專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體分立元器件可靠性測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)。
技術(shù)背景·[0002]高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)的作用是對(duì)二極管、M0SFET、三極管、IGBT或可控硅原件進(jìn)行測(cè)試的裝置，主要是高溫環(huán)境下在上述元件器的兩端加上反向偏壓，以測(cè)試各元器件可靠性，同時(shí)檢測(cè)高溫漏電流等參數(shù)。其主要結(jié)構(gòu)如圖9所示包括高溫測(cè)試箱I、電源模塊、保護(hù)模塊、漏電流測(cè)量模塊和工控機(jī)，待測(cè)元件2安裝在高溫測(cè)試箱內(nèi)的老化板上且其兩端與電源模塊、保護(hù)模塊和漏電流測(cè)試模塊串聯(lián)，漏電流測(cè)量模塊的輸出端通過(guò)485通訊協(xié)議連接工控機(jī)的串口。上述保護(hù)模塊使用電阻或電阻絲，其中的保險(xiǎn)絲最小規(guī)格且最常用的為100mA，但是待測(cè)元件的最大允許電流一般為較小的微安級(jí)或毫安級(jí)，所以當(dāng)待測(cè)元件完全燒毀后保險(xiǎn)絲才會(huì)起作用，這會(huì)導(dǎo)致待測(cè)元件每次失效的模式一樣，均為燒毀，使用電阻的結(jié)果也與
保險(xiǎn)絲一樣。所以，現(xiàn)有的測(cè)試機(jī)中的待測(cè)元件失效均一樣，無(wú)法為后續(xù)的失效分析提供更加有用的資料，而且現(xiàn)有的測(cè)試機(jī)無(wú)法計(jì)算出待測(cè)元件的結(jié)溫Tj，致使很多實(shí)驗(yàn)在做測(cè)試時(shí)，基本上別人怎么做，自己怎么做，降低了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供可精確控制電流且能計(jì)算待測(cè)元件結(jié)溫的一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是—種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，包括高溫試驗(yàn)箱箱、電源模塊、保護(hù)模塊、漏電流測(cè)量模塊、溫控模塊和工控機(jī)，高溫測(cè)試箱內(nèi)安裝的待測(cè)元件與電源模塊、保護(hù)模塊和漏電流測(cè)量模塊串聯(lián)，漏電流測(cè)量模塊的輸出端連接工控機(jī)的串口模塊，溫控模塊安裝在高溫試驗(yàn)箱上，其特征在于所述待測(cè)元件與保護(hù)模塊之間串聯(lián)連接一電子開(kāi)關(guān)模塊，該電子開(kāi)關(guān)模塊的控制端通過(guò)一單片機(jī)模塊連接所述工控機(jī)的串口模塊。而且，所述電子開(kāi)關(guān)模塊為繼電器，該繼電器的線(xiàn)圈的一端連接Vcc，另一端連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口，該繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)在待測(cè)元件和保護(hù)模塊之間。而且，所述繼電器為電磁繼電器、干簧繼電器或濕簧繼電器。而且，所述電子開(kāi)關(guān)模塊為三極管，該三極管的集電極和發(fā)射極分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該三極管的基極連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。而且，所述電子開(kāi)關(guān)模塊為IGBT，該IGBT的集電極和發(fā)射極分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該IGBT的柵極連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。而且，所述電子開(kāi)關(guān)模塊為MOSfet，該MOSfet的漏極和源級(jí)分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該MOSfet的柵極連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。而且，所述電子開(kāi)關(guān)模塊為可控硅，該可控硅的陽(yáng)級(jí)和陰極分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該可控硅的控制級(jí)連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。而且，所述電源模塊的輸出端連接工控機(jī)的串口模塊。而且，所述溫控模塊連接工控機(jī)的串口模塊。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本實(shí)用新型中，利用繼電器、三極管、IGBT、M0SFET或可控硅這些元器件的特性，將 工控機(jī)預(yù)先設(shè)定的電流和漏電流測(cè)量模塊的輸出進(jìn)行比較，然后由工控機(jī)控制單片機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)上述元器件的通斷，實(shí)現(xiàn)了待測(cè)元件所在回路的通斷，使待測(cè)元件不會(huì)進(jìn)一步燒毀，為失效分析工程師提供了接近完好的材料，便于數(shù)據(jù)分析，而且工控機(jī)可計(jì)算出待測(cè)元件不同溫度條件下的結(jié)溫。

圖I是本實(shí)用新型采用繼電器進(jìn)行二極管測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型采用繼電器進(jìn)行IGBT測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型采用繼電器進(jìn)行MOFSET測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型采用繼電器進(jìn)行三極管測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型采用IGBT進(jìn)行二極管測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型采用MOFSET進(jìn)行IGBT測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型采用MOFSET進(jìn)行MOFSET測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實(shí)用新型采用三極管進(jìn)行三極管測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明，下述實(shí)施例是說(shuō)明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來(lái)限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，如圖I 8所示，包括高溫測(cè)試箱I、電源模塊、保護(hù)模塊、漏電流測(cè)量模塊、溫控模塊和工控機(jī)，高溫試驗(yàn)箱內(nèi)安裝的待測(cè)元件2與電源模塊、保護(hù)模塊和漏電流測(cè)量模塊串聯(lián)，漏電流測(cè)量模塊的輸出端連接工控機(jī)的串口模塊，溫控模塊連接高溫測(cè)試箱，溫控模塊即常用的溫控器，本實(shí)用新型的創(chuàng)新在于所述待測(cè)元件與保護(hù)模塊之間串聯(lián)連接一電子開(kāi)關(guān)模塊3，該電子開(kāi)關(guān)模塊的控制端通過(guò)一單片機(jī)模塊連接所述工控機(jī)的串口模塊。電子開(kāi)關(guān)模塊的主要作用是由單片機(jī)模塊進(jìn)行待測(cè)元件所在回路通斷的控制，所以電子開(kāi)關(guān)模塊可以采用繼電器、三極管、IGBT,MOFSET或可控硅。下面分別進(jìn)行說(shuō)明電子開(kāi)關(guān)模塊如圖I 4所示，繼電器可以是電磁繼電器、干簧繼電器或濕簧繼電器，該繼電器的線(xiàn)圈的一端連接+12V的Vcc，另一端連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口，該繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)在待測(cè)元件和保護(hù)模塊之間。電子開(kāi)關(guān)模塊如圖8所示，該三極管的集電極C和發(fā)射極E分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該三極管的基極B連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。電子開(kāi)關(guān)模塊如圖5所示，該IGBT的集電極C和發(fā)射極E分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該IGBT的柵極G連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。電子開(kāi)關(guān)模塊如圖6、7所示，該MOSfet的漏極D和源級(jí)S分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該MOSfet的柵極G連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。電子開(kāi)關(guān)模塊為可控硅，該可控硅的陽(yáng)級(jí)和陰極分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該可控硅的控制級(jí)連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。電源模塊中安裝的單片機(jī)通過(guò)串口模塊連接工控機(jī)的串口模塊。溫控 模塊通過(guò)串口模塊連接工控機(jī)的串口模塊。上述溫控模塊、電源模塊、漏電流測(cè)量模塊和單片機(jī)模塊均通過(guò)485或232連接工控機(jī)的串口模塊。下面以干簧繼電器為例進(jìn)行說(shuō)明I.待測(cè)元件保護(hù)⑴操作人員將待測(cè)元件安裝在高溫試驗(yàn)箱內(nèi)的老化板(或老化插座)上，利用工控機(jī)進(jìn)行電流的設(shè)置，可以是微安-毫安、甚至納安級(jí)別。⑵測(cè)試時(shí)，高溫試驗(yàn)箱工作，單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口低電平，使干簧繼電器線(xiàn)圈得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)吸合。工控機(jī)通過(guò)漏電流測(cè)量模塊實(shí)時(shí)獲取待測(cè)元件所在回路的電流，當(dāng)該電流超出步驟⑴中設(shè)定的電流時(shí)，工控機(jī)使單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口輸出高電平，干簧繼電器線(xiàn)圈失電，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，被測(cè)元件失電，停止測(cè)試。在整臺(tái)設(shè)備中通常會(huì)有多路元件同時(shí)被測(cè)試，所有實(shí)例均以其中一路為例。當(dāng)某一路元件失效時(shí)，致使斷開(kāi)失效回路的電子開(kāi)關(guān)，其它回路的元件不受影響。其它繼電器、三極管、IGBT, MOSFET或可控硅控制過(guò)程均類(lèi)似，均由單片機(jī)模塊給出控制信號(hào)使待測(cè)元件所在回路實(shí)現(xiàn)通路或斷路。2.熱阻測(cè)量⑴在工控機(jī)中選擇熱阻測(cè)量，并設(shè)定一些參數(shù)，如起始溫度、終止溫度I、終止溫度2、溫度間隔、加電時(shí)間、平衡時(shí)間，并給對(duì)應(yīng)的測(cè)試板設(shè)定測(cè)試電壓，然后按開(kāi)始，設(shè)備運(yùn)行。⑵工控機(jī)控制高溫試驗(yàn)箱自起始溫度開(kāi)始工作，當(dāng)溫度穩(wěn)定以后(Tl)，工控機(jī)控制電子開(kāi)關(guān)模塊閉合，閉合后馬上測(cè)量每個(gè)材料的漏電流(Irl)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的加電時(shí)間，再次測(cè)量漏電流(IrlH)。測(cè)量完畢，按照溫度間隔，高溫試驗(yàn)箱自動(dòng)升溫到下一個(gè)溫度(T2)，當(dāng)溫度平衡時(shí)，工控機(jī)控制電子開(kāi)關(guān)模塊閉合，閉合后馬上測(cè)量每個(gè)材料的漏電流(Ir2)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的加電時(shí)間，再次測(cè)量漏電流(Ir2H)。⑶循環(huán)步驟⑵，在多個(gè)不同的溫度條件下，測(cè)量材料的漏電流，自起始溫度開(kāi)始，至終止溫度結(jié)束，一般會(huì)測(cè)量2 5個(gè)溫度點(diǎn)，得到多個(gè)漏電流值，如Irl，Ir2……Ir5。(4)根據(jù)以上的溫度Tl，T2，T3，T4，T5和漏電流值Irl, Ir2, Ir 3，Ir 4，Ir 5描繪出溫度與漏電流之間的曲線(xiàn)。通常X橫軸為溫度，Y軸為漏電流。以上數(shù)據(jù)中，IrlH即為正常高溫反向偏壓測(cè)試時(shí)得到的漏電流，根據(jù)已經(jīng)描繪出的K曲線(xiàn)，當(dāng)知道漏電流時(shí)，可以反推出對(duì)應(yīng)的溫度，此時(shí)的溫度即為結(jié)溫Tj。[0050]利用公式Rthja= (Tj-Ta) /P可以計(jì)算出被測(cè)材料的熱阻，其中P=UX I，U為測(cè)量時(shí)的電壓，I為測(cè)量時(shí)的漏電流，即IrlH，Ta為高溫試驗(yàn)箱的環(huán)境溫度，對(duì)應(yīng)的即為T(mén)l。3.高溫反向偏壓(HTRB)測(cè)試在工控機(jī)頁(yè)面中選擇定值測(cè)試，即為通常的高溫反偏(HTRB)測(cè)試工控機(jī)設(shè)定進(jìn)行溫度設(shè)定，然后再進(jìn)行其它的設(shè)定，例如測(cè)試電壓，還有剛才計(jì)算得出的熱阻值Rthja。開(kāi)始運(yùn)行以后，工控機(jī)根據(jù)設(shè)定，自動(dòng)執(zhí) 行相關(guān)的測(cè)試，例如漏電流，電壓，高溫試驗(yàn)箱的溫度等，然后根據(jù)公式Rthja= (Tj-Ta) /P，在rthja和Ta (高溫試驗(yàn)箱的溫度)已知的情況下，P=UX I中的電壓和漏電流可實(shí)時(shí)測(cè)量，即可實(shí)時(shí)計(jì)算出被測(cè)材料的結(jié)溫Tj。本實(shí)用新型中，利用繼電器、三極管、IGBT、M0SFET或可控硅這些元器件的特性，將工控機(jī)預(yù)先設(shè)定的電流和漏電流測(cè)量模塊的輸出進(jìn)行比較，然后由工控機(jī)控制單片機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)上述元器件的通斷，實(shí)現(xiàn)了待測(cè)元件所在回路的通斷，使待測(cè)元件不會(huì)進(jìn)一步燒毀，為失效分析工程師提供了接近完好的材料，便于數(shù)據(jù)分析，而且工控機(jī)可計(jì)算出待測(cè)元件不同環(huán)境溫度下對(duì)應(yīng)的結(jié)溫。
權(quán)利要求1.一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，包括高溫試驗(yàn)箱、電源模塊、保護(hù)模塊、漏電流測(cè)量模塊、溫控模塊和工控機(jī)，高溫測(cè)試箱內(nèi)安裝的待測(cè)元件與電源模塊、保護(hù)模塊和漏電流測(cè)量模塊串聯(lián)，漏電流測(cè)量模塊的輸出端連接工控機(jī)的串口模塊，溫控模塊安裝于高溫實(shí)驗(yàn)箱上，其特征在于所述待測(cè)元件與保護(hù)模塊之間串聯(lián)連接一電子開(kāi)關(guān)模塊，該電子開(kāi)關(guān)模塊的控制端通過(guò)一單片機(jī)模塊連接所述工控機(jī)的串口模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，其特征在于所述電子開(kāi)關(guān)模塊為繼電器，該繼電器的線(xiàn)圈的一端連接Vcc，另一端連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口，該繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)在待測(cè)元件和保護(hù)模塊之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，其特征在于所述繼電器為電磁繼電器、干簧繼電器或濕簧繼電器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，其特征在于所述電子開(kāi)關(guān)模塊為三極管，該三極管的集電極和發(fā)射極分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該三極管的基極連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，其特征在于所述電子開(kāi)關(guān)模塊為IGBT，該IGBT的集電極和發(fā)射極分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該IGBT的柵極連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，其特征在于所述電子開(kāi)關(guān)模塊為MOSfet，該MOSfet的漏極和源級(jí)分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該MOSfet的柵極連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，其特征在于所述電子開(kāi)關(guān)模塊為可控硅，該可控硅的陽(yáng)級(jí)和陰極分別與待測(cè)元件和保護(hù)模塊連接，該可控硅的控制級(jí)連接單片機(jī)模塊的輸入/輸出接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7任意一項(xiàng)所述的一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，其特征在于所述電源模塊的輸出端連接工控機(jī)的串口模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 7任意一項(xiàng)所述的一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，其特征在于所述溫控模塊連接工控機(jī)的串口模塊。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型高溫反向偏壓測(cè)試機(jī)，所述待測(cè)元件與保護(hù)模塊之間串聯(lián)連接一電子開(kāi)關(guān)模塊，該電子開(kāi)關(guān)模塊的控制端通過(guò)一單片機(jī)模塊連接所述工控機(jī)的串口模塊。本實(shí)用新型中，利用繼電器、三極管、IGBT、MOSFET或可控硅這些元器件的特性，將工控機(jī)預(yù)先設(shè)定的電流和漏電流測(cè)量模塊的輸出進(jìn)行比較，然后由工控機(jī)控制單片機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)上述元器件的通斷，實(shí)現(xiàn)了待測(cè)元件所在回路的通斷，使待測(cè)元件不會(huì)進(jìn)一步燒毀，為失效分析工程師提供了接近完好的材料，便于數(shù)據(jù)分析，而且工控機(jī)可計(jì)算出待測(cè)元件不同溫度條件下的結(jié)溫。
文檔編號(hào)G01R31/26GK202794445SQ20122044979
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者朱永兵 申請(qǐng)人:天津海瑞電子科技有限公司