在功率半導體領域,TO(晶體管外形)封裝器件因其結構堅固、散熱良好而被廣泛應用于工業控制、新能源汽車及能源管理等高可靠性場景。然而,其內部晶片與基島之間的焊接或粘接質量,直接決定了器件的長期導通性能、機械穩定性和使用壽命。一個微小的空洞或弱粘接點,都可能在嚴苛的工況下成為失效的導火索。因此,如何精準量化并評估其粘接強度,成為質量管控的關鍵一環。
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晶片推力測試,作為一種經典且高效的破壞性力學測試方法,為此提供了權威的解決方案。它通過測量使晶片從基材上發生位移所需的最大力值,來客觀評判粘接工藝的優劣。今天,科準測控小編將帶您深入探討TO功率器件晶片推力測試的核心原理、執行標準、關鍵儀器及標準化操作流程,助力企業提升產品可靠性與市場競爭力。
一、測試原理
晶片推力測試的基本原理是機械剪切原理。
測試時,一個特定尺寸和材質的推刀被精確對準并放置在待測晶片的側面。測試機驅動推刀以恒定的速度水平向前推進,推刀將力垂直作用于晶片的側面,這個力通過晶片傳遞到下方的粘接層(如焊料、環氧樹脂等),使其承受剪切應力。
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隨著推力持續增加,粘接層會發生破壞。測試系統會實時記錄下整個過程中的力值變化,其峰值即為該次測試的最大推力值。通過將此實測值與預設的驗收標準進行對比,即可判定該晶片的粘接強度是否合格。其失效模式(如粘接層內聚破壞、界面剝離等)也為工藝改進提供了重要線索。
二、測試標準
MIL-STD-883 Method 2019:美國軍用標準,是行業內公認的權威方法。
JESD22-B117:由JEDEC(固態技術協會)發布,是商用半導體器件廣泛采納的標準。
GB/T 4937(中國國家標準)及其他企業內控標準。
三、測試儀器
1、Alpha W260 推拉力測試儀
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核心構成:
高精度力值傳感器:用于實時采集和測量微小的推力變化,是設備精度的核心。
精密位移平臺:確保推刀能以恒定的速度(如標準常規定的0.1-0.5 mm/s)平穩推進,并精確定位。
顯微鏡及照明系統:用于輔助操作人員精確地將推刀對準晶片邊緣。
剛性測試臺座:為測試提供穩定的基礎,避免外界振動干擾。
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專用推刀:根據不同晶片尺寸和測試要求,選用不同材質(如碳化鎢)和尺寸的推刀。
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四、測試流程
1、樣品準備:將待測的TO器件開封,暴露出內部的晶片和鍵合線。確保測試區域潔凈,無污染物影響。
2、設備校準:根據標準要求,對推拉力測試儀的力值傳感器和位移系統進行定期校準,確保數據準確。
3、參數設置:
在Alpha W260測試儀上設定測試參數,包括測試速度、推力上限(以防意外)、測試目標位置等。
根據晶片尺寸和標準要求,選擇合適的推刀并安裝。
4、安裝與對位:
5、將樣品牢固地固定在測試臺座上。
通過顯微鏡觀察,精細調整樣品或推刀的位置,確保推刀接觸面與晶片側面完全垂直,且接觸高度通常為標準規定的晶片高度的25% ± 15%。
6、執行測試:
啟動測試程序,推刀按設定速度勻速推進。
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設備自動記錄力值-位移曲線,并捕捉最大推力值(F_max)。
7、結果分析與記錄:
觀察并記錄失效后的破壞模式(例如:焊料內聚失效、界面粘接失效等)。
將記錄的F_max與標準要求的最小推力值進行比較,判定“合格”或“不合格”。
對一批樣品進行統計分析,評估生產工藝的穩定性和一致性。
清理與報告:清理測試臺座,生成測試報告,存檔備查。
以上就是小編介紹的有關于TO功率器件晶片推力測試相關內容了,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。
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