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推拉力測試機助力功率半導(dǎo)體封裝工藝,揭示鍵合強度評估方法!

 更新時間:2025-06-10 點擊量:102

功率半導(dǎo)體器件廣泛應(yīng)用于新能源、電動汽車、工業(yè)控制等領(lǐng)域,其可靠性直接影響整個系統(tǒng)的性能??茰?zhǔn)測控小編認為,隨著功率器件向高功率密度、高集成度方向發(fā)展,封裝工藝和鍵合質(zhì)量對器件可靠性的影響愈發(fā)顯著。失效分析是提升功率半導(dǎo)體器件可靠性的關(guān)鍵手段,而力學(xué)性能測試(如推拉力測試)是評估鍵合強度、芯片粘接質(zhì)量的重要方法。

本文科準(zhǔn)測控小編將圍繞功率半導(dǎo)體器件的失效分析,重點介紹Alpha W260推拉力測試機的原理、測試標(biāo)準(zhǔn)、儀器特點及測試流程,幫助工程師系統(tǒng)掌握鍵合強度測試方法,準(zhǔn)確識別封裝工藝缺陷,優(yōu)化產(chǎn)品可靠性設(shè)計。

 

一、功率半導(dǎo)體器件失效分析概述

1、失效模式分類

功率半導(dǎo)體器件的失效模式主要包括:

開路失效(鍵合脫落、焊料層斷裂、鋁線斷裂等)

短路失效(鍵合線短路、芯片裂紋導(dǎo)致?lián)舸┑龋?/span>

參數(shù)漂移(熱阻增大、接觸電阻變化等)

機械失效(芯片破裂、封裝分層等)

其中,鍵合失效(如焊點脫落、引線斷裂)是最常見的失效模式之一,通常需要通過推拉測試進行定量分析。

二、推拉力測試原理與標(biāo)準(zhǔn)

1、 推拉力測試原理

推拉力測試(Bond Pull Test / Shear Test)是一種破壞性力學(xué)測試方法,用于評估:

a、鍵合線拉力強度(Wire Bond Pull Test

b、芯片焊接剪切強度(Die Shear Test

2、測試原理

拉力測試:使用精密鉤針鉤住鍵合線,施加垂直拉力,測量鍵合點斷裂時的最大拉力(單位:gfN)。

剪切測試:使用測力探針對芯片邊緣施加水平推力,測量芯片脫離基板所需的最大剪切力。

3、測試標(biāo)準(zhǔn)

常用國際標(biāo)準(zhǔn)包括:

MIL-STD-883(美guo軍yong標(biāo)準(zhǔn))

JEDEC JESD22-B104(鍵合拉力測試)

JESD22-B109(芯片剪切測試)

IPC-9701(電子組件可靠性測試)

典型驗收標(biāo)準(zhǔn)(以金線鍵合為例):

image.png 

若測試值低于標(biāo)準(zhǔn),則判定為鍵合不良,可能原因包括:

鍵合參數(shù)(溫度、壓力、超聲能量)不當(dāng)

表面污染(氧化、有機物殘留)

材料不匹配(線材與焊盤金屬化層結(jié)合差)

三、檢測設(shè)備和工具

1、Alpha W260推拉力測試儀

image.png 

Alpha W260推拉力測試儀是評估導(dǎo)電銀膠力學(xué)性能的專業(yè)設(shè)備,具有以下特點:

高精度測量:采用24Bit超高分辨率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),確保測試數(shù)據(jù)的高精度、高重復(fù)性和高再現(xiàn)性。

多功能測試:支持推力、拉力、剪切力等多種測試模式,適用于多種封裝形式和測試需求。

智能化操作:配備搖桿操作和X、Y軸自動工作臺,簡化了測試流程,提高了測試效率。

安全設(shè)計:每個工位均設(shè)有獨立安全高度和限速,有效防止誤操作對設(shè)備和樣品的損壞。

模塊化設(shè)計:能夠自動識別并更換不同量程的測試模組,適應(yīng)不同產(chǎn)品的測試需求。

2、推刀或鉤針

image.png 

3、常用工裝夾具

image.png 

 

四、測試流程

步驟一、樣品準(zhǔn)備

確認待測器件封裝類型(如TO-247、QFNBGA等)。

使用顯微鏡檢查鍵合點狀態(tài),避免測試已受損樣品。

步驟二、設(shè)備校準(zhǔn)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)力傳感器,確保測試精度。

步驟三、測試模式選擇

拉力測試:適用于鍵合線強度評估。

剪切測試:適用于芯片焊接質(zhì)量評估。

步驟四、測試執(zhí)行

自動或手動定位測試點。

設(shè)定測試速度(通常50-500 μm/s)。

記錄斷裂力值及失效模式(如焊盤脫落、線頸斷裂等)。

步驟五、數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計拉力/剪切力分布,計算CPK(過程能力指數(shù))。

結(jié)合失效模式,優(yōu)化鍵合工藝參數(shù)。

 

五、典型失效案例分析

1、鍵合拉力不足

現(xiàn)象:測試值低于標(biāo)準(zhǔn),鍵合點易脫落。

原因:超聲能量不足、焊盤污染、溫度過低。

解決方案:優(yōu)化鍵合機參數(shù),提高表面清潔度。

2、芯片剪切力低

現(xiàn)象:芯片易從基板脫落。

原因:焊料層空洞、固化不足、CTE不匹配。

解決方案:改善焊接工藝,增加焊料厚度(BLT)。

以上就是小編介紹的有關(guān)于功率半導(dǎo)體器件的失效分析的相關(guān)內(nèi)容了,希望可以給大家?guī)韼椭?!如果您還想了解更多關(guān)于功率半導(dǎo)體器件的失效分析實驗報告、失效分析方法和功率損耗,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(yè)指導(dǎo)書,原理、怎么校準(zhǔn)和使用方法視頻,推拉力測試儀操作規(guī)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,歡迎您關(guān)注我們,也可以給我們私信和留言,【科準(zhǔn)測控】小編將持續(xù)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(dǎo)體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方案。