利用推拉力测试机进行车规级IGBT铝线键合强度检测与分析

在电动汽车、工业控制等高端领域，IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为电能转换的核心，其可靠性直接决定了整个系统的性能与寿命。而封装内部，那细如发丝的铝线或铝带，是连接芯片与外部世界的“生命线”，承担着巨大的电流和功率循环应力。一旦键合点失效，将导致模块功能丧失，甚至引发严重事故。

因此，对键合点进行机械拉力测试，是评估其焊接质量、确保器件长期可靠性的“必考科目”。尤其是在更为严苛的车规级标准下，这项测试更是不可或缺。今天，科准测控小编将带您深入了解车规级IGBT铝线拉力测试的全貌，从基本原理到具体操作流程，为您提供一份详实的参考指南。

一、 测试原理

键合拉力测试的原理直观而经典：通过施加一个垂直于键合点表面的、持续增加的拉力，直到键合线被拉断或键合点发生脱离，从而测得该键合点的极限抗拉强度。

测试结果通常表现为两种典型的失效模式：

线颈断裂：断裂发生在焊线最薄弱的颈部（Heel），而非键合点界面。这通常被认为是理想的失效模式，表明键合点本身的强度高于线材本身的强度，键合质量良好。

界面剥离：断裂发生在键合线与芯片或基板金属层的界面。这通常意味着键合工艺存在问题，如清洁度不足、参数设置不当等，导致键合界面强度不够。

通过统计分析大量测试数据，不仅可以判断单根键合线的质量，更能评估和监控整个键合工艺的稳定性和一致性。

二、 测试标准

MIL-STD-883 Method 2011.7：这是微电子器件键合强度测试的基石标准，详细规定了测试方法、钩子的类型和尺寸、测试速度等。

AEC-Q101：这是汽车电子委员会针对分立半导体元件的应力测试认证标准，是进入汽车供应链的“通行证”。

JESD22-B116：JEDEC固态技术协会发布的标准，与MIL-STD-883类似，也是行业内广泛接受的键合强度测试标准。

三、 测试仪器

1、Beta S100 推拉力测试机

这是一款专为微电子封装强度测试设计的高精度设备，非常适合进行车规级IGBT的键合拉力测试。其主要特点包括：

高精度力值传感器：能够精确测量从几毫牛到数百牛顿的拉力，满足从细铝线到粗铝带的全范围测试需求。

精密的运动控制：采用高精度步进电机或伺服电机，确保测试头以恒定、平稳的速度上升，避免冲击对测试结果的影响。

人性化操作软件：内置测试程序编辑器，可方便地设定测试速度、距离、上下限等参数。自动记录并分析测试结果（峰值拉力、失效模式等）。

多种测试工具：配备符合标准的不同型号和尺寸的测试钩子，以适应不同线弧和间距的键合线。

视频辅助系统：集成高倍率显微镜和摄像头，便于操作者精确定位测试钩子，确保钩子钩在键合线的中间位置，且不与芯片或基板发生触碰。

四、 测试流程

步骤一：样品准备与固定

将待测的IGBT模块（通常是开封后的样品）稳固地固定在测试机的夹具平台上。

确保样品放置水平，键合点所在平面与测试头的运动方向垂直。

步骤二：设备设置与校准

打开测试机和电脑软件。

根据待测铝线的直径和标准要求（如MIL-STD-883），在软件中设置测试参数：

测试模式：拉力测试。

测试速度：通常设置为0.1 - 1.0 mm/s，确保为准静态测试。

力值上限：设置为略高于预期断裂力，以保护传感器。

选择尺寸合适的测试钩子并安装到传感器上。钩子的宽度和厚度需适用于键合线的线弧，避免过宽钩到相邻的线，或过厚损坏线弧。

步骤三：定位与挂钩

通过软件控制或手动操控，移动测试头至键合线上方。

利用设备集成的显微镜和摄像头，精细调节钩子的三维位置：

X-Y方向：将钩子移动到键合线中段的正下方。

Z方向：缓慢上升平台或下降钩子，使钩子恰好从键合线下方穿过，并钩住线弧的最高点。关键： 确保钩子只接触键合线本身，与芯片表面、基板或其他结构保持安全距离。

步骤四：执行测试

在软件界面点击“开始测试”。

测试机将按照预设速度，垂直向上拉动钩子。

力值传感器实时记录拉力数据，软件界面会显示力-位移曲线。

测试将持续到键合线被拉断或键合点脱落，设备自动记录下峰值拉力值。

步骤五：结果分析与记录

设备自动判定峰值拉力是否在设定的上下限范围内。

操作员通过显微镜观察断裂位置，手动或通过软件图像识别功能判定失效模式（线颈断裂或界面剥离）。

软件自动生成测试报告，包含测试编号、峰值拉力、失效模式、力-位移曲线等。

对同一批次的多个样品进行重复测试，进行统计分析，评估工艺能力。

以上就是小编介绍的有关于车规级IGBT铝线拉力测试的相关内容了，希望可以给大家带来帮助。如果您还对推拉力测试机怎么使用视频和图解，使用步骤及注意事项、作业指导书，原理、怎么校准和使用方法视频，推拉力测试仪操作规范、使用方法和测试视频，焊接强度测试仪使用方法和键合拉力测试仪等问题感兴趣，欢迎关注我们，也可以给我们私信和留言。【科准测控】小编将持续为大家分享推拉力测试机在锂电池电阻、晶圆、硅晶片、IC半导体、BGA元件焊点、ALMP封装、微电子封装、LED封装、TO封装等领域应用中可能遇到的问题及解决方案。