在電動(dòng)汽車、工業(yè)控制等g端領(lǐng)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(gè)系統(tǒng)的性能與壽命。而封裝內(nèi)部，那細(xì)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(dān)著巨大的電流和功率循環(huán)應(yīng)力。一旦鍵合點(diǎn)失效，將導(dǎo)致模塊功能喪失，甚至引發(fā)嚴(yán)重事故。
因此，對鍵合點(diǎn)進(jìn)行機(jī)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(yán)苛的車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)下，這項(xiàng)測試更是重要。今天，科準(zhǔn)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(shí)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(gè)垂直于鍵合點(diǎn)表面的、持續(xù)增加的拉力，直到鍵合線被拉斷或鍵合點(diǎn)發(fā)生脫離，從而測得該鍵合點(diǎn)的極限抗拉強(qiáng)度。
測試結(jié)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(diǎn)界面。這通常被認(rèn)為是理想的失效模式，表明鍵合點(diǎn)本身的強(qiáng)度高于線材本身的強(qiáng)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(shè)置不當(dāng)?shù)?，?dǎo)致鍵合界面強(qiáng)度不夠。
通過統(tǒng)計(jì)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(gè)鍵合工藝的穩(wěn)定性和一致性。
二、 測試標(biāo)準(zhǔn)
MIL-STD-883 Method 2011.7：這是微電子器件鍵合強(qiáng)度測試的基石標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)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(huì)針對分立半導(dǎo)體元件的應(yīng)力測試認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，是進(jìn)入汽車供應(yīng)鏈的“通行證"。
JESD22-B116：JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，與MIL-STD-883類似，也是行業(yè)內(nèi)廣泛接受的鍵合強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)。
三、 測試儀器
1、Beta S100 推拉力測試機(jī)
這是一款專為微電子封裝強(qiáng)度測試設(shè)計(jì)的高精度設(shè)備，非常適合進(jìn)行車規(guī)級IGBT的鍵合拉力測試。其主要特點(diǎn)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(xì)鋁線到粗鋁帶的全范圍測試需求。
精密的運(yùn)動(dòng)控制：采用高精度步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，確保測試頭以恒定、平穩(wěn)的速度上升，避免沖擊對測試結(jié)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(shè)定測試速度、距離、上下限等參數(shù)。自動(dòng)記錄并分析測試結(jié)果（峰值拉力、失效模式等）。
多種測試工具：配備符合標(biāo)準(zhǔn)的不同型號和尺寸的測試鉤子，以適應(yīng)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(zhǔn)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(jī)的夾具平臺(tái)上。
確保樣品放置水平，鍵合點(diǎn)所在平面與測試頭的運(yùn)動(dòng)方向垂直。
步驟二：設(shè)備設(shè)置與校準(zhǔn)
打開測試機(jī)和電腦軟件。
根據(jù)待測鋁線的直徑和標(biāo)準(zhǔn)要求（如MIL-STD-883），在軟件中設(shè)置測試參數(shù)：
測試模式：拉力測試。
測試速度：通常設(shè)置為0.1 - 1.0 mm/s，確保為準(zhǔn)靜態(tài)測試。
力值上限：設(shè)置為略高于預(yù)期斷裂力，以保護(hù)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(dòng)操控，移動(dòng)測試頭至鍵合線上方。
利用設(shè)備集成的顯微鏡和攝像頭，精細(xì)調(diào)節(jié)鉤子的三維位置：
X-Y方向：將鉤子移動(dòng)到鍵合線中段的正下方。
Z方向：緩慢上升平臺(tái)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(diǎn)。關(guān)鍵： 確保鉤子只接觸鍵合線本身，與芯片表面、基板或其他結(jié)構(gòu)保持安全距離。
步驟四：執(zhí)行測試
在軟件界面點(diǎn)擊“開始測試"。
測試機(jī)將按照預(yù)設(shè)速度，垂直向上拉動(dòng)鉤子。
力值傳感器實(shí)時(shí)記錄拉力數(shù)據(jù)，軟件界面會(huì)顯示力-位移曲線。
測試將持續(xù)到鍵合線被拉斷或鍵合點(diǎn)脫落，設(shè)備自動(dòng)記錄下峰值拉力值。
步驟五：結(jié)果分析與記錄
設(shè)備自動(dòng)判定峰值拉力是否在設(shè)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(dòng)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(dòng)生成測試報(bào)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(gè)樣品進(jìn)行重復(fù)測試，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，評估工藝能力。
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