[发明专利]高精度自动化晶体管试验参数采集系统

说明书

技术领域

本发明属于光机电一体化技术领域，具体的是一种高精度自动化晶体管温度测试采集系统。 

背景技术

晶体管的可靠性是该产品本身所固有的,它的可靠性同原始设计是否合理以及工艺质量控制是否严格有着极密切的关系。然而由于批量生产过程中不可避免的各种因素产生的潜在缺陷,如:原材料、设备状况及相关工艺条件的某些变动,这样使生产制造出来的晶体管,即使有合理的原始设计及良好的工艺控制,也不能保证生产出的器件完全达到规范的要求。因此通过对产品进行充分的可靠性摸底试验,并结合使用条件和可靠性等级制定的工艺筛选是提高晶体管可靠性不可缺少的重要工序。然而，目前现有的仪器只能实现器件电性能测试，对测试过程中晶体管的温度压力变化分析研究主要采用手动方式操作和数据人工记录，不能实时自动分析。 

热阻是依据半导体器件PN结在指定电流下两端的电压随温度变化而变化为测试原理，来测试功率半导体器件的热稳定性或封装等的散热特性。散热性差的产品在应用过程中，容易因温升过高导致失效，而在晶体管的应用过程中，其承受的外部压力对管壳温度有较大影响。因此，研究开发一种热阻测试设备用温度测试采集分析系统十分必要。然而，目前国内的热阻测试设备研发仅测重于晶体管的电性能测试应用，对于管壳温度测试也仅限于手动测试、记录和人工分析，工作量大且耗时，测试精度也较低。 

目前，国内对晶体管的温度压力变化分析研究主要采用手动方式操作和数据人工记录，尚无晶体管压力温度自动采集系统的研发生产企业。 

发明内容

本发明针对上述现状和问题，提供了一种高精度自动化晶体管温度测试采集系统，该系统能精确控制晶体管承受的压力，实时监控晶体管管壳温度，并绘制压力及温度变化曲线，进行自动分析；能为晶体管应用设计提供有效依据，防止失效；可用于指导企业生产，使生产单位提前剔除次品和不合格产品，降低废品率，节约生产成本。 

一种高精度自动化晶体管温度测试采集系统，主要用于晶体管热阻测试用温度控制，不仅能实现自动采集分析晶体管压力温度变化，还能实现晶体管电性能测试，可用于生产企业指导生产，提高企业产品合格率，包括：伺服电机施力结构、测试电路、恒温散热台、温度及压力传感器、信息采集及对比系统5大组成部分，其硬件结构包括上部下压机构、前后移动板，左右移动滑台、恒温测试台、显示操作界面，其中上部下压机构包括传动螺杆、定位倒向杆及轴承、同步轮及同步带、压力传感器和绝热压板。 

  

本发明温度测试系统控制程序软件和人机界面软件均自主开发，解决了现有热阻测试设备不能自动测试采集晶体管压力及管壳温度的问题；温度传感器，其小面积内测试温度能达到0.1摄氏度的精度要求，解决了管壳表面温度的测试难题；自动压力施压系统，由压力传感器、缓冲器、步进微距和隔热器件组成，解决“压力施压过程中，既不损伤晶体管外观和机构自身对器件发热的影响，又能够以0.1%的精度压力进行缓慢增压”的问题。

  

附图说明

图1是开尔文四线检测原理， 

图2是本发明设备接线图，

图3是本发明测试系统框图，

图4是本发明系统硬件结构图，

图5是本发明上部下压机构结构示意图。

图中：1、上部下压机构，2、前后移动板，3、左右移动滑台，4、恒温测试台，5、显示操作界面，6、传动螺杆，7、定位倒向杆及轴承，8、同步轮及同步带，9、压力传感器，10、绝热压板。 

具体实施方式

参见图1-5，一种高精度自动化晶体管温度测试采集系统，主要用于晶体管热阻测试用温度控制，主要由伺服电机施力结构、测试电路、恒温散热台、温度及压力传感器、信息采集及对比系统5大部分组成，各部分技术设计方案及实现过程说明如下： 

1）伺服电机的施力结构

伺服电机的施力结构采用的是螺旋式传动机构，通过PLC控制并设定好单步运动行程来实现高精度的下压行程，根据实际压力需求来控制下压行程的大小。施压结构与被测产品的接触面为绝热材料聚酰亚胺(PI)。PI是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达 400℃以上 ，长期使用温度范围-200～300℃，无明显熔点，高绝缘性能，103 赫下介电常数4.0，介电损耗仅0.004～0.007，属F至H级绝缘材料，其性能指标具体如下：

弯曲强度(20℃)： ≥170Mpa

导热系数：0.021w/m.k ℃

密度 ：1.38～1.43g/cm3

冲击强度(无缺口)： ≥28kJ/m2