[發明專利]高精度自動化晶體管試驗參數采集系統

無效

• 申請號: 201410177002.8
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN104155335A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 駱衛紅;袁強;張麟;陳新華;胡東海;劉俊
• 申請（專利權）人: 貴州凱里億云電子科技有限責任公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01K7/18;G05B19/05
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司 52002
• 代理人: 蘭艷文

技術領域

本發明屬于光機電一體化技術領域，具體的是一種高精度自動化晶體管溫度測試采集系統。?

背景技術

晶體管的可靠性是該產品本身所固有的,它的可靠性同原始設計是否合理以及工藝質量控制是否嚴格有著極密切的關系。然而由于批量生產過程中不可避免的各種因素產生的潛在缺陷,如:原材料、設備狀況及相關工藝條件的某些變動,這樣使生產制造出來的晶體管,即使有合理的原始設計及良好的工藝控制,也不能保證生產出的器件完全達到規范的要求。因此通過對產品進行充分的可靠性摸底試驗,并結合使用條件和可靠性等級制定的工藝篩選是提高晶體管可靠性不可缺少的重要工序。然而，目前現有的儀器只能實現器件電性能測試，對測試過程中晶體管的溫度壓力變化分析研究主要采用手動方式操作和數據人工記錄，不能實時自動分析。?

熱阻是依據半導體器件PN結在指定電流下兩端的電壓隨溫度變化而變化為測試原理，來測試功率半導體器件的熱穩定性或封裝等的散熱特性。散熱性差的產品在應用過程中，容易因溫升過高導致失效，而在晶體管的應用過程中，其承受的外部壓力對管殼溫度有較大影響。因此，研究開發一種熱阻測試設備用溫度測試采集分析系統十分必要。然而，目前國內的熱阻測試設備研發僅測重于晶體管的電性能測試應用，對于管殼溫度測試也僅限于手動測試、記錄和人工分析，工作量大且耗時，測試精度也較低。?

目前，國內對晶體管的溫度壓力變化分析研究主要采用手動方式操作和數據人工記錄，尚無晶體管壓力溫度自動采集系統的研發生產企業。?

發明內容

本發明針對上述現狀和問題，提供了一種高精度自動化晶體管溫度測試采集系統，該系統能精確控制晶體管承受的壓力，實時監控晶體管管殼溫度，并繪制壓力及溫度變化曲線，進行自動分析；能為晶體管應用設計提供有效依據，防止失效；可用于指導企業生產，使生產單位提前剔除次品和不合格產品，降低廢品率，節約生產成本。?

一種高精度自動化晶體管溫度測試采集系統，主要用于晶體管熱阻測試用溫度控制，不僅能實現自動采集分析晶體管壓力溫度變化，還能實現晶體管電性能測試，可用于生產企業指導生產，提高企業產品合格率，包括：伺服電機施力結構、測試電路、恒溫散熱臺、溫度及壓力傳感器、信息采集及對比系統5大組成部分，其硬件結構包括上部下壓機構、前后移動板，左右移動滑臺、恒溫測試臺、顯示操作界面，其中上部下壓機構包括傳動螺桿、定位倒向桿及軸承、同步輪及同步帶、壓力傳感器和絕熱壓板。?

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本發明溫度測試系統控制程序軟件和人機界面軟件均自主開發，解決了現有熱阻測試設備不能自動測試采集晶體管壓力及管殼溫度的問題；溫度傳感器，其小面積內測試溫度能達到0.1攝氏度的精度要求，解決了管殼表面溫度的測試難題；自動壓力施壓系統，由壓力傳感器、緩沖器、步進微距和隔熱器件組成，解決“壓力施壓過程中，既不損傷晶體管外觀和機構自身對器件發熱的影響，又能夠以0.1%的精度壓力進行緩慢增壓”的問題。

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附圖說明

圖1是開爾文四線檢測原理，?

圖2是本發明設備接線圖，

圖3是本發明測試系統框圖，

圖4是本發明系統硬件結構圖，

圖5是本發明上部下壓機構結構示意圖。

圖中：1、上部下壓機構，2、前后移動板，3、左右移動滑臺，4、恒溫測試臺，5、顯示操作界面，6、傳動螺桿，7、定位倒向桿及軸承，8、同步輪及同步帶，9、壓力傳感器，10、絕熱壓板。?

具體實施方式

參見圖1-5，一種高精度自動化晶體管溫度測試采集系統，主要用于晶體管熱阻測試用溫度控制，主要由伺服電機施力結構、測試電路、恒溫散熱臺、溫度及壓力傳感器、信息采集及對比系統5大部分組成，各部分技術設計方案及實現過程說明如下：?

1）伺服電機的施力結構

伺服電機的施力結構采用的是螺旋式傳動機構，通過PLC控制并設定好單步運動行程來實現高精度的下壓行程，根據實際壓力需求來控制下壓行程的大小。施壓結構與被測產品的接觸面為絕熱材料聚酰亞胺(PI)。PI是綜合性能最佳的有機高分子材料之一，耐高溫達?400℃以上?，長期使用溫度范圍-200～300℃，無明顯熔點，高絕緣性能，103?赫下介電常數4.0，介電損耗僅0.004～0.007，屬F至H級絕緣材料，其性能指標具體如下：

彎曲強度(20℃)：?≥170Mpa

導熱系數：0.021w/m.k?℃

密度?：1.38～1.43g/cm3

沖擊強度(無缺口)：?≥28kJ/m2