在電動汽車、工業(yè)控制等g端領域，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）作為電能轉(zhuǎn)換的核心，其可靠性直接決定了整個系統(tǒng)的性能與壽命。而封裝內(nèi)部，那細如發(fā)絲的鋁線或鋁帶，是連接芯片與外部世界的“生命線"，承擔著巨大的電流和功率循環(huán)應力。一旦鍵合點失效，將導致模塊功能喪失，甚至引發(fā)嚴重事故。
因此，對鍵合點進行機械拉力測試，是評估其焊接質(zhì)量、確保器件長期可靠性的“必考科目"。尤其是在更為嚴苛的車規(guī)級標準下，這項測試更是重要。今天，科準測控小編將帶您深入了解車規(guī)級IGBT鋁線拉力測試的全貌，從基本原理到具體操作流程，為您提供一份詳實的參考指南。
一、 測試原理
鍵合拉力測試的原理直觀而經(jīng)典：通過施加一個垂直于鍵合點表面的、持續(xù)增加的拉力，直到鍵合線被拉斷或鍵合點發(fā)生脫離，從而測得該鍵合點的極限抗拉強度。
測試結果通常表現(xiàn)為兩種典型的失效模式：
線頸斷裂：斷裂發(fā)生在焊線最薄弱的頸部（Heel），而非鍵合點界面。這通常被認為是理想的失效模式，表明鍵合點本身的強度高于線材本身的強度，鍵合質(zhì)量良好。
界面剝離：斷裂發(fā)生在鍵合線與芯片或基板金屬層的界面。這通常意味著鍵合工藝存在問題，如清潔度不足、參數(shù)設置不當?shù)龋瑢е骆I合界面強度不夠。
通過統(tǒng)計分析大量測試數(shù)據(jù)，不僅可以判斷單根鍵合線的質(zhì)量，更能評估和監(jiān)控整個鍵合工藝的穩(wěn)定性和一致性。
二、 測試標準
MIL-STD-883 Method 2011.7：這是微電子器件鍵合強度測試的基石標準，詳細規(guī)定了測試方法、鉤子的類型和尺寸、測試速度等。
AEC-Q101：這是汽車電子委員會針對分立半導體元件的應力測試認證標準，是進入汽車供應鏈的“通行證"。
JESD22-B116：JEDEC固態(tài)技術協(xié)會發(fā)布的標準，與MIL-STD-883類似，也是行業(yè)內(nèi)廣泛接受的鍵合強度測試標準。
三、 測試儀器
1、Beta S100 推拉力測試機
這是一款專為微電子封裝強度測試設計的高精度設備，非常適合進行車規(guī)級IGBT的鍵合拉力測試。其主要特點包括：
高精度力值傳感器：能夠精確測量從幾毫牛到數(shù)百牛頓的拉力，滿足從細鋁線到粗鋁帶的全范圍測試需求。
精密的運動控制：采用高精度步進電機或伺服電機，確保測試頭以恒定、平穩(wěn)的速度上升，避免沖擊對測試結果的影響。
人性化操作軟件：內(nèi)置測試程序編輯器，可方便地設定測試速度、距離、上下限等參數(shù)。自動記錄并分析測試結果（峰值拉力、失效模式等）。
多種測試工具：配備符合標準的不同型號和尺寸的測試鉤子，以適應不同線弧和間距的鍵合線。
視頻輔助系統(tǒng)：集成高倍率顯微鏡和攝像頭，便于操作者精確定位測試鉤子，確保鉤子鉤在鍵合線的中間位置，且不與芯片或基板發(fā)生觸碰。
四、 測試流程
步驟一：樣品準備與固定
將待測的IGBT模塊（通常是開封后的樣品）穩(wěn)固地固定在測試機的夾具平臺上。
確保樣品放置水平，鍵合點所在平面與測試頭的運動方向垂直。
步驟二：設備設置與校準
打開測試機和電腦軟件。
根據(jù)待測鋁線的直徑和標準要求（如MIL-STD-883），在軟件中設置測試參數(shù)：
測試模式：拉力測試。
測試速度：通常設置為0.1 - 1.0 mm/s，確保為準靜態(tài)測試。
力值上限：設置為略高于預期斷裂力，以保護傳感器。
選擇尺寸合適的測試鉤子并安裝到傳感器上。鉤子的寬度和厚度需適用于鍵合線的線弧，避免過寬鉤到相鄰的線，或過厚損壞線弧。
步驟三：定位與掛鉤
通過軟件控制或手動操控，移動測試頭至鍵合線上方。
利用設備集成的顯微鏡和攝像頭，精細調(diào)節(jié)鉤子的三維位置：
X-Y方向：將鉤子移動到鍵合線中段的正下方。
Z方向：緩慢上升平臺或下降鉤子，使鉤子恰好從鍵合線下方穿過，并鉤住線弧的最高點。關鍵： 確保鉤子只接觸鍵合線本身，與芯片表面、基板或其他結構保持安全距離。
步驟四：執(zhí)行測試
在軟件界面點擊“開始測試"。
測試機將按照預設速度，垂直向上拉動鉤子。
力值傳感器實時記錄拉力數(shù)據(jù)，軟件界面會顯示力-位移曲線。
測試將持續(xù)到鍵合線被拉斷或鍵合點脫落，設備自動記錄下峰值拉力值。
步驟五：結果分析與記錄
設備自動判定峰值拉力是否在設定的上下限范圍內(nèi)。
操作員通過顯微鏡觀察斷裂位置，手動或通過軟件圖像識別功能判定失效模式（線頸斷裂或界面剝離）。
軟件自動生成測試報告，包含測試編號、峰值拉力、失效模式、力-位移曲線等。
對同一批次的多個樣品進行重復測試，進行統(tǒng)計分析，評估工藝能力。
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