TO功率器件晶片粘接强度检测：一套完整的推拉力测试机解决方案

在功率半导体领域，TO（晶体管外形）封装器件因其结构坚固、散热良好而被广泛应用于工业控制、新能源汽车及能源管理等高可靠性场景。然而，其内部晶片与基岛之间的焊接或粘接质量，直接决定了器件的长期导通性能、机械稳定性和使用寿命。一个微小的空洞或弱粘接点，都可能在严苛的工况下成为失效的导火索。因此，如何精准量化并评估其粘接强度，成为质量管控的关键一环。

晶片推力测试，作为一种经典且高效的破坏性力学测试方法，为此提供了权威的解决方案。它通过测量使晶片从基材上发生位移所需的最大力值，来客观评判粘接工艺的优劣。今天，科准测控小编将带您深入探讨TO功率器件晶片推力测试的核心原理、执行标准、关键仪器及标准化操作流程，助力企业提升产品可靠性与市场竞争力。

一、测试原理

晶片推力测试的基本原理是机械剪切原理。

测试时，一个特定尺寸和材质的推刀被精确对准并放置在待测晶片的侧面。测试机驱动推刀以恒定的速度水平向前推进，推刀将力垂直作用于晶片的侧面，这个力通过晶片传递到下方的粘接层（如焊料、环氧树脂等），使其承受剪切应力。

随着推力持续增加，粘接层会发生破坏。测试系统会实时记录下整个过程中的力值变化，其峰值即为该次测试的最大推力值。通过将此实测值与预设的验收标准进行对比，即可判定该晶片的粘接强度是否合格。其失效模式（如粘接层内聚破坏、界面剥离等）也为工艺改进提供了重要线索。

二、测试标准

MIL-STD-883 Method 2019：美国军用标准，是行业内公认的权威方法。

JESD22-B117：由JEDEC（固态技术协会）发布，是商用半导体器件广泛采纳的标准。

GB/T 4937（中国国家标准）及其他企业内控标准。

三、测试仪器

1、Alpha W260 推拉力测试仪

核心构成：

高精度力值传感器：用于实时采集和测量微小的推力变化，是设备精度的核心。

精密位移平台：确保推刀能以恒定的速度（如标准常规定的0.1-0.5 mm/s）平稳推进，并精确定位。

显微镜及照明系统：用于辅助操作人员精确地将推刀对准晶片边缘。

刚性测试台座：为测试提供稳定的基础，避免外界振动干扰。

专用推刀：根据不同晶片尺寸和测试要求，选用不同材质（如碳化钨）和尺寸的推刀。

四、测试流程

1、样品准备：将待测的TO器件开封，暴露出内部的晶片和键合线。确保测试区域洁净，无污染物影响。

2、设备校准：根据标准要求，对推拉力测试仪的力值传感器和位移系统进行定期校准，确保数据准确。

3、参数设置：

在Alpha W260测试仪上设定测试参数，包括测试速度、推力上限（以防意外）、测试目标位置等。

根据晶片尺寸和标准要求，选择合适的推刀并安装。

4、安装与对位：

5、将样品牢固地固定在测试台座上。

通过显微镜观察，精细调整样品或推刀的位置，确保推刀接触面与晶片侧面完全垂直，且接触高度通常为标准规定的晶片高度的25% ± 15%。

6、执行测试：

启动测试程序，推刀按设定速度匀速推进。

设备自动记录力值-位移曲线，并捕捉最大推力值（F_max）。

7、结果分析与记录：

观察并记录失效后的破坏模式（例如：焊料内聚失效、界面粘接失效等）。

将记录的F_max与标准要求的最小推力值进行比较，判定“合格”或“不合格”。

对一批样品进行统计分析，评估生产工艺的稳定性和一致性。

清理与报告：清理测试台座，生成测试报告，存档备查。

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审核编辑 黄宇