本發(fā)明涉及一種用于電力半導體芯片通態(tài)壓降測試用的測試適配器，可針對不同電力半導體芯片直徑、門極區(qū)直徑和保護膠直徑自適應(yīng)調(diào)整測試取樣探針位置進行測試，可配套于電力半導體器件常規(guī)測試壓力夾具中，進行電力半導體芯片的通態(tài)壓降測試。

背景技術(shù)：

目前在電力半導體器件生產(chǎn)領(lǐng)域，有大量的芯片在封裝前需要中間測試經(jīng)行篩選，同時電力半導體器件生產(chǎn)廠家市場精細分工，有相當部分生產(chǎn)廠主要采購芯片進行封裝，而有一部分生產(chǎn)廠主要生產(chǎn)芯片，供應(yīng)國內(nèi)市場。近幾年甚至一些國外半導體公司也開始向國內(nèi)大量采購電力半導體芯片，因此對于電力半導體芯片測試量越來越大。

電力半導體芯片在常規(guī)測試時需在一定的壓力下進行，以往芯片測試采用的辦法是將芯片放置于成品陶瓷管殼中，作為假封裝元件，將假封裝元件安放到壓力夾具上進行測試；但由于芯片規(guī)格很多，測試時需要大量不同規(guī)格的成品陶瓷管殼，造成管殼積壓。另外管殼經(jīng)過多次使用后，表面平整度下降，影響測試結(jié)果。另外由于芯片放置于管殼圓形凹槽內(nèi)，取出放入都不方便，造成測試效率降低。

基于以上原因，芯片生產(chǎn)廠迫切需要一種可自適應(yīng)各種芯片規(guī)格，并且可兼容現(xiàn)有壓力夾具系統(tǒng)的芯片測試適配器，為此我們研發(fā)設(shè)計了自適應(yīng)電力半導體芯片測試適配器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可滿足電力半導體芯片通態(tài)壓降測試的自適應(yīng)電力半導體芯片測試適配器。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：自適應(yīng)電力半導體芯片測試適配器，包括下墊塊(5)、芯片定位環(huán)(6)、下探針絕緣套(7)、彈簧支撐柱(8)、香蕉插頭(14)、門極探針絕緣套(15)、上墊塊(16)、陰極測試引出線(17)、探針絕緣棒固定塊(18)、探針絕緣棒(19)、芯片上壓塊(20)、陰極測試探針(21)、門極觸發(fā)探針(22)、緊頂螺絲(24)、滑動定位銷(25)。

上墊塊(16)通過螺釘與陰極壓塊(10)連接；上墊塊(16)中心設(shè)有臺階孔，上墊塊(16)中心的小孔內(nèi)嵌入門極探針絕緣套(15)，門極觸發(fā)探針(22)穿過門極探針絕緣套(15)；門極觸發(fā)引出線(12)焊接到門極觸發(fā)探針(22)的尾部，將門極觸發(fā)信號引至門極觸發(fā)探針(22)；芯片上壓塊(20)上固定三個通用香蕉插頭(14)，芯片上壓塊(20)通過香蕉插頭(14)連接到上墊塊(16)上；芯片上壓塊(20)外徑略小于測試芯片(9)的保護膠環(huán)(9-3)內(nèi)徑，芯片上壓塊(20)中心圓形凹槽外徑略小于測試芯片(9)的門極區(qū)域(9-2)外徑，上壓塊(20)可根據(jù)測試芯片尺寸不同而更換；

下墊塊(5)直接放置于陽極壓塊(3)上，下墊塊(5)中心設(shè)有臺階孔，下墊塊(5)中心的小孔內(nèi)嵌入下探針絕緣套(7)，陽極測試探針(23)穿過下探針絕緣套(7)；陽極測試引出線(1)焊接到陽極測試探針(23)的尾部，將陽極測試信號引出；下墊塊(5)上面中心區(qū)域均布嵌入三個彈簧支撐柱(8)；測試芯片(9)放置于三個彈簧支撐柱(8)之上；芯片定位環(huán)(6)覆蓋在下墊塊(5)上，并通過兩側(cè)的緊頂螺絲固定；

上墊塊(16)右側(cè)端面向圓心方向設(shè)有橫向圓形盲孔，在圓形孔的垂直方向設(shè)有橫槽，探針絕緣棒(19)插入圓形孔內(nèi)，探針絕緣棒(19)的前端固定有陰極測試探針(21)，陰極測試探針(21)尾部焊接陰極測試引出線(17)，將陰極測試信號引出；探針絕緣棒固定塊(18)通過螺釘固定在上墊塊(16)右端面；探針絕緣棒(19)穿過探針絕緣棒固定塊(18)；探針絕緣棒(19)水平方向上設(shè)有方形滑槽，探針絕緣棒固定塊(18)上緊配合固定有滑動定位銷(25)，探針絕緣棒(19)通過滑動定位銷(25)和滑槽導向在橫向圓形孔內(nèi)滑動；探針絕緣棒(19)內(nèi)外滑動時保持陰極測試探針(21)垂直，陰極測試探針(21)位置隨探針絕緣棒(19)移動，可自適應(yīng)芯片尺寸保證陰極測試探針(21)接觸到芯片陰極區(qū)域，當陰極測試探針(21)位置合適后，探針絕緣棒(19)通過緊頂螺絲(24)固定。

上墊塊(16)中心設(shè)有臺階孔，其大孔外徑與鑲嵌于陰極壓塊(10)中心孔內(nèi)的門極引線絕緣套(13)同軸配套，實現(xiàn)中心同心定位；芯片上壓塊(20)通過鑲嵌在上墊塊(16)中心小孔內(nèi)的門極探針絕緣套(15)實現(xiàn)中心同心定位；下墊塊(5)中心設(shè)有臺階孔，其大孔外徑與鑲嵌于陽極壓塊(3)中心孔內(nèi)的陽極探針絕緣套(4)同軸配套，實現(xiàn)中心同心定位；芯片定位環(huán)(6)內(nèi)徑與下墊塊(5)外徑同軸配套，實現(xiàn)同心定位；芯片定位環(huán)(6)上面中心位置設(shè)有內(nèi)徑尺寸與測試芯片(9)外徑相配合的定位圓，實現(xiàn)同心圓定位；通過以上同心圓定位保證測試芯片(9)與上壓塊(20)實現(xiàn)同心定位。

芯片定位環(huán)(6)上面設(shè)有長方形槽方便測試員取放測試芯片(9)，或者采用真空吸盤取放測試芯片(9)，芯片定位環(huán)(6)可根據(jù)測試芯片(9)尺寸不同而更換。

本發(fā)明可針對不同電力半導體芯片直徑、門極區(qū)和保護膠直徑自適應(yīng)調(diào)整測試取樣探針位置進行測試，可配套于電力半導體器件常規(guī)測試壓力夾具中，進行電力半導體芯片的通態(tài)壓降測試。本發(fā)明完成后現(xiàn)已應(yīng)用到測試設(shè)備中，完全滿足芯片實際測試要求，可滿足不同尺寸規(guī)格芯片的測試要求，提高了芯片測試效率，具有極大的推廣前景。

下面通過附圖說明和工作原理對本發(fā)明作進一步說明

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)正視圖。

圖2適配器上部分俯視圖。

圖3適配器上部分右視圖。

圖4適配器下部分俯視圖。

圖5測試芯片示意圖。

圖6測試芯片剖視圖。

具體實施方式

自適應(yīng)適配器具體組成及各部分的連接關(guān)系

整體結(jié)構(gòu)見(附圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)正視圖)，主要分兩大部分：

1)原測試夾具的陽極部分(附圖1中大虛線框外的下部分)依次為：陽極測試引出線1、陽極大電流排2、陽極壓塊3、陽極探針絕緣套4、陽極測試探針23，以上幾部分固定于原夾具的下活動絕緣板上；

2)原測試夾具的陰極部分(附圖1中大虛線框外的上部分)依次為：陰極壓塊10、陰極大電流排11、門極觸發(fā)引出線12、門極引線絕緣套13以上幾部分固定于原夾具的上固定絕緣板上。

3)自適應(yīng)適配器部分(參見附圖1中大虛線框以內(nèi)部分、附圖2適配器上部分俯視圖、附圖3適配器上部分右視圖和附圖4適配器下部分俯視圖)，自適應(yīng)適配器陽極部分包括下墊塊5、芯片定位環(huán)6、下探針絕緣套7、彈簧支撐柱8；自適應(yīng)適配器陰極部分包括香蕉插頭14、門極探針絕緣套15、上墊塊16、陰極測試引出線17、探針絕緣棒固定塊18、探針絕緣棒19、芯片上壓塊20、陰極測試探針21、門極觸發(fā)探針22、緊頂螺絲24、滑動定位銷25。

4)自適應(yīng)適配器與原夾具連接關(guān)系

自適應(yīng)適配器陰極部分(附圖1中上虛線框部分)，通過鑲嵌于陰極壓塊10中心孔內(nèi)的門極引線絕緣套13，實現(xiàn)與原壓力夾具的陰極壓塊10同心定位，通過螺釘與陰極壓塊10連接；

適配器陽極部分(附圖1中下虛線框部分)，通過鑲嵌于陽極壓塊3中心孔內(nèi)的陽極探針絕緣套4實現(xiàn)與原壓力夾具的陽極壓塊3同心定位，并直接放置于陽極壓塊3之上。

陽極壓塊3可隨壓力夾具上下運動，當陽極壓塊3一直向上并擠壓到測試芯片9后，上壓塊20后可對測試芯片9施加測試所需壓力。

本發(fā)明的工作原理及設(shè)計要點

1)整體設(shè)計要求

本設(shè)計要求：①.能根據(jù)被測芯片的尺寸自動調(diào)整測試探針位置；②.能自動同心定位；③.芯片取放方便；④.能與原壓力夾具方便連接。

為了說明本設(shè)計要求,首先說明一下芯片測試的特殊點，電力半導體芯片一般分晶閘管和整流管，兩者主要區(qū)別在于晶閘管一般在芯片中心有一個門極區(qū)域9-2(見附圖5測試芯片示意圖)，門極區(qū)9-2外圍為陰極區(qū)域9-1，陰極區(qū)域9-1最外環(huán)有一圈絕緣保護膠9-3，陰極和門極的反面為陽極區(qū)9-4。

下面主要以晶閘管的通態(tài)壓降測試項目來說明測試的要求：對于晶閘管的通態(tài)壓降測試，要求在芯片陽極9-4到陰極9-1間施加正向電壓，當對被測芯片門極9-2施加觸發(fā)脈沖信號時，晶閘管導通，規(guī)定的導通電流由芯片陽極9-4流向陰極9-1，此時由接觸到芯片陽極9-4和陰極9-1的測試探針測試出芯片的通態(tài)管壓降。

2)自適應(yīng)機構(gòu)各部分的連接關(guān)系

本設(shè)計的關(guān)鍵點在于自適應(yīng)機構(gòu)的設(shè)計，自適應(yīng)適配器陰極部分(參見附圖1中上虛線框部分、附圖2適配器上部分俯視圖、附圖3適配器上部分右視圖)，上墊塊16中心加工有臺階孔，其大孔外徑與鑲嵌于陰極壓塊10中心孔內(nèi)的門極引線絕緣套13同軸配套，實現(xiàn)中心同心定位；上墊塊16通過螺釘與原夾具的陰極壓塊10連接；上墊塊16中心的小孔內(nèi)嵌入門極探針絕緣套15，門極觸發(fā)探針22穿過門極探針絕緣套15；門極觸發(fā)引出線12焊接到門極觸發(fā)探針22的尾部，將門極觸發(fā)信號引至門極觸發(fā)探針22；

芯片上壓塊20通過與鑲嵌在上墊塊16中心小孔內(nèi)的門極探針絕緣套15實現(xiàn)中心同心定位；芯片上壓塊20上均布固定三個通用香蕉插頭14(附圖1中只畫出一個)，陰極壓塊10上加工有對應(yīng)的緊配孔，芯片上壓塊20通過香蕉插頭14連接到上墊塊16上。芯片上壓塊20可方便拔下更換。

上墊塊16右側(cè)端面向圓心方向加工有橫向圓形盲孔，在圓形孔的垂直方向加工有橫槽(參見附圖1本結(jié)構(gòu)正視圖、附圖2適配器上部分俯視圖、附圖3適配器上部分右視圖)，探針絕緣棒19插入圓形孔內(nèi)，探針絕緣棒19的前端固定有陰極測試探針21，陰極測試探針21尾部焊接陰極測試引出線17，將陰極測試信號引出；探針絕緣棒固定塊18通過螺釘固定在上墊塊16右端面；探針絕緣棒19穿過探針絕緣棒固定塊18；探針絕緣棒19水平方向上加工有方形滑槽，探針絕緣棒19可通過滑動定位銷25和滑槽導向在橫向圓形孔內(nèi)滑動；當陰極測試探針21位置固定后，探針絕緣棒19通過緊頂螺絲24固定。

自適應(yīng)適配器陽極部分中(參見附圖1中下虛線框部分，附圖4適配器下部分俯視圖)，下墊塊5中心加工有臺階孔，其大孔外徑與鑲嵌于陽極壓塊3中心孔內(nèi)的陽極探針絕緣套4同軸配套，實現(xiàn)中心同心定位；下墊塊5中心的小孔內(nèi)嵌入下探針絕緣套7，陽極測試探針23穿過下探針絕緣套7；陽極測試引出線1焊接到陽極測試探針23的尾部，將陽極測試信號引出；下墊塊5上面中心區(qū)域均布嵌入三個彈簧支撐柱8(附圖1中只畫出兩個示意)；測試芯片9放置于三個彈簧支撐柱8之上；芯片定位環(huán)6覆蓋在下墊塊5上，其內(nèi)徑與下墊塊5外徑同軸配套，實現(xiàn)同心定位；并通過兩側(cè)的緊頂螺絲固定。

3)自適應(yīng)機構(gòu)設(shè)計要點

①在自適應(yīng)機構(gòu)的上部分中，芯片上壓塊20通過鑲嵌在上墊塊16中心孔內(nèi)的門極探針絕緣套15實現(xiàn)中心同心定位；芯片上壓塊20上固定三個通用香蕉插頭14(附圖1中只畫出一個)，芯片上壓塊20通過香蕉插頭14連接于上墊塊16上；芯片上壓塊20外徑略小于芯片保護膠環(huán)9-3內(nèi)徑，中心圓形凹槽外徑略小于芯片門極區(qū)域9-2外徑，上壓塊20可根據(jù)測試芯片尺寸不同而更換。

②探針絕緣棒固定塊18上緊配合固定有滑動定位銷25；探針絕緣棒19水平方向上加工有方形滑槽，探針絕緣棒19可通過滑動定位銷25和滑槽導向在橫向圓形孔內(nèi)滑動，可使探針絕緣棒19內(nèi)外滑動時保持陰極測試探針21垂直，陰極測試探針21位置可隨探針絕緣棒19移動，可自適應(yīng)芯片尺寸保證陰極測試探針21接觸到芯片陰極區(qū)域9-1，當陰極測試探針21位置合適后通過緊頂螺絲24固定。

③在自適應(yīng)適配器的下部分中，下墊塊5直接放置于原夾具的陽極壓塊3上，通過鑲嵌于陽極壓塊3中心孔內(nèi)的陽極探針絕緣套4同軸配套，實現(xiàn)中心同心定位；芯片定位環(huán)6內(nèi)圓尺寸與下墊塊5外圓尺寸配套并覆蓋其上實現(xiàn)同心圓定位；在芯片定位環(huán)6上面中心位置加工有內(nèi)徑尺寸與測試芯片9外徑相配合的定位圓，由于測試夾具已保證原夾具的陽極壓塊3和原夾具的陰極壓塊10同心，因此通過設(shè)計一系列同心圓定位可保證測試芯片9與上壓塊20實現(xiàn)同心定位。

④下墊塊5上面中心區(qū)域均布嵌入三個彈簧支撐柱8(附圖1中只畫出兩個示意)具有彈性伸縮功能，當測試芯片9置于彈簧支撐柱8之上時，陽極測試探針23略低于測試芯片9的陽極面9-4，當夾具上升使上壓塊20壓到測試芯片9后，彈簧支撐柱8收縮最終測試芯片9被擠壓于下墊塊5上，此時陽極測試探針23、陰極測試探針21和門極測試探針22收縮后緊密接觸于芯片上。

⑤在芯片定位環(huán)6上面加工有長方形槽(參見附圖4適配器下部分俯視圖)，其作用是方便測試員取放測試芯片9，也可采用真空吸盤取放測試芯片9，芯片定位環(huán)6可根據(jù)測試芯片尺寸不同而更換。

⑥測試時門極控制信號通過門極測試探針22觸發(fā)測試芯片9，大電流通過陽極大電流排2→陽極壓塊3→.下墊塊5→測試芯片9→上壓塊20→上墊塊16→陰極壓塊10→陰極大電流排11的順序?qū)?；芯片的導通壓降信號通過陽極測試探針23、陽極測試引出線1及陰極測試探針21、陰極測試引出線17引出。