近期，越來越多的半導(dǎo)體行業(yè)客戶向小編咨詢，關(guān)于粗鋁線鍵合強(qiáng)度測試的設(shè)備選擇問題。在電子封裝領(lǐng)域，粗鋁線鍵合技術(shù)是實現(xiàn)芯片與外部電路連接的核心工藝，其鍵合質(zhì)量的高低直接決定了器件的可靠性和性能表現(xiàn)。因此，對粗鋁線鍵合強(qiáng)度進(jìn)行精準(zhǔn)測試顯得尤為重要。推拉力測試機(jī)憑借其高效性和精確性，成為評估粗鋁線鍵合強(qiáng)度和可靠性的理想工具。本文科準(zhǔn)測控小編將深入探討如何使用推拉力測試機(jī)進(jìn)行粗鋁線鍵合強(qiáng)度測試，并分析其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用價值。

一、粗鋁線鍵合強(qiáng)度測試的背景與意義

1、粗鋁線鍵合的應(yīng)用

粗鋁線鍵合廣泛應(yīng)用于高功率電子器件和大電流電路中，例如功率半導(dǎo)體器件（如IGBT、MOSFET）、汽車電子模塊、大功率 LED 等。這些應(yīng)用對鍵合強(qiáng)度和可靠性提出了極高的要求，因為鍵合點的失效可能導(dǎo)致整個器件的故障。

2、鍵合強(qiáng)度測試的重要性

鍵合強(qiáng)度測試是評估鍵合質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過測試，可以發(fā)現(xiàn)鍵合過程中可能出現(xiàn)的問題，如鍵合不牢、虛焊、空洞等，從而及時調(diào)整鍵合工藝，提高生產(chǎn)良率和器件可靠性。

二、測試設(shè)備和工具

1、Alpha W260推拉力測試機(jī)

a、工作原理

推拉力測試機(jī)是一種能夠精確測量材料或部件在受拉或受壓時的力值和位移的設(shè)備。它通過高精度的傳感器和控制系統(tǒng)，模擬實際工作條件下的拉力和推力作用，從而評估材料或部件的力學(xué)性能。

b、設(shè)備介紹

推拉力測試儀是一款專為微電子領(lǐng)域設(shè)計的高精度動態(tài)測試設(shè)備，支持晶片推力、金球推力、金線拉力等多種測試模式，并配備高速力值采集系統(tǒng)，可自動識別并更換不同量程的測試模組。其主要特點包括：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)的高精度和高重復(fù)性；具備多功能性，適用于多種封裝形式；配備搖桿操作和X、Y軸自動工作臺，操作簡便且測試效率高；每個工位均設(shè)有獨立安全高度和限速，有效防止誤操作損壞測試針頭。

c、產(chǎn)品特點

2、常用工裝和夾具

三、測試流程

步驟一、設(shè)備及模塊準(zhǔn)備

確保推拉力測試機(jī)及其配件完整且功能正常，關(guān)鍵部件已校準(zhǔn)。將粗鋁線鍵合模塊安裝到測試機(jī)上，接通電源并完成自檢與初始化。

步驟二、安裝測試工具

選擇合適尺寸的鉤針或推刀，牢固安裝到測試機(jī)指定位置。粗鋁線鍵合需用較大尺寸鉤針，確保夾持牢固，防止測試時滑動或損壞。

步驟三、固定待測樣品

將粗鋁線鍵合樣品放置于測試夾具中，調(diào)整位置確保準(zhǔn)確。用固定螺絲將夾具緊固在工作臺。

步驟四、設(shè)置測試參數(shù)

在測試機(jī)軟件界面設(shè)置測試方法、傳感器、速度、目標(biāo)力值等參數(shù)。根據(jù)鋁線線徑和鍵合工藝調(diào)整參數(shù)，如粗鋁線可適當(dāng)降低測試速度，目標(biāo)力值按鍵合點設(shè)計強(qiáng)度設(shè)定。

步驟五、執(zhí)行測試

在顯微鏡下確認(rèn)鍵合鋁線與測試工具位置正確后，啟動測試程序。測試機(jī)按設(shè)定參數(shù)施加拉力或推力，實時記錄力值和位移變化，完成后自動生成測試報告。

步驟六、觀察與分析結(jié)果

測試后，通過顯微鏡觀察鍵合點斷裂位置和形式。焊盤處斷裂表示鍵合強(qiáng)度高，鋁線中間斷裂則可能鍵合工藝有缺陷，需優(yōu)化。

四、實際案例分析

1、案例背景

某汽車電子制造商在生產(chǎn)高功率IGBT 模塊時，發(fā)現(xiàn)部分模塊在高溫高電流測試中出現(xiàn)鍵合點失效的問題。為了解決這一問題，他們決定對粗鋁線鍵合強(qiáng)度進(jìn)行測試，并根據(jù)測試結(jié)果優(yōu)化鍵合工藝。

2、測試過程

設(shè)備準(zhǔn)備：使用Alpha W260推拉力測試機(jī)，配備適合粗鋁線的鉤針。

樣品固定：將IGBT 模塊中的粗鋁線鍵合點固定在測試夾具中。

參數(shù)設(shè)置：根據(jù)鋁線線徑和鍵合工藝，設(shè)置測試速度為10 mm/min，目標(biāo)力值為 10 N。

執(zhí)行測試：在顯微鏡下確認(rèn)位置后，啟動測試程序。

結(jié)果分析：測試結(jié)果顯示，鍵合點的拉脫力僅為8 N，低于設(shè)計要求的 10 N。觀察破壞情況發(fā)現(xiàn)，鍵合點在鋁線中間斷裂，存在明顯的空洞。

3、優(yōu)化措施

調(diào)整工藝參數(shù)：根據(jù)測試結(jié)果，適當(dāng)增加鍵合壓力和超聲波能量。

重新測試：經(jīng)過優(yōu)化后，再次進(jìn)行鍵合強(qiáng)度測試。測試結(jié)果顯示，鍵合點的拉脫力提高到12 N，且破壞位置在焊盤處，鍵合強(qiáng)度顯著提高。

批量生產(chǎn)：將優(yōu)化后的工藝參數(shù)應(yīng)用于批量生產(chǎn)，后續(xù)測試結(jié)果顯示鍵合強(qiáng)度穩(wěn)定且符合設(shè)計要求。

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審核編輯 黃宇