功率半導體器件廣泛應用于新能源、電動汽車、工業控制等領域，其可靠性直接影響整個系統的性能?？茰蕼y控小編認為，隨著功率器件向高功率密度、高集成度方向發展，封裝工藝和鍵合質量對器件可靠性的影響愈發顯著。失效分析是提升功率半導體器件可靠性的關鍵手段，而力學性能測試（如推拉力測試）是評估鍵合強度、芯片粘接質量的重要方法。

本文科準測控小編將圍繞功率半導體器件的失效分析，重點介紹Alpha W260推拉力測試機的原理、測試標準、儀器特點及測試流程，幫助工程師系統掌握鍵合強度測試方法，準確識別封裝工藝缺陷，優化產品可靠性設計。

一、功率半導體器件失效分析概述

1、失效模式分類

功率半導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、芯片裂紋導致擊穿等）

參數漂移（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準

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：gf或N）。

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、測試標準

常用國際標準包括：

MIL-STD-883（美國軍用標準）

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）

典型驗收標準（以金線鍵合為例）：

若測試值低于標準，則判定為鍵合不良，可能原因包括：

鍵合參數（溫度、壓力、超聲能量）不當

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合差）

三、檢測設備和工具

1、Alpha W260推拉力測試儀

Alpha W260推拉力測試儀是評估導電銀膠力學性能的專業設備，具有以下特點：

高精度測量：采用24Bit超高分辨率數據采集系統，確保測試數據的高精度、高重復性和高再現性。

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。

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

模塊化設計：能夠自動識別并更換不同量程的測試模組，適應不同產品的測試需求。

2、推刀或鉤針

3、常用工裝夾具

四、測試流程

步驟一、樣品準備

確認待測器件封裝類型（如TO-247、QFN、BGA等）。

使用顯微鏡檢查鍵合點狀態，避免測試已受損樣品。

步驟二、設備校準

根據標準砝碼校準力傳感器，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：適用于芯片焊接質量評估。

步驟四、測試執行

自動或手動定位測試點。

設定測試速度（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、數據分析

統計拉力/剪切力分布，計算CPK（過程能力指數）。

結合失效模式，優化鍵合工藝參數。

五、典型失效案例分析

1、鍵合拉力不足

現象：測試值低于標準，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：優化鍵合機參數，提高表面清潔度。

2、芯片剪切力低

現象：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于功率半導體器件的失效分析的相關內容了，希望可以給大家帶來幫助！如果您還想了解更多關于功率半導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、作業指導書，原理、怎么校準和使用方法視頻，推拉力測試儀操作規范、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，歡迎您關注我們，也可以給我們私信和留言，【科準測控】小編將持續為大家分享推拉力測試機在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領域應用中可能遇到的問題及解決方案。

審核編輯 黃宇