IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）功率模塊廣泛應(yīng)用于新能源、電動汽車、工業(yè)變頻等領(lǐng)域，其封裝可靠性直接影響模塊的性能和壽命。在封裝工藝中，焊接強(qiáng)度、引線鍵合質(zhì)量、端子結(jié)合力等關(guān)鍵參數(shù)需要通過精密測試來驗證。
Beta S100推拉力測試機(jī)作為一種高精度的力學(xué)測試設(shè)備，可有效評估IGBT模塊的封裝可靠性，確保產(chǎn)品符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本文科準(zhǔn)測控小編將詳細(xì)介紹IGBT功率模塊封裝測試的原理、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、測試設(shè)備及操作流程，為工程師提供實用的測試參考。
一、測試原理
IGBT功率模塊的封裝測試主要關(guān)注以下幾個方面：
焊接強(qiáng)度測試：評估芯片與基板（如DBC）之間的焊接層是否滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。
引線鍵合測試：測量鍵合線（如鋁線、銅線）與芯片或端子的結(jié)合力，防止因鍵合不良導(dǎo)致失效。
端子結(jié)合力測試：檢測模塊外部端子與基板的連接強(qiáng)度，確保在振動或熱循環(huán)條件下不發(fā)生脫落。
推拉力測試機(jī)通過施加垂直方向的拉力（Pull Test）或水平方向的推力（Shear Test），測量破壞力值，從而評估封裝結(jié)構(gòu)的可靠性。
二、測試標(biāo)準(zhǔn)
MIL-STD-883（美guojun用標(biāo)準(zhǔn)）：規(guī)定鍵合強(qiáng)度的測試方法及合格判據(jù)。
JESD22-B104（JEDEC標(biāo)準(zhǔn)）：針對電子器件的機(jī)械強(qiáng)度測試規(guī)范。
IPC-9701：評估電子組裝件的機(jī)械可靠性，包括焊接和鍵合強(qiáng)度。
三、測試設(shè)備和工具
1、Beta S100推拉力測試機(jī)
A、設(shè)備特點(diǎn)
a、高精度力傳感器：量程可達(dá)500N，分辨率0.01N，滿足微焊點(diǎn)與粗端子測試需求。
b、多功能測試模式：支持拉力、推力、剝離力等多種測試方式。
c、自動化操作：配備高清顯微鏡和軟件控制，實現(xiàn)精準(zhǔn)定位與數(shù)據(jù)記錄。
2、推刀或鉤針
3、常用工裝夾具
四、測試流程
步驟一、測試前準(zhǔn)備
1、設(shè)備檢查
確認(rèn)Beta S100推拉力測試機(jī)電源連接正常，力傳感器校準(zhǔn)有效（校準(zhǔn)周期建議≤6個月）。
檢查測試機(jī)夾具（鉤針、推刀、夾持治具）無磨損，確保與樣品接觸部位清潔。
啟動配套軟件，選擇對應(yīng)測試程序。
2、樣品預(yù)處理
清潔：用無水乙醇擦拭IGBT模塊表面，去除氧化層或污染物（尤其鍵合線、焊點(diǎn)區(qū)域）。
固定：將模塊放置在測試平臺，使用真空吸附或?qū)Ｓ脢A具固定，避免測試時位移（示例：扭矩≤0.5N·m）。
顯微鏡校準(zhǔn)：通過20~50倍光學(xué)顯微鏡定位測試點(diǎn)，調(diào)整焦距至鍵合線/焊點(diǎn)清晰可見。
步驟二、鍵合拉力測試（Wire Pull Test）
1、 參數(shù)設(shè)置
2、操作步驟
a、鉤針定位
移動鉤針至鍵合線弧頂正下方，確保鉤針與線材呈90°垂直（誤差≤±2°）。
軟件微調(diào)Z軸高度，使鉤針輕微接觸鍵合線（預(yù)緊力≤0.01N）。
b、執(zhí)行測試
啟動測試程序，鉤針以恒定速度向上拉伸，實時顯示力-位移曲線（圖1）。
當(dāng)曲線出現(xiàn)峰值后驟降（鍵合線斷裂或脫落），設(shè)備自動停止并記錄最大拉力值
C、失效分析
合格：斷裂位置在鍵合線中間（非界面），且F<sub>max</sub>≥0.3N（鋁線標(biāo)準(zhǔn)）。
不合格：界面脫落或F<sub>max</sub><0.15N，需排查鍵合工藝（如超聲能量、壓力參數(shù)）。
步驟三、焊接剪切測試（Die Shear Test）
1、參數(shù)設(shè)置
2、操作步驟
a、推刀對準(zhǔn)
將推刀移至芯片邊緣，調(diào)整高度至與DBC基板間隙50μm。
推刀與芯片邊緣平行度wu差≤ 0點(diǎn)1°。
b、執(zhí)行剪切
啟動測試，推刀水平推進(jìn)直至芯片剝離，記錄最大剪切力（F<sub>shear</sub>）。
計算剪切強(qiáng)度：σ=F<sub>shear</sub>/A（A為芯片焊層面積）。
C、結(jié)果判定
合格：σ≥30MPa（SnAgCu焊料標(biāo)準(zhǔn)），且失效模式為焊層內(nèi)聚斷裂。
不合格：界面分離或σ<20MPa，需檢查回流焊溫度曲線或焊膏活性。
步驟四、數(shù)據(jù)記錄與報告
1、統(tǒng)計分析
計算同一批次樣品的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、CPK（過程能力指數(shù)）。
2、報告輸出
生成PDF報告，附測試曲線、失效位置照片及判定結(jié)論（模板見附錄A）。
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