螺栓型电力半导体器件自动压装测试夹具的制作方法

本发明涉及一种用于螺栓型电力半导体器件自动压装测试夹具，可针对不同的螺栓型电力半导体器件外形配合其专用的适配器进行自动夹紧。目前可应用于螺栓型电力半导体器件各项试验设备中，可通过底板加热系统对被测器件进行预加热及温度控制。

背景技术：

目前在电力半导体应用领域，螺栓型器件的应用范围越来越广泛，其外形结构也越来越多。有外六方单螺纹型、外四方四螺丝固定型、阴极的引出极高低种类多样。这类器件在使用中为实现其良好的功能品质，通常是通过螺丝或直接固定在散热器和引出电极上。螺栓型器件出厂前必须进行各种出厂测试和可靠性试验，在对器件进行可靠性试验中以往是将器件通过自身的螺纹或固定在加热板上，以实现试验过程中的恒温或散热，但由于螺栓型器件的外形种类很多，固定方式需要手动预紧、需使用手持式热偶点测器件表面的温度、阴极引出也需要手动接线引出。这样使得器件表面采温不准而导致最终试验数据误差较大、测试效率低下，实际试验中极不方便。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种螺栓型电力半导体器件自动压装测试夹具。

本发明的技术解决方案如下：螺栓型电力半导体器件自动压装测试夹具，包括主机构框架、压力可调的k引出极机构、螺栓器件的压紧机构，k极固定立板(20)、活动板(18)、k极上固定板(4)、调节螺柱(3)、k引出极(2)、电极弹簧(19)、螺套(21)组成压力可调的k引出极机构，k引出极(2)与调节螺柱(3)滑动配合，电极弹簧(19)被压缩在调节螺柱(3)与k引出极(2)的下端之间，调节螺柱(3)与螺套(21)螺纹配合后固定在k极上固定板(4)上，其中k极上固定板(4)为绝缘件；k极上固定板(4)与k极固定立板(20)、活动板(18)形成框架；适配器托架上板(27)与适配器托架立板(28)、适配器托架底板(29)、适配器上板(7)、适配器下板(14)组成螺栓器件的压紧机构，适配器托架上板(27)、两个适配器托架立板(28)和适配器托架底板(29)组成适配器托架，该框架可插入在活动板(18)的滑槽里，通过适配器拉销(5)定位；适配器上板(7)和适配器下板(14)通过螺钉连接组成适配器，上板(7)为绝缘件，下板(14)为钢件；适配器可插入适配器托架底板(29)中的滑槽里，通过碰珠(15)定位；加热板(9)通过螺钉(35)和弹簧(31)固定于下绝缘板(23)上；4根加热棒(36)嵌于加热板(9)内；热电偶(11)穿过弹簧(32)嵌入加热板(9)内，采温触点朝上用于采取被测器件的壳温；定位板(12)通过定位销钉(33)固定在加热板(9)上，定位导电块(13)通过自己的外圆与定位板(12)定位；a引出极(22)用a引出极固定螺钉(34)固定在加热板(9)；导杆拉销托架(17)与导杆(24)孔轴间隙配合，可通过导杆拉销(16)卡在导杆(24)的卡槽里，用于托举整个活动板(18)；直线轴承(6)与活动板(18)过盈配合可实现活动板(18)的上下滑动自如；下绝缘板(23)与下固定板(10)通过螺钉固定；气缸(25)通过螺钉倒挂在下固定板(10)下面；气缸托板(26)用于连接气缸(25)与两根导杆(24)，下固定板(10)与气缸(25)、气缸托板(26)、导杆(24)、活动板(18)、直线轴承(6)、导杆拉销(16)、导杆拉销托架(17)组成主机构框架。导杆(24)上端设有导杆弹簧(1)。

k引出极(2)上端设有调节螺母。

两根导杆(24)上端设有两个调节螺母(30)。

热电偶(11)在被测器件(8)未压装时，其上表面与加热板(9)的上表面平齐，避免了取放器件(8)时对热电偶的机械碰撞损伤；当处于压装好时，加热板(9)内设有的4根支撑弹簧(31)和热电偶(11)底部的紧定弹簧(32)都处于压缩状态，保证了热电偶与器件(8)底壳可靠接触，进而可实现快速准确的温度响应。

本发明可根据不同的螺栓型半导体器件将其压装与加热板上，并且a、k两极可实现自动连接。k引出极为铜材质，上端为螺纹结构用于测试所需的电气连接，压装后下端与螺栓器件的k极可靠接触。a极引出则通过定位导电块、加热板和a引出极可靠接触来实现。a引出极的左端孔结构用于测试所需的电气连接。根据需要通过加热板为被测器件加热，并通过热电偶实时监测器件外壳温度。根据不同高度的器件通过调整调节螺柱和导杆拉销的位置确保k引出极与器件及器件与定位导电块的可靠接触；根据不同外形的器件可更换与之相对应的适配器及定位导电块。本发明目前已应用于螺栓器件全动态试验设备中，也可应用于该器件的其他参数测试及试验中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中热电偶放大示意图。

图3是图1中加热板的固定放大示意图。

图4是图1的侧视图。

图5是适配器托架局部示意图。

图6是图5的俯视图。

图7是图5的a-a剖视图。

图8是螺栓器件示意图。

具体实施方

螺栓型电力半导体器件自动压装测试夹具包括包括主机构框架、压力可调的k引出极机构、螺栓器件的压紧机构，k极固定立板20、活动板18、k极上固定板4、调节螺柱3、k引出极2、螺套21组成压力可调的k引出极机构，其中k引出极2与调节螺柱3滑动配合，而调节螺柱3与螺套21螺纹配合后固定在k极上固定板4上，其中k极上固定板4为绝缘件；k极上固定板4与k极固定立板20、活动板18形成框架；适配器托架上板27与适配器托架立板28、适配器托架底板29、适配器上板7、适配器下板14组成螺栓器件的压紧机构，适配器托架上板27、两个适配器托架立板28和适配器托架底板29组成适配器托架(中间虚线框部分；见图3)，该框架可插入在活动板18的滑槽里，通过适配器拉销5定位；适配器上板7和适配器下板14通过螺钉连接组成适配器，上板为绝缘件，下板为钢件。适配器可插入适配器托架底板29中的滑槽里，通过碰珠15定位；加热板9通过螺钉和弹簧悬于下绝缘板23上；4根加热棒36嵌于加热板9内；热电偶11穿过弹簧嵌入加热板9内，采温触点朝上用于采取被测器件8的壳温；定位板12通过定位销钉33固定在加热板9上，定位导电块13通过自己的外圆与定位板12定位；a引出极22用a引出极固定螺钉34固定在加热板9。导杆拉销托架17与导杆24孔轴间隙配合，可通过导杆拉销16卡在导杆24的卡槽里，用于托举整个活动板18；直线轴承6与活动板18过盈配合可实现活动板的上下滑动自如；下绝缘板23与下固定板10通过螺钉固定；气缸25通过螺钉倒挂在下固定板10下面；气缸托板26用于连接气缸25与两根导杆24。下固定板10与气缸25、气缸托板26、导杆24、活动板18、直线轴承6、导杆拉销16、导杆拉销托架17组成主机构框架。

1、本发明的设计要点

1)伸缩导杆压力机构设计

下固定板10与气缸25、气缸托板26、导杆24、导杆弹簧1、活动板18、直线轴承6、导杆拉销16、导杆拉销托架17组成主机构框架。其中下固定板10可固定在操作台面上。气缸25倒挂固定在下固定板10的下面。当气缸25压出，气缸托板26带动两个导杆及整个上机架朝下运动。此结构的优点是操作台面上空间完全敞开，方便测试员进行一系列操作程序。

2)压力可调的k引出极机构设计

k极固定立板20、活动板18、k极上固定板4、调节螺柱3、k引出极2、电极弹簧19、螺套21组成压力可调的k引出极机构。通过转动调节螺柱3可调节k引出极2的自然高度；通过转动k引出极2上端的螺母可调节电极弹簧19预压长度，从而达到调节k引出极2与器件k极的接触压力。

3)螺栓器件压紧机构设计

见图3与图4，适配器托架上板27与适配器托架立板28、适配器托架底板29、适配器上板7、适配器下板14组成螺栓器件的压紧机构。在压装前通过调节导杆拉销16和导杆拉销托架17的位置保证放入被测器件8的上端与k引出极2的下端不发生干涉；通过调节两根导杆最上端的调节螺母30可调节导杆弹簧的预压长度，进而可达到调节适配器上板7压在被测器件8螺栓边缘的压力，从而保证了器件a极的可靠接触。

4)螺栓器件加热及器件底壳采样温度方案设计

加热板9内部嵌有4根加热棒36和一根热电偶11，连接外设的工业控制器可使被测器件8预热时快速升温并至恒定的温度。热电偶11在被测器件8未压装时，由于热电偶11和加热板9的支撑弹簧31处于自然长度，所以其上表面与加热体的上表面平齐，这样就避免了取放器件8时对热偶的机械碰撞损伤。而当处于压装好时，加热板9的4根支撑弹簧31(图1中只画出2根)和热电偶11的紧定弹簧32都处于压缩状态，保证了热电偶11与器件8底壳可靠接触。进而可实现快速准确的温度响应。

2、实际效果

本发明目前已应用到电力半导体全动态试验设备上。此试验条件要求被测器件ak极可靠接触、可对器件进行加热、可施加一定电压及电流、可实时监测器件壳温、整个测试通路与其它绝缘隔离。从试验结果来看此种夹具很好的满足了上述试验要求。由于其自动压装的特点，更好的保证了测试效率和准确性。

3、结论

本发明是针对螺栓型电力半导体器件测试提出的一种新型高效的自动压装测试夹具。目前已应用于全动态试验设备中，使用效果良好。鉴于其诸多特点，此夹具还可应用于螺栓型电力半导体器件其他参数测试及试验中。