IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）功率模塊廣泛應用于新能源、電動汽車、工業(yè)變頻等領域，其封裝可靠性直接影響模塊的性能和壽命。在封裝工藝中，焊接強度、引線鍵合質量、端子結合力等關鍵參數(shù)需要通過精密測試來驗證。

Beta S100推拉力測試機作為一種高精度的力學測試設備，可有效評估IGBT模塊的封裝可靠性，確保產品符合行業(yè)標準。本文科準測控小編將詳細介紹IGBT功率模塊封裝測試的原理、相關標準、測試設備及操作流程，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注以下幾個方面：

焊接強度測試：評估芯片與基板（如DBC）之間的焊接層是否滿足機械強度要求。

引線鍵合測試：測量鍵合線（如鋁線、銅線）與芯片或端子的結合力，防止因鍵合不良導致失效。

端子結合力測試：檢測模塊外部端子與基板的連接強度，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，從而評估封裝結構的可靠性。

二、測試標準

MIL-STD-883（美guojun用標準）：規(guī)定鍵合強度的測試方法及合格判據。

JESD22-B104（JEDEC標準）：針對電子器件的機械強度測試規(guī)范。

IPC-9701：評估電子組裝件的機械可靠性，包括焊接和鍵合強度。 

三、測試設備和工具

1、Beta S100推拉力測試機

A、設備特點

a、高精度力傳感器：量程可達500N，分辨率0.01N，滿足微焊點與粗端子測試需求。

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)精準定位與數(shù)據記錄。

2、推刀或鉤針

3、常用工裝夾具

四、測試流程

步驟一、測試前準備

1、設備檢查

確認Beta S100推拉力測試機電源連接正常，力傳感器校準有效（校準周期建議≤6個月）。

檢查測試機夾具（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，選擇對應測試程序。

2、樣品預處理

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、焊點區(qū)域）。

固定：將模塊放置在測試平臺，使用真空吸附或專用夾具固定，避免測試時位移（示例：扭矩≤0.5N·m）。

顯微鏡校準：通過20~50倍光學顯微鏡定位測試點，調整焦距至鍵合線/焊點清晰可見。

步驟二、鍵合拉力測試（Wire Pull Test）

1、 參數(shù)設置

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Z軸高度，使鉤針輕微接觸鍵合線（預緊力≤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）。

當曲線出現(xiàn)峰值后驟降（鍵合線斷裂或脫落），設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_max≥0.3N（鋁線標準）。

不合格：界面脫落或F_max<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)設置

2、操作步驟

a、推刀對準

將推刀移至芯片邊緣，調整高度至與DBC基板間隙50μm。

推刀與芯片邊緣平行度wu差≤   0點1°。

b、執(zhí)行剪切

啟動測試，推刀水平推進直至芯片剝離，記錄最大剪切力（F_shear）。

計算剪切強度：σ=F_shear/A（A為芯片焊層面積）。

C、結果判定

合格：σ≥30MPa（SnAgCu焊料標準），且失效模式為焊層內聚斷裂。

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)據記錄與報告

1、統(tǒng)計分析

計算同一批次樣品的均值、標準差、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論（模板見附錄A）。

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