一种双面电极大功率器件测试装置的制作方法

1.本发明涉及功率器件封装测试领域，尤其涉及一种双面电极大功率器件测试装置。


背景技术：

2.目前功率半导体器件发展迅猛，针对功率器件的封装形式主要包括传统的直插形式的封装以及功率模块结构封装，随着功率器件的不断发展，对耐高温、耐高压、小型化、高密度封装结构的需求逐步增加，封装技术也不断发展，出现了双面散热模块以及小尺寸封装集成等结构形式的封装，且多数集成结构属于自设计结构，电极在正面，背面，甚至侧边都有分布，对应的封装结构在加工生产过程中以及生成产品后，都需要对其进行电性能测试，传统的插装式引脚功率模块多通过接线夹以及焊接引线等连接方式实现引出进行测试，而针对双面电极表贴式引脚的封装结构则无法通过接线夹实现电极引出，且焊接引线的引出方式本身对存在焊接过程损伤器件问题，且增加了多步焊接工艺，大大降低了工作效率。
3.对于常见结构，如to系列功率模块等，均有适用的夹具用以固定器件并引出电极。然而对于双面电极大功率模块，目前未见有能实现器件固定以及电极引出的测试装置，同时双面电极结构器件制作工艺相对复杂，需要进行中间过程电性能检测，以剔除早期失效，提升产品良率，其中间过程电性能测试需要有特定的保护环境，而目前亦未见有适用的测试装置。
4.因此，针对这一测试瓶颈，需要设计一种双面电极大功率器件测试装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种双面电极大功率器件测试装置，通过该装置不仅可实现双面电极结构件的固定，使得电极有效可靠连接，同时可提供不同测试环境以增加外部环境的绝缘性能，提高测试效率，实现中间过程电性能测试，满足双面电极封装结构的大功率器件的高耐压大电流测试需求，提升器件良品率。
6.本发明的技术方案如下：一种双面电极大功率器件测试装置，其特征在于：包含定位底座、大电流引出端子、转接柱、弹簧片和压接固定盖，所述定位底座中间开设有定位槽，压接固定盖覆盖于定位底座顶部，压接固定盖与定位底座顶部的接触面通过永久磁铁相接；所述定位槽底部贯穿安装有大电流引出端子和转接柱，大电流引出端子上放置待测件，弹簧片的一端连接于转接柱上端，弹簧片的另一端通过弹性下压接触于待测件顶部的电极上；其中，所述大电流引出端子可承受的电流大于100a；所述压接固定盖的中间贯穿安装有紧固螺栓，通过拧动紧固螺栓，使得紧固螺栓的底部向下压于弹簧片上，随着紧固螺栓的向下拧动，弹簧片逐渐与待测件之间压紧形成压接关系；
所述定位槽内的空腔填充有绝缘液，形成液态绝缘测试环境。
7.对于定位槽内部的结构，可以进一步设计如下：所述定位槽的形状可实现待测件的横向定位，且可为待测件提供液态绝缘测试环境，实现高耐压测试，以及适用于中间过程测试，提供环境保护，避免损坏样品。
8.所述定位槽底部贯穿安装有两个或多个大电流引出端子，待测件放置于所有大电流引出端子上。
9.优选的，所述定位槽与大电流引出端子、转接柱的贯穿安装处之间均配置有密封垫片，以防止绝缘液溢出。
10.优选的，所述大电流引出端子与固定底座之间采用螺纹连接安装，同时配以匹配的密封圈，可以有效防止绝缘液的溢出。
11.优选的，所述大电流引出端子顶端的压接面涂有软性导电涂层，通过软性导电涂层实现与待测件的电极的大面积接触；进一步的，所述大电流引出端子采用铜材料，可实现大电流的载流能力。
12.优选的，所述软性导电涂层可选用纳米银焊膏或银导电胶等，其导电能力强、稳定性强。
13.优选的，所述绝缘液采用电子氟化液，不仅可以提供高耐压的测试环境，且氟油会自挥发，不会影响测试件的下一步工艺。
14.对于转接柱的结构，可以进一步设计如下：所述转接柱包括检测转接柱和电极转接柱，检测转接柱和电极转接柱上均设置有弹簧片。从而，弹簧片的两个接触端分别为弹簧片探针压接端和弹簧片固定端垫片，其中，弹簧片固定端垫片用于固定连接于大电流引出端子，弹簧片探针压接端通过弹性下压接触于待测件顶部的电极上，实现器件电极引出。
15.而且，所述紧固螺栓与弹簧片和转接柱的电极连接，不仅可以抵消电极凸出带来的高度差，且可实现压接质量检测，确保压接的可靠性。
16.优选的，所述弹簧片与转接柱之间可以配置匹配的螺母和垫片，通过选择螺母和垫片的厚度，不仅可以实现器件双面电极的接触引出，还可以适用于不同厚度的待测件。
17.对于定位底座和压接固定盖的结构，可以进一步设计如下：所述永久磁铁分别内嵌安装于固定底座和压接固定盖对应的位置，可以实现所述测试装置的对准固定，还易于实现待测件的更换。
18.所述定位底座底部通过定位固定螺栓安装有pcb测试板。
19.优选的，所述固定底座和压接固定盖的材料均采用聚醚醚酮树脂（peek）或陶瓷，具有耐高温、易加工且绝缘性强的特点。
20.整体而言，优选的，所述大电流引出端子、转接柱、弹簧片均为铜材料结构件，可根据待测件电极尺寸，以及测试需求，进行设计定制。
21.本发明的有益效果在于：（1）本发明所用的大电流引出端子可实现大电流的引出，可通过调节大电流引出端子的尺寸，实现不同电流值的测试需求；（2）本发明通过转接柱、弹簧片、紧固螺栓的压接，实现不同面电极转接引出，方便测试连接；
（3）本发明通过定位槽可提供液态绝缘测试环境，实现待测件制作过程以及制作完成后的高电压测试需求；（4）本发明结构简单，可操作性强，具有普遍适用性，可以通过调整定位槽尺寸则可适应各种尺寸的待测件；（5）对于两电极或多电极以及不同功率等级的双面电极结构，本发明只需调整大电流引出端子、转接柱以及紧固螺栓等部件的位置、尺寸厚度以及截面积，便可实现安装测试，不仅看避免焊线引出测试对被测件的损伤，同时可应用于中间环节的电性能初步检测，实现了过程检测，剔除了初期失效，大大提高了器件测试效率，增加了产品制作良率。
附图说明
22.图1为本发明的纵向剖面结构示意图。
23.图2为本发明的定位底座俯视图。
24.图3为本发明的压接固定盖俯视图。
25.图4为本发明的弹簧片结构示意图。
26.图5为本发明实施例中待测件电极分布示意图。
27.其中：1、16—紧固螺栓，2—压接固定盖，3—永久磁铁，4—定位底座，5—定位槽，6—定位固定螺栓，7—检测转接柱，8—软性导电涂层，9—大电流引出端子，10—密封垫片，11—电极转接柱，12—垫片，13—螺母，14—弹簧片，14.1—弹簧片探针压接端，14.2—弹簧片固定端垫片，15—绝缘液，17
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待测件，17.1—电极一，17.2—电极二，17.3—电极三，18—pcb测试板。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1本发明实施例提供了一种双面电极大功率器件测试装置，如图1所示，包括定位底座4、大电流引出端子9、转接柱、弹簧片14和压接固定盖2。
30.所述定位槽5底部贯穿安装有大电流引出端子9和转接柱，大电流引出端子9上放置待测件17，其中，大电流引出端子9能承受的电流大于100a。
31.所述弹簧片14的一端连接于转接柱上端，弹簧片14的另一端通过弹性下压接触于待测件17顶部的电极上。
32.所述压接固定盖2的中间贯穿安装有紧固螺栓1、16，通过拧动紧固螺栓1、16，使得紧固螺栓1、16的底部向下压于弹簧片14上，随着紧固螺栓1、16的向下拧动，弹簧片14逐渐与待测件17之间压紧形成压接关系。
33.所述定位槽5内的空腔填充有绝缘液15，形成液态绝缘测试环境。优选的，所述绝缘液15可以采用电子氟化液，不仅可以提供高耐压的测试环境，且氟油会自挥发，不会影响测试件的下一步工艺。
34.实施例2基于实施例1的结构，可以进一步设计如下：所述定位槽5的形状可实现待测件17的横向定位，且可为待测件17提供液态绝缘测试环境，实现高耐压测试，以及适用于中间过程测试，提供环境保护，避免损坏样品。
35.所述定位槽5底部贯穿安装有两个或多个大电流引出端子9，待测件放置于所有大电流引出端子上。如图2
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3所示，本实施例中，设计有四个大电流引出端子9。
36.其中，所述定位槽5与所有大电流引出端子9、转接柱的贯穿安装处之间均配置有密封垫片10。
37.其中，大电流引出端子9与固定底座4之间采用螺纹连接安装，同时配以合适的密封圈，可以有效防止绝缘液15溢出。
38.实施例3基于实施例2的结构，可以进一步设计如下：所述大电流引出端子9顶端的压接面涂有软性导电涂层8，通过软性导电涂层8可实现与待测件的电极的大面积接触。
39.优选的，所述软性导电涂层8可选用纳米银焊膏或银导电胶等，其导电能力强、稳定性强。
40.实施例4基于实施例1
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3的任一结构，可以进一步设计如下：所述转接柱包括检测转接柱7和电极转接柱11，检测转接柱7和电极转接柱11上均设置有弹簧片14。
41.如图4所示，所述弹簧片14的两个接触端分别为弹簧片探针压接端14.1和弹簧片固定端垫片14.2，其中，弹簧片固定端垫片14.2用于固定连接于大电流引出端子9，弹簧片探针压接端14.1通过弹性下压接触于待测件17顶部的电极上。
42.而且，所述紧固螺栓1、16与弹簧片14和转接柱的电极连接，不仅可以抵消电极凸出带来的高度差，且可实现压接质量检测，确保压接的可靠性。
43.优选的，所述弹簧片14与转接柱之间可以配置适合的螺母13和垫片12，通过选择螺母13和垫片12的厚度，不仅可以实现器件双面电极的接触引出，还可以适用于不同厚度的待测件。
44.实施例5基于实施例1
‑
4的任一结构，可以进一步设计如下：所述永久磁铁分别内嵌安装于固定底座和压接固定盖对应的位置，可以实现所述测试装置的对准固定，还易于实现待测件的更换。
45.所述定位底座底部通过定位固定螺栓安装有pcb测试板。
46.优选的，所述固定底座和压接固定盖的材料均采用聚醚醚酮树脂（peek）或陶瓷，具有耐高温、易加工且绝缘性强的特点。
47.实施例6针对上述实施例1
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5，整体而言，所述大电流引出端子、转接柱、弹簧片均采用铜材料制成的结构件，可根据待测件电极尺寸，以及测试需求，进行设计定制。
48.对于两电极或多电极的双面电极结构，只需要对应调整定位槽5尺寸，大电流引出
端子9、转接柱7、11以及紧固螺栓1、16的位置，便可同理实现安装测试。如图5所示，本实施例中，待测件17以三电极双面电极结构的功率器件为例，待测件17上包括有电极一17.1、电极二17.2、电极三17.3，采用本测试装置用于测试待测件17的工作过程如下：1）通过定位固定螺栓6将测试装置固定于pcb测试版18中，其中pcb测试版18对应定位固定螺栓6以及引出电极位置均设有通孔，且引出电极通孔进行挂壁敷铜电镀以实现电极引出；2）将待测件17置于定位槽5中固定；3）调节电极转接柱11以及对应的螺母13与垫片12，适应器件厚度，调节弹簧片14对准上表面电极正上方，将弹簧片14进行固定；4）添加绝缘液15至淹没器件，可超过器件高度1~2mm；5）放置压接固定盖2，通过永久磁铁3与定位底座4进行对准固定；6）旋转紧固螺栓1、16，此处的判断依据为：紧固螺栓1与检测转接柱7实现电极导通，且紧固螺栓16与检测转接柱11实现电极导通；7）进行电性能测试。