 18 – Detailed pull failure codes for die to die thermosonically bonded wires . 27
Figure 19 – Detailed pull failure codes for standard ultrasonically bonded wires . 28
Figure 20 – Detailed pull failure codes for die to die ultrasonically bonded wires . 29
Figure 21 – Detailed pull failure codes for substrate to substrate ultrasonically bonded
wires . 30
Figure 22 – Detailed pull failure codes for multi-loop ultrasonically bonded wires /
ribbons . 31
Figure 23 – Location of breaks in the stitch neckdown region versus in the stitch bond . 32
Figure A.1 – Top view image of reverse bond . 35
Figure A.2 – Side view image of reverse bond . 35
Figure A.3 – Examples of different electrical connections made with reverse bonds . 36
Figure A.4 – The bump of a security bond . 37
Figure A.5 – The ball bond of a security loop . 37
Figure A.6 – Example of another type of stacked bonds. 38
Figure B.1 – Images of copper ball bonds showing severe damage from etching
process . 39
Figure B.2 – Comparison images showing degree of cu attack due to two different
etchants . 40
Figure B.3 – Copper wire stitch bond fully decapsulated using laser ablation . 41
Figure B.4 – Laser ablation damage . 41
Figure B.5 – Drawn, optical and SEM images of break where metallurgical bond begins . 42
Figure B.6 – Undercutting of stitch bond due to excessive etching of silver plating . 42
Figure B.7 – Ag plating removed by the decapsulation process, underlying cu is visible . 43
Figure B.8 – Plated Ag visible in the area around the stitch bonds, cu only visible at
edges . 43
Figure B.9 – Assessing if excessive etching of Ag plating has occurred. 44
Figure B.10 – SEM and optical image examples of a reasonable amount of remaining
encapsulant material for pull testing of very low angle
...
IEC 60749-22-1 ®
Edition 1.0 2025-11
NORME
INTERNATIONALE
Dispositifs à semiconducteurs - Méthodes d'essais mécaniques et climatiques -
Partie 22-1: Robustesse des contacts soudés - Méthodes d'essais d'arrachement
par traction des contacts soudés par fil
ICS 31.080.01 ISBN 978-2-8327-0861-3
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SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 5
1 Domaine d’application . 7
2 Références normatives . 7
3 Termes et définitions. 8
4 Appareillage et matériaux . 11
4.1 Équipement d’inspection. 11
4.2 Support de travail . 11
4.3 Équipement de traction de contact soudé par fil . 12
4.4 Crochet de traction . 12
4.5 Collier de traction du contact soudé . 12
5 Procédure . 13
5.1 Étalonnage . 13
5.2 Examen visuel des contacts soudés à soumettre à essai après
décapsulation . 13
5.2.1 Applicabilité. 13
5.2.2 Examen des plaquettes de collage et critères d’acceptabilité pour la
métallisation des plaquettes de collage en aluminium et en cuivre . 13
5.2.3 Critères d’examen et d’acceptabilité des fils et connexions Cu et Ag
(tous les contacts soudés) . 14
5.3 Réalisation de l’essai d’arrachement par traction de contact soudé par fil . 14
5.3.1 Essai d’arrachement par traction des contacts soudés par fil utilisé. 14
5.3.2 Méthode de traction au crochet . 14
5.3.3 Méthode de traction par collier d’un contact unique (fil coupé) . 23
5.4 Examen des contacts soudés par fil tirés . 25
5.5 Codes de défaillance de traction de contact soudé par fil . 26
5.5.1 Tabulation des codes . 26
5.5.2 Définition du Code 6 par rapport au Code 7 pour les soudures en point
de couture thermosoniques . 33
5.5.3 Discussion sur la signification des codes de défaillance . 34
5.6 Données de traction de contact soudé par fil . 35
5.6.1 Enregistrement des données de traction de contact soudé par fil . 35
5.6.2 Détermination du diamètre de fil équivalent pour les contacts en ruban . 36
5.6.3 Force de traction effective par rapport à la force réelle sur un contact
soudé . 36
6 Résumé . 37
Annexe A (informative) Recommandations pour la réalisation d’essais d’arrachement
par traction sur des contacts empilés (inverses, de sécurité et autres) . 38
A.1 Soudures inverses . 38
A.2 Soudures de sécurité . 40
A.3 Autres soudures empilées . 40
Annexe B (informative) Recommandations pour effectuer la décapsulation sur les
dispositifs avant l’essai d’arrachement par traction des contacts soudés . 42
B.1 Justification . 42
B.2 Avertissement concernant le nettoyage par ultrasons des contacts soudés
par fil exposés . 42
B.3 Préoccupations relatives aux processus de décapsulation des dispositifs
avec contacts soudés par fils en cuivre et en argent . 42
B.4 Préoccupation concernant les caniveaux dus à une gravure excessive du
placage argenté sur les grilles de connexion . 45
B.5 Techniques permettant d’évaluer si une gravure excessive a eu lieu sur le
placage d’Ag . 47
B.6 Préoccupations concernant la décapsulation des boîtiers avec des soudures
en point de couture sur plusieurs plans . 48
B.7 Problème de ne pas retirer tout le matériau d’encapsulation autour du fil
soudé avant l’essai de traction . 49
Annexe C (informative) Corrélation entre les codes de défaillance de traction du
présent document et les codes de défaillance de traction du document Mil-Std 883,
Méthode 2011.9 . 50
Annexe D (informative) Images pour aider à déterminer les codes de défaillance
appropriés . 52
D.1 Représentation des codes de défaillance . 52
D.2 Défaillance de la partie déformée du fil au-dessus de la soudure en point de
couture thermosonique – Code 6 . 53
D.3 Défaillance de la soudure en point de couture thermosonique – Code 7 . 54
D.4 Recommandations supplémentaires pour les ruptures dans les soudures en
point de couture thermosoniques – Code 6 ou code 7 . 55
Annexe E (informative) Recommandations supplémentaires concernant les valeurs de
spécification minimale de la force de traction et les exigences de commande de
processus . 60
Annexe F (informative) Facteurs pouvant affecter le résultat de la traction du fil . 61
F.1 Facteurs importants . 61
F.2 Influence de l’angle de soudure sur la force de traction . 62
F.3 L’angle de traction affecte la force de traction et le mode de défaillance. 63
Annexe G (informative) Contexte et raisons du choix des valeurs minimales de
spécification de la traction . 65
Bibliographie . 67
Figure 1 – Définition de la portée médiane . 10
Figure 2 – Description de huit valeurs aberrantes, dont sept sont des produits déviants . 10
Figure 3 – Placer le crochet sous le fil . 15
Figure 4 – Orientation du crochet par rapport au fil (vue de dessus) . 15
Figure 5 – Mise en place du crochet pour l’essai de traction du fil (WPT) pour
différents types de contacts par fil . 18
Figure 6 – Fils à angles de soudure faibles . 19
Figure 7 – Dispositif avec encoches pour permettre la mise en place du crochet . 19
Figure 8 – Pile en plaques inversée . 20
Figure 9 – Pile verticale de puces de même taille . 20
Figure 10 – Mise en place du crochet pour l’essai de traction de boule (BPT) pour
différents types de contacts soudés par fil . 21
Figure 11 – Mise en place du crochet pour l’essai de traction de point de couture (SPT)
pour différents types de contacts soudés par fil . 23
Figure 12 – Exemples de mise en place acceptable et inacceptable d’un collier
sur le fil . 24
Figure 13 – Mise en place du collier pour l’essai de traction de boule . 25
Figure 14 – Mise en place du collier pour l’essai de traction de point de couture . 25
Figure 15 – Description générale des codes de défaillance de traction des contacts
soudés par fil pour tous les types de contacts . 26
Figure 16 – Codes de défaillance de traction détaillés pour fils normaux à soudage
thermosonique . 27
Figure 17 – Codes de défaillance de traction détaillés pour fils à soudage
thermosonique inverse . 28
Figure 18 – Codes de défaillance de traction détaillés pour fils à soudage
thermosonique puce sur puce . 29
Figure 19 – Codes de défaillance de traction détaillés pour fils normaux à soudage
ultrasonique . 30
Figure 20 – Codes de défaillance de traction détaillés pour fils à soudage ultrasonique
puce sur puce . 31
Figure 21 – Codes de défaillance de traction détaillés pour fils à soudage ultrasonique
substrat sur substrat . 32
Figure 22 – Codes de défaillance de traction détaillés pour fils/rubans à soudage
ultrasonique à plusieurs boucles . 33
Figure 23 – Emplacement des ruptures dans la zone d’avancée du point de couture
par rapport à la soudure en point de couture . 34
Figure A.1 – Vue de dessus de la soudure inverse . 38
Figure A.2 – Vue de côté de
...
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CONTENTS
FOREWORD . 5
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms and definitions . 8
4 Apparatus and material . 11
4.1 Inspection equipment . 11
4.2 Workholder . 11
4.3 Wire bond pull equipment . 11
4.4 Pulling hook . 11
4.5 Bond pull clamp . 12
5 Procedure . 12
5.1 Calibration . 12
5.2 Visual examination of bonds to be tested after decapsulation . 12
5.2.1 Applicability . 12
5.2.2 Bond pad examination and acceptability criteria for both aluminium and
copper bond pad metallization . 13
5.2.3 Examination and acceptability criteria for Cu and Ag wire and
connections (all bonds) . 13
5.3 Performing the wire bond pull test . 13
5.3.1 Wire bond pull test used . 13
5.3.2 Hook pull method . 13
5.3.3 Clamp pull method of single bond (cut wire) . 21
5.4 Examination of pulled wire bonds . 23
5.5 Wire bond pull failure codes . 24
5.5.1 Tabulation of codes . 24
5.5.2 Defining code 6 versus Code 7 for thermosonic stitch bonds . 31
5.5.3 Discussion on the significance of failure codes. 32
5.6 Wire bond pull data . 33
5.6.1 Recording wire bond pull data . 33
5.6.2 Determining equivalent wire diameter for ribbon bonds . 33
5.6.3 Effective pull force versus the actual force on a bond . 34
6 Summary . 34
Annex A (informative) Guidance for performing pull testing on stacked bonds
(reverse, security and others) . 35
A.1 Reverse bonds . 35
A.2 Security bonds . 37
A.3 Other stacked bonds . 37
Annex B (informative) Guidance for performing decapsulation on devices prior to bond
pull testing . 39
B.1 Rationale . 39
B.2 Warning regarding ultrasonic cleaning of exposed wire bonds . 39
B.3 Concerns with decapsulation processes for devices with copper and silver
wire bonds . 39
B.4 Concern with undercutting bonds due to over etching of the silver plating on
leadframes . 41
B.5 Techniques for assessing if excessive etching of ag plating has occurred . 43
B.6 Concern with decapsulating packages with stitch bonds on multiple planes . 44
B.7 Concern with not removing all encapsulation material around the bonded
wire prior to pull testing . 45
Annex C (informative) Correlation between pull failure codes in this document versus
pull failure codes in Mil-Std 883, Method 2011.9 . 46
Annex D (informative) Images to aid in determining appropriate failure codes . 48
D.1 Ilustration of failure codes . 48
D.2 Failure in deformed portion of wire above thermosonic stitch bond – Code 6 . 49
D.3 Failure in thermosonic stitch bond – Code 7 . 50
D.4 Additional guidance for breaks in thermosonic stitch bonds – Code 6 versus
code 7 . 51
Annex E (informative) Additional guidance regarding minimum pull force specification
values and process control requirements . 55
Annex F (informative) Factors that can affect wire pull outcome . 56
F.1 Important factors . 56
F.2 How bond angle affects pull force . 57
F.3 Pull angle affects pull force and fail mode . 58
Annex G (informative) Background and reasons for choice of minimum pull
specification values . 60
Bibliography . 61
Figure 1 – Definition of midspan . 9
Figure 2 – Depiction of eight outliers, seven of which are outlier products . 10
Figure 3 – Place hook under wire . 14
Figure 4 – Orientation of hook with respect to the wire (viewed from above) . 14
Figure 5 – Hook placement for wire pull test (WPT) for different types of wire bonds . 16
Figure 6 – Wires with low bond angles . 17
Figure 7 – Device with slots to allow for hook placement . 17
Figure 8 – Reverse "shingle" stack . 18
Figure 9 – Vertical stack of die of the same size . 18
Figure 10 – Hook placement for ball pull test (BPT) for different types of wire bonds . 20
Figure 11 – Hook placement for stitch pull test (SPT) for different types of wire bonds . 21
Figure 12 – Examples of acceptable and unacceptable placement of clamp on wire . 22
Figure 13 – Clamp placement for ball pull test . 23
Figure 14 – Clamp placement for stitch pull test. 23
Figure 15 – General description of wire bond pull failure codes for all bond types . 24
Figure 16 – Detailed pull failure codes for standard thermosonically bonded wires . 25
Figure 17 – Detailed pull failure codes for reverse thermosonically bonded wires . 26
Figure 18 – Detailed pull failure codes for die to die thermosonically bonded wires . 27
Figure 19 – Detailed pull failure codes for standard ultrasonically bonded wires . 28
Figure 20 – Detailed pull failure codes for die to die ultrasonically bonded wires . 29
Figure 21 – Detailed pull failure codes for subs
...
Questions, Comments and Discussion
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