隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展,，集成電路封裝技術(shù)的要求也在不斷提高,。特別是在功率電子領(lǐng)域,，絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為關(guān)鍵的功率器件,，其性能和可靠性直接影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率,。在IGBT模塊中,，引線鍵合技術(shù)是實(shí)現(xiàn)芯片與外部電路連接的重要手段,，而鍵合材料的選擇和鍵合工藝參數(shù)的優(yōu)化則是確保鍵合質(zhì)量的關(guān)鍵因素,。

銅線作為一種新型的鍵合材料,，相較于傳統(tǒng)的鋁線和金線，展現(xiàn)出了更為優(yōu)異的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能,。這使得銅線在承載大電流的應(yīng)用中,，能夠在不增加鍵合線數(shù)量的前提下，提高電流傳輸能力和散熱效率,，從而增強(qiáng)IGBT模塊的性能,。然而，銅線鍵合工藝的參數(shù)優(yōu)化和可靠性分析仍然是一個亟待解決的問題,。

本文科準(zhǔn)測控小編旨在通過對DBC（覆銅陶瓷基板）上銅線超聲楔形鍵合工藝參數(shù)的研究,，探索影響鍵合質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并優(yōu)化工藝參數(shù),。我們以剪切力作為衡量鍵合質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),，采用單因素分析法研究各參數(shù)對鍵合點(diǎn)強(qiáng)度的影響，并利用正交試驗(yàn)方法確定最佳工藝參數(shù)組合,。通過這些研究,，我們期望為銅線鍵合工藝的參數(shù)設(shè)定提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)方法，進(jìn)而提高IGBT模塊的可靠性和壽命,。

一,、試驗(yàn)方法及設(shè)備

1、試驗(yàn)內(nèi)容

本研究選用純度為99.99%,、直徑15 mil（0.381毫米）的賀利氏（Heraeus）銅線作為引線鍵合材料,。該銅線具有401 W/(m·K)的熱導(dǎo)率和1.69 μΩ/cm的電阻率,。實(shí)驗(yàn)中，我們使用FS 5850型超聲鍵合機(jī)進(jìn)行超聲楔形鍵合,。研究的變量包括超聲功率,、鍵合壓力、鍵合時間和切絲高度,。本文的核心目標(biāo)是探究引線鍵合參數(shù)的優(yōu)化,，以確保鍵合的可靠性并避免鍵合缺陷。

由于鍵合點(diǎn)的脫落和由內(nèi)應(yīng)力引起的斷線問題直接關(guān)聯(lián)到引線的力學(xué)性能,，因此,，我們選擇機(jī)械參數(shù)檢測作為評估鍵合質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到破壞性拉力測試因拉斷位置和角度的不同而存在誤差,，并且無法準(zhǔn)確反映兩個鍵合點(diǎn)強(qiáng)度的差異，我們選擇剪切力測試作為評估鍵合點(diǎn)強(qiáng)度的主要方法,。通過測量兩個鍵合點(diǎn)的剪切力,，我們可以評估鍵合點(diǎn)與基板之間的粘接質(zhì)量。

2,、常用檢測設(shè)備

1) Alpha-W260推拉力測試機(jī)

a,、多功能焊接強(qiáng)測試儀是用于為微電子引線鍵合后引線焊接強(qiáng)度測試、焊點(diǎn)與基板表面粘接力測試及其失效分析領(lǐng)域的專用動態(tài)測試儀器,，常見的測試有晶片推力,、金球推力、金線拉力等,，采用高速力值采集系統(tǒng),。

b、根據(jù)測試需要更換相對應(yīng)的測試模組,系統(tǒng)自動識別模組量程,?？梢造`活得應(yīng)用到不同產(chǎn)品的測試，每個工位獨(dú)立設(shè)置安全高度位及安全限速,，防止誤操作對測試針頭造成損壞,。且具有測試動作迅速,、準(zhǔn)確,、適用面廣的特點(diǎn)。

c,、適用于半導(dǎo)體IC封裝測試,、LED 封裝測試、光電子器件封裝測試,、PCBA電子組裝測試,、汽車電子,、航空航天、軍工等等,。亦可用于各種電子分析及研究單位失效分析領(lǐng)域以及各類院校教學(xué)和研究,。

2) 設(shè)備特點(diǎn)

3、試驗(yàn)流程

a,、設(shè)備設(shè)置

確保Alpha-W260多功能推拉力測試機(jī)處于良好工作狀態(tài),。

調(diào)整測試機(jī)的剪切高度至10微米，以適應(yīng)DBC樣品的測試需求,。

設(shè)置推球速度為100微米/秒,，以保證測試的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

b,、樣品準(zhǔn)備

準(zhǔn)備DBC（覆銅陶瓷基板）樣品,，確保其表面清潔無污染。

標(biāo)記DBC上的第一和第二鍵合點(diǎn),，以便準(zhǔn)確進(jìn)行測試,。

c、測試準(zhǔn)備

將DBC樣品固定在測試機(jī)的夾具上,，確保樣品穩(wěn)定且鍵合點(diǎn)位置正確對準(zhǔn)測試機(jī)的推球,。

檢查樣品與測試機(jī)的接觸情況，避免在測試過程中發(fā)生位移,。

d,、剪切力測試

啟動測試機(jī)，讓推球接觸DBC上的鍵合點(diǎn),，并按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行剪切力測試,。

對每個鍵合點(diǎn)重復(fù)測試，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性,。

e,、數(shù)據(jù)記錄

記錄每個鍵合點(diǎn)的剪切力測試結(jié)果，包括剪切力的大小和任何異常情況,。

對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析,，檢查是否有異常值或需要重復(fù)測試的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

f,、測試后處理

測試完成后,，將DBC樣品從測試機(jī)上取下，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)那鍧嵑捅ｐB(yǎng),。

對測試機(jī)進(jìn)行必要的維護(hù),，確保設(shè)備處于最佳狀態(tài)，以備下次使用,。

g,、數(shù)據(jù)分析

對收集到的剪切力數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析,，計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)參數(shù),。

根據(jù)剪切力測試結(jié)果評估鍵合點(diǎn)的粘接質(zhì)量,。

h、結(jié)果評估

根據(jù)剪切力測試結(jié)果,，評估DBC上第一和第二鍵合點(diǎn)的鍵合強(qiáng)度,。

確定是否需要對鍵合工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以優(yōu)化鍵合質(zhì)量,。

二,、試驗(yàn)結(jié)果分析

1、引線鍵合效果摘要

鍵合參數(shù)影響楔形鍵合結(jié)果,，導(dǎo)致兩種失效模式：剝離和根切,。

理想鍵合顯示兩個鍵合點(diǎn)與金屬緊密接觸，形成機(jī)械連接,。

單因素對剪切力影響摘要

2,、超聲功率

最佳范圍：23-37 W，過小或過大功率均降低鍵合強(qiáng)度,。

最大剪切力：第一鍵合點(diǎn)在33.946 W,，第二鍵合點(diǎn)在36.072 W。

3,、鍵合壓力

最佳范圍：800-1400 g,，過小或過大壓力均降低鍵合強(qiáng)度。

最大剪切力：第一鍵合點(diǎn)在1531.793 g,，第二鍵合點(diǎn)在1375.579 g,。

4、鍵合時間

剪切力隨時間增加而增加,，320 ms后增速放緩,。

最大剪切力：第一鍵合點(diǎn)在367.208 ms，第二鍵合點(diǎn)在480.000 ms,。

以上就是小編介紹的有關(guān)于DBC 銅線鍵合工藝參數(shù)可靠性分析的相關(guān)內(nèi)容了,，希望可以給大家?guī)韼椭∪绻€想了解更多關(guān)于推拉力測試機(jī)怎么使用和校準(zhǔn),，推拉力測試儀操作規(guī)范,，焊接強(qiáng)度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題，歡迎您關(guān)注我們,，也可以給我們私信和留言,，【科準(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,。