隨著功率半導(dǎo)體器件在新能源,、電動(dòng)汽車,、工業(yè)控制等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,，其可靠性問題日益受到關(guān)注。塑料封裝作為功率器件的主要封裝形式,，因其非氣密性特性,，在濕熱環(huán)境下容易出現(xiàn)分層失效，嚴(yán)重影響器件性能和壽命,。本文科準(zhǔn)測控小編將介紹如何通過Beta S100推拉力測試機(jī)等設(shè)備,，系統(tǒng)研究了塑封功率器件分層的失效機(jī)理，分析了材料,、工藝等因素對分層的影響,，并提出了針對性的工藝改進(jìn)方案，為提高塑封功率器件的可靠性提供了理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo),。

一,、原理分析

1、分層機(jī)理

塑封器件分層主要是在水汽和熱應(yīng)力的協(xié)同作用下發(fā)生的界面失效現(xiàn)象,，其機(jī)理包括：

濕熱膨脹效應(yīng)：塑封料吸濕后,，在高溫下（如回流焊）水分快速汽化，產(chǎn)生膨脹應(yīng)力

熱失配應(yīng)力：不同材料間熱膨脹系數(shù)(CTE)差異導(dǎo)致的熱應(yīng)力

界面粘接失效：塑封料與其他材料界面處的粘接強(qiáng)度不足

爆米花效應(yīng)：內(nèi)部水汽快速膨脹導(dǎo)致封裝體開裂

2,、失效模式

早期失效：封裝工藝缺陷導(dǎo)致

焊接/粘接缺陷

引線鍵合缺陷

注塑缺陷

固化收縮應(yīng)力缺陷

3,、使用期失效

熱應(yīng)力破壞（溫度循環(huán)導(dǎo)致）

濕氣破壞（腐蝕、爆米花效應(yīng)等）

二,、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

MIL-STD-883：微電子器件試驗(yàn)方法和程序

ASTM D1002：金屬間粘接拉伸剪切強(qiáng)度測試

三,、檢測儀器和工具

1、Beta S100推拉力測試機(jī)：用于測量界面粘接強(qiáng)度,，可進(jìn)行剪切力,、拉力測試

A、設(shè)備特點(diǎn)

a,、高精度力傳感器：量程可達(dá)500N，分辨率0.01N,，滿足微焊點(diǎn)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(dòng)化操作：配備高清顯微鏡和軟件控制,，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位與數(shù)據(jù)記錄。

2,、推刀或鉤針

3,、常用工裝夾具

四,、測試流程4. 測試樣品準(zhǔn)備

步驟一、樣品選擇

1,、選取塑封功率器件（如 TO-252 封裝）,，確保封裝結(jié)構(gòu)完整，無明顯外部損傷,。

2,、預(yù)處理（可選）：

高溫存儲(chǔ)（125℃/24h）評(píng)估熱老化影響

濕熱試驗(yàn)（85℃/85%RH/168h）評(píng)估吸濕后粘接強(qiáng)度變化

固定樣品：將器件固定在測試平臺(tái)上，確保待測界面（如 EMC-Cu）與推刀方向平行,。

步驟二,、測試步驟

1、常溫（25℃）剪切強(qiáng)度測試

a,、設(shè)置參數(shù)：

測試模式：剪切力測試

測試速度：0.5mm/min（ASTM D1002 推薦）

最大載荷：根據(jù)材料預(yù)估強(qiáng)度設(shè)定（通常 50-200N）

b,、執(zhí)行測試：

推刀以恒定速度施加力，直至界面剝離或斷裂,。

記錄最大剪切力（F_max）,。

c、數(shù)據(jù)計(jì)算：

剪切強(qiáng)度（τ） = F_max / 粘接面積（A）

單位：MPa（N/mm2）

步驟三,、高溫（150℃）剪切強(qiáng)度測試（模擬功率器件工作溫度）

預(yù)熱測試臺(tái)：將溫控模塊加熱至 150℃,，穩(wěn)定 10min。

放置樣品：快速將樣品固定,，避免溫度下降,。

執(zhí)行測試：同 5.1，記錄高溫下的剪切強(qiáng)度,。

步驟四,、拉力測試（可選）

適用于評(píng)估鍵合線、焊點(diǎn)等垂直方向的粘接強(qiáng)度,。

測試方法類似,，但采用拉力模式，記錄最大拉力（F_pull）,。

步驟五,、數(shù)據(jù)分析與失效模式判定

1、強(qiáng)度對比

計(jì)算不同溫度下的強(qiáng)度下降率（如 EMC-Cu 在 150℃ vs. 25℃）,。

對比不同界面（EMC-Cu vs. EMC-芯片）的粘接強(qiáng)度差異,。

2、失效模式分析

界面剝離（粘接失效）：EMC 與 Cu/芯片分離,，表明粘接不良,。

內(nèi)聚破壞（EMC 斷裂）：材料自身強(qiáng)度不足。

混合失效：部分界面剝離,，部分材料斷裂,。

以上就是小編介紹的有關(guān)于塑封半導(dǎo)體功率電子器件分層可靠性測試的相關(guān)內(nèi)容了,，希望可以給大家?guī)韼椭?/span>。如果您還對IGBT功率模塊封裝測試圖片,、測試標(biāo)準(zhǔn),、測試方法和測試原理，推拉力測試機(jī)怎么使用視頻和圖解,，使用步驟及注意事項(xiàng),、作業(yè)指導(dǎo)書，原理,、怎么校準(zhǔn)和使用方法視頻,，推拉力測試儀操作規(guī)范、使用方法和測試視頻,，焊接強(qiáng)度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題感興趣,，歡迎關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言,?！究茰?zhǔn)測控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測試機(jī)在鋰電池電阻、晶圓,、硅晶片,、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點(diǎn),、ALMP封裝,、微電子封裝、LED封裝,、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方案,。