【2026最新】推拉力测试机原理是什么？力传感器、校准规范、测试流程一篇讲清

在日常与客户的沟通中，除了咨询价格，品牌外，被问得最多的一个问题就是：“推拉力测试机原理是什么？”这个问题看似简单，但真正讲清楚并不容易。因为它涉及力学测试的基础逻辑、传感器的精密测量、以及不同测试类型的技术差异。

 

本文科准测控小编就从力学原理、核心部件、测试逻辑、实际应用四个维度，来为您系统讲解推拉力测试机的工作原理。

 

 

一、推拉力测试机定义与功能

推拉力测试机（也称焊接强度测试仪）是一种用于测量微电子封装中微观连接点机械强度的检测设备。

它的核心任务是：对封装过程中形成的微小连接点（如金线焊点、锡球凸点、芯片粘接层等）施加精确可控的推力或拉力，测量其最大承受力值，从而评估连接点的结合强度是否达标。

二、推拉力测试机工作原理

 2.1 基本原理：力与强度的关系

推拉力测试机的基础力学原理可以用一个公式概括：

结合强度 = 最大破坏力 / 连接面积

工作逻辑如下：

- 设备施加一个逐渐增大的力

- 当被测物发生断裂或脱离时，记录下最大力值

- 这个力值代表了该连接点的绝对强度

如果需要计算单位面积强度（如剪切强度），再将最大力值除以连接面积即可。

 2.2 破坏性测试与非破坏性测试

绝大多数半导体封测场景采用破坏性测试，因为只有“测到断”，才能得到真实的最大强度值。

 2.3 为什么不是“大力出奇迹”？

推拉力测试的关键不在于“力大”，而在于精确。

被测对象通常非常微小：

- 金线直径：15-50微米（约头发丝的1/3到1/2）

- 锡球直径：100-500微米

- 芯片厚度：80-500微米

在这样的尺度下，微米级的定位误差、毫牛级的力值偏差都会导致测试结果失真。因此，推拉力测试机的核心能力是：精确施力、精确定位、精准测量。

 

 

三、推拉力测试机核心部件

理解了基本原理，我们再来看看设备是如何实现这些功能的。

力传感器：测试系统核心

力传感器是整个设备最核心的部件，作用是将机械力转换为电信号。

工作原理：

1. 当推刀或钩针接触被测物时，传感器内部的弹性元件发生微小形变

2. 贴在弹性元件上的应变片电阻值随之变化

3. 通过惠斯通电桥将电阻变化转换为电压变化

4. 经过ADC模数转换，变为数字力值

传动系统：定位与施力的执行机构

传动系统负责将测试头精确移动到目标位置并施加可控的力。

关键指标：

- X/Y/Z轴行程：决定可测样品的最大尺寸

- Z轴最小移动距离：定位精度，建议≤1μm

- 剪切高度精度：推力测试时推刀抬起高度的精度，建议≤±1μm

- 可编程着陆力：测试头接触样品时的最小力，直接关系到是否会压坏基板

 闭环控制：力与位置的协同

现代推拉力测试机如Alpha-W260采用闭环控制系统：

1. 设定目标参数（如测试速度、剪切高度）

2. 传感器实时反馈当前力值

3. 控制系统根据反馈调整电机动作

4. 确保施力过程严格按照设定执行

 

四、推拉力测试机测试步骤详解

 4.1 推力测试

以锡球剪切测试为例，完整测试过程如下：

第1步：安装推力模块，系统自动识别

第2步：选择合适推刀（宽度大于被测球直径的1.1倍），锁紧固定

第3步：将样品固定在测试平台上

第4步：通过显微镜和摇杆，移动推刀至锡球侧后方

第5步：设定测试参数（剪切高度、测试速度、着陆速度等）

第6步：启动测试，推刀以设定速度水平推进

第7步：推刀接触锡球并持续施加推力

第8步：锡球从焊盘上脱离，系统记录最大力值

第9步：生成力-位移曲线，供分析使用

获得精确的测试结果 

 

4.2 拉力测试

以金线拉力测试为例，完整测试过程如下：

第1步：安装拉力模块，系统自动识别

第2步：选择合适的钩针，安装到传感器上

第3步：将样品固定在测试平台上

第4步：移动钩针至键合线下方，钩住线中间位置

第5步：设定测试参数（测试速度、合格力值等）

第6步：钩针垂直向上移动，施加拉力

第7步：金线被拉断或从焊点脱开，系统记录最大力值

第8步：生成力-位移曲线 

 

五、传感器量程与精度

5.1 为什么需要不同量程？

推拉力测试覆盖的力值范围非常广：

- 微小金线拉力：几克到几十克

- 锡球剪切力：几十克到几百克

- 芯片推力：几百克到几十公斤

- 大功率模块推力：几十公斤到上百公斤

没有一款传感器能完美覆盖所有量程。小量程传感器测大力值会过载损坏，大量程传感器测小力值精度不足。

5.2 量程分段技术

先进的推拉力测试机采用量程分段技术：一个模块内可切换多个不同量程。

例如Alpha-W260推拉力测试机的一个250g推力模块，可在250g、100g、50g、25g四个量程间自由切换。测大力值时用大量程，测小力值时切换至小量程，确保小力值测试的精度。无需为不同量程购买多个模块，降低采购成本；同时小量程测小力值的精度更高。

 

5.3精度与分辨率区别

精度：是测量值与真实值的接近程度，如±0.1% FS，取决于传感器的质量、校准规范等 

分辨率：指设备能分辨的最小力值变化，取决于ADC位数和采样率以及信号处理算法等 

 

六、为什么要校准？

6.1 校准原理

校准的本质是：用已知标准力值去验证和修正传感器的输出值。

工作流程：

1. 在传感器上施加一个标准力（如标准砝码）

2. 读取传感器的测量值

3. 系统计算修正系数，使后续测量值准确

6.2 校准周期与规范

- 推荐周期：每12个月校准一次

- 使用工具：专用校准工装 + 标准砝码（建议M1等级）

- 验证方法：校准后执行GR&R验证，确认重复性和准确性

 

以上就是科准测控小编为您介绍的推拉力测试机工作原理，从力学基础、核心部件到测试流程，希望对您有所帮助。如果您也是从事半导体封装、LED封装、光模块、汽车电子或功率器件行业，正在寻找合适的推拉力测试方案，或者对推拉力测试机选型、Alpha-W260推拉力测试机操作视频、推拉力测试机厂家排名、推拉力测试机进口和国产区别等方面有疑问或需求，欢迎私信或留言联系我们。