在电力电子领域，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块已成为现代能源转换与电机控制的核心部件。其可靠性直接关系到新能源汽车、光伏逆变器、工业变频器等关键设备的运行安全与寿命。而IGBT模块内部芯片与端子之间的电气连接，广泛采用超声键合的铝线或铝带。这些微小的键合点堪称模块的“生命线"，其连接强度至关重要。
键合点一旦因振动、热疲劳或工艺缺陷而失效，将导致模块功能丧失，甚至引发整个系统的故障。因此，键合拉力测试（Bond Pull Test）是IGBT制造与可靠性评估中重要的环节。它能精确量化键合线的机械强度，是评判键合工艺质量、进行失效分析以及确保产品长期可靠性的黄金标准。
本文科准测控小编将深入浅出地介绍IGBT铝线拉力测试的基本原理、遵循的国际标准、所需的专业仪器以及详细的测试流程，助力各位工程师和质量控制人员更好地理解和应用这一关键检测技术。
一、 测试原理
键合拉力测试的原理直观而有效：使用精密的钩状探针（拉力钩），从特定方向对键合线施加一个持续增大的垂直拉力（或与芯片表面成规定角度的力），直到键合线被拉断或从键合点（芯片上的球键合点或端子上的楔键合点）脱离。
通过测量发生失效时的最大拉力值（单位为克力，gf或牛顿，N），即可获得该键合点的断裂强度。通过统计分析大量测试数据，可以评估键合工艺的稳定性和一致性。失效模式（断裂位置）的分析同样重要，通常分为：
颈缩断裂在焊线中间：理想的失效模式，表明键合点强度高于线材本身强度。
从芯片焊盘抬起（Lift Off）：表明芯片表面的键合界面是薄弱环节。
从端子焊盘抬起：表明端子表面的键合界面是薄弱环节。
焊盘 cratering（ crater裂纹）：最不希望看到的失效模式，指键合点被拉起时损伤了芯片下方的硅材料，这表明拉力过强或工艺存在严重问题。
二、 测试标准
MIL-STD-883 Method 2011.9： 《微电子器件试验方法和程序》中的“键合强度"方法
ASTM F1269： 《半导体引线键合剪切和拉力试验方法指南》
JEDEC JESD22-B116： 《键合拉力测试》
对于IGBT铝线键合，通常会参考MIL-STD-883的标准，其最小拉力要求参考如下（常见线径）：
三、 测试仪器
1、Alpha W260 推拉力测试机
设备特点：
高精度力传感器： 可精确测量毫牛（mN）或克力（gf）级别的微小力。
高分辨率运动控制： 采用精密的步进电机或伺服电机，确保拉力钩能以平稳、可控的速度移动。
一体化显微镜与摄像头： 内置高倍率光学系统，方便操作者精确定位拉力钩和观察键合线。
专用测试软件： 用于设置测试参数（如拉力速度、高度、目标拉力值）、控制测试过程、自动记录数据（峰值拉力值）、生成统计报告和存储失效图像。
多种测试工具： 配备一系列不同尺寸和形状的拉力钩，以适应不同线径和键合线弧度的测试需求。
2、工装夹具
四、 测试流程（以Alpha W260为例）
步骤一、准备工作
样品固定： 将待测的IGBT模块牢固地安装在测试机的夹具平台上，确保无松动。
设备开机： 开启Alpha W260测试机及电脑软件，预热设备。
选择与安装拉力钩： 根据待测铝线的直径和弧度，选择合适的拉力钩（通常钩子顶端半径应为线径的2-3倍），并将其安装到传感器的夹头上。
校准（定期进行）： 使用标准砝码对力传感器进行校准，确保测量精度。
步骤二、测试设置
在软件中创建新测试程序或选择已有程序。
步骤三、设置关键参数
测试类型： 选择“拉力测试"。
测试速度： 通常设置为0.1 - 1.0 mm/s（需参考相关标准或内部规范）。
安全高度： 设置拉力钩下降和移动的安全Z轴高度，避免碰撞样品。
目标拉力： 可设置一个远高于预期值的拉力作为安全上限，防止意外。
步骤四、定位与测试
显微镜观察： 通过软件控制平台移动，在摄像头视野中找到待测的键合线。
钩子定位： 操纵手柄或软件，将拉力钩小心地移动到键合线弧度的最高点下方。确保钩子与线垂直，且不与芯片或端子发生接触。
执行测试： 点击软件中的“开始"按钮。设备将自动控制拉力钩以设定速度垂直向上运动，对键合线施加拉力。
自动记录： 传感器实时监测拉力值，软件会捕捉并记录下拉断瞬间的最大峰值力。
步骤五、结果分析与报告
失效模式观察： 测试完成后，通过显微镜观察失效位置，判断是线断、界面抬起还是Crater，并在软件中记录该失效模式。
数据记录： 软件自动将本次测试的拉力值和失效模式保存到数据表中。
重复测试： 移动平台和拉力钩，对下一个键合点重复步骤3-4，直到完成规定数量的样本测试（通常一个芯片上需测试多个点）。
生成报告： 测试结束后，软件可自动生成统计报告，包括：样本数量、平均值、标准差、最小值、最大值、CPK值以及失效模式分布等，并可导出为Excel或PDF格式。
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