利用推拉力測試機進行車規級IGBT鋁線鍵合強度檢測與分析

在電動汽車、工業控制等高端領域，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）作為電能轉換的核心，其可靠性直接決定了整個系統的性能與壽命。而封裝內部，那細如發絲的鋁線或鋁帶，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應力。一旦鍵合點失效，將導致模塊功能喪失，甚至引發嚴重事故。

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級標準下，這項測試更是不可或缺。今天，科準測控小編將帶您深入了解車規級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典：通過施加一個垂直于鍵合點表面的、持續增加的拉力，直到鍵合線被拉斷或鍵合點發生脫離，從而測得該鍵合點的極限抗拉強度。

測試結果通常表現為兩種典型的失效模式：

線頸斷裂：斷裂發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，鍵合質量良好。

界面剝離：斷裂發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、參數設置不當等，導致鍵合界面強度不夠。

通過統計分析大量測試數據，不僅可以判斷單根鍵合線的質量，更能評估和監控整個鍵合工藝的穩定性和一致性。

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固態技術協會發布的標準，與MIL-STD-883類似，也是行業內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。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：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：

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，精細調節鉤子的三維位置：

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據，軟件界面會顯示力-位移曲線。

測試將持續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。

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，進行統計分析，評估工藝能力。

以上就是小編介紹的有關于車規級IGBT鋁線拉力測試的相關內容了，希望可以給大家帶來幫助。如果您還對推拉力測試機怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項、作業指導書，原理、怎么校準和使用方法視頻，推拉力測試儀操作規范、使用方法和測試視頻，焊接強度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題感興趣，歡迎關注我們，也可以給我們私信和留言。【科準測控】小編將持續為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領域應用中可能遇到的問題及解決方案。