在现代电力电子系统中，功率VDMOS（垂直扩散金属氧化物半导体）器件以其高输入阻抗、快开关速度和优良的热稳定性，成为逆变器、电源转换及电机驱动等领域的核心元件。其内部的芯片与引线框架之间通常通过粗铝丝键合技术进行电气互连，该连接的可靠性直接决定了器件的通流能力、热性能和长期工作寿命。

然而，在恶劣的工作环境下，如频繁的温度循环、高电流负载和机械振动，键合点极易成为失效的薄弱环节。常见的失效模式包括键合点脱落、颈部断裂、金属间化合物生长导致界面脆化等。这些失效会引发电性能退化，甚至导致器件彻底烧毁。因此，对键合点的强度进行精确评估和失效分析，是确保功率器件质量与可靠性的关键环节。

本文绿巨人视频免费观看在线播放测控小编将围绕Alpha W260剪切力测试机在功率VDMOS粗铝丝键合分析中的应用，系统介绍测试的原理、遵循的标准、仪器特性及详细操作流程，为相关领域的质量控制和工艺改进提供实践参考。

 

一、 测试原理

键合拉力/剪切力测试的基本原理是模拟键合点在实际应用中可能承受的机械应力，通过施加一个可控的、逐渐增大的力，直至键合点失效，从而测得其最大承载能力。

对于粗铝丝键合，主要采用剪切测试。这是因为粗铝丝的弧高较低，且其失效模式更常见于键合界面处的剪切失效，而非引线本身的拉伸断裂。

二、 测试标准

GJB 548B-2005 《微电子器件试验方法和程序》：该方法标准2012.1“键合强度（破坏性）”

MIL-STD-883 《微电路试验方法和程序》：其方法2011.9 “Bond Strength (Destructive)”

JEDEC JESD22-B116 《 Wire Bond Shear Test Standard》：该标准专门针对键合剪切测试，对测试条件、数据报告和失效模式分类提供了详细指导。

这些标准通常会对以下参数进行规定：

剪切工具高度（离芯片表面的距离）： 通常要求为键合丝直径的1/4至1/2，以确保力作用于键合界面而非“铲”到基底。

测试速度： 通常设定在100-1000 µm/s的范围内，以保证准静态加载。

数据有效性： 明确规定了何种失效模式（如界面剥离）的测试数据是有效的，何种（如工具滑过键合点）是无效的。

 

三、 测试仪器

1、Alpha W260剪切力测试机

Alpha W260剪切力测试机是绿巨人视频免费观看在线播放测控推出的一款高端、精密的微力值力学测试系统，专为微电子封装（如芯片剪切、拉力测试）而设计。

仪器主要特性：

高精度力值传感器： 提供高达0.001克的力值分辨率，确保即使是微小的力值变化也能被精确捕捉，适用于从细线到粗铝丝的宽范围测试。

精密的运动控制系统： 采用高精度步进电机和闭环控制，实现平稳、无振动的匀速推进，测试速度可精确设定，符合标准要求。

模块化测试工具： 配备多种尺寸的剪切工具（推刀），可根据不同粗细的铝丝（如300μm, 500μm等）灵活更换，确保测试的准确性和一致性。 

强大的软件分析系统： 内置专业软件，可预设测试程序、实时显示力-位移曲线、自动记录峰值力、并可通过曲线形态辅助判断失效模式。支持数据导出和统计分析报告生成。

高清光学系统： 集成高倍率显微镜和CCD相机，便于精确对准键合点，并在测试后观察失效形貌，进行失效分析。 

坚固的测试平台： 为测试功率器件时可能产生的高反作用力提供稳定的支撑。 

四、 测试流程

1. 样品准备与固定：

将待测的功率VDMOS器件牢固地安装在工作夹具上，确保芯片平面水平，且键合点朝向便于剪切工具接近的方向。

清理样品表面，避免污染物影响测试结果或损坏工具。

2. 仪器校准与设置

开启仪器电源和软件，进行力传感器归零。

根据待测粗铝丝的直径（如500μm），选择合适的剪切工具并安装。

在软件中设置测试参数：

测试模式： 剪切测试。

剪切速度： 根据标准（如500 µm/s）进行设定。

剪切高度： 设定为铝丝直径的1/4至1/2（如125μm）。

目标力/行程： 设置为一个足够大的值，以确保能完成剪切过程。

3. 对位与瞄准

通过软件控制平台移动和显微镜观察，将剪切工具的刃口精确对准待测键合点的根部，并确保工具与推力方向垂直。

调整工具高度，使其下表面与芯片表面的距离等于预设的“剪切高度”。

4. 执行测试

在软件界面点击“开始测试”。剪切工具将自动按设定速度水平推进，对键合点施加剪切力。

软件界面实时显示力-位移曲线。

5. 数据记录与失效分析

当键合点失效时，测试自动停止，软件记录下峰值剪切力（单位：克力或牛顿）。

收回剪切工具，通过显微镜观察并记录失效模式：

界面脱落（Lift-off）： 铝球/楔形键合点从芯片金属化层完全或部分脱落。这是评估界面结合质量最关键的失效模式。

颈部断裂（Neck Break）： 断裂发生在铝丝与键合点的连接颈部。

芯片损伤（Cratering）： 键合点下的硅芯片被撕裂，表明键合工艺能量过高，是严重缺陷。

将峰值力和失效模式一一对应记录。

6. 统计与报告

对同一批次的多个器件、多个键合点进行重复测试，获取足够的样本数据。

使用软件的数据分析功能，计算平均剪切力、标准差等统计量。

生成测试报告，内容包括：测试条件、每个测试点的剪切力值与失效模式、统计分析结果、以及典型的失效形貌照片。

 

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