专利名称:半导体整流器件动态质量分选装置的制作方法
本实用新型属于半导体整流器件质量分选仪器，特别是适用于对大量器件筛选定级过程中的专用设备。
现在国内外对半导体整流器件质量分选定级的方法和仪器，均根据IEC标准所定义的静态参数，在加强某些项目应力条件下进行。其结果，分为不同质量等级的器件仅是某一项或几项独立指标上有所差别。处在实际工作状态下的整流器件，其某些指标参数是相互减弱的，又有些参数是相互加强的。例如在整流状态下热效应会使正向压降变小，对整流器有利；但热效应又会使反向平均电流增加，对整流器件有害。因此，按传统方法进行质量分级势必造成“测试合格”与“上机合格”不一致的弊病，这也正是普遍存在整流器件上机失效率较高的一个根本原因。
为解决“测试合格”与“上机失效”的矛盾，发明人提出了依据“动态反向平均电流
的质量分析方法，并设计了“半导体整流器件动态分析仪”(专利申请号85107867)。该仪器采用新的质量认定标准可以有效地解决“测试合格”与“上机失效”的矛盾。
本实用新型的目的是在“动态反向平均电流”理论指导下，设计一种动态质量分选定级的专用设备，以在生产厂或使用厂对元器件筛选工艺中实现大批量质量分级，以提高半导体整流器件的上机合格率。
本实用新型的设计根据和基本构思如下根据发明专利“半导体整流器件动态分析仪及其质量分析方法”(申请号85107867)中所提出的整流器件动态反向平均电流
与环境温度下存在以下关系式
＝Aa·eBa·Ta＋nC……式1
其中参数(Aa，Ba，C)均为常量。在某一确定工况下对某确定的器件必定有一确定的最大
值，超过它则器件即会失效。为保证器件工作的可靠性，应把这个最大
乘上一个安全系数得到最大允许动态反向平均电流，记为
。对于同一规格的器件集合，均应符合这个
条件，这时即可把这个
值在质量分选定级时视为一个标准，即分级常数。将其代入式1可得到下列Ta＝ 1/(Ba) Ln
……式2该项参数Ta＝Tam即为该器件的最高允许使用温度。如果检测实际工况下(即环境温度设定为IP＜下的动态反向平均电流IP＜
则认为被测器件可以在Ta温度下具有较高的上机可靠性。即是说该器件允许在Ta温度以下使用。如果在分选时将工况温度条件分为若干级，如Ta1，Ta2……Tan，那么就可以根据实测
的对比分选出整流器件不同的等级来。对于分选出来的整流器件可以根据环境温度注上使用标记，如2CZ－53——75℃；以利于使用厂家根据需要适度选择，既保证上机合格率又不至浪费指标。具体的工作方法是，先在动态分析仪上对某一批号的产品进行质量抽样分析，按预定的质量等级Ta1，Ta2……Tan测定对应的
……
，然后将Ta1，Ta2……Tan做为各级分选装置的工况温度条件，以
做为检测对比的标准参数，从而对该批号产品分选定级，这即是以使用环境温度Tam为主要指标综合质量分选方法。
根据以上的构思，结合附图来进一步说明本实用新型的基本结构特点附图1即为动态质量分选装置的结构示意图。
其中A为第一级分选装置，B为第二级分选装置，C为各级分选装置公用的微机管理系统。A1为被测器件的预热器，A2为检测条件设定工况部分，A3为动态参数提取电路，A4为机械分选机构，A5为合格产品存放库，A6为低档产品存放库，A7为废品库。
在每一级分选装置中有两个关键参数，一是标准环境温度Tam，一是对应的最高允许反向动态电流
，Tam是设定预热器和工况的温度，
值是送入微机RAM中做为检测对比的标准参数。
预热器A1的作用是使被测元件在进入测试位以前即达到真实工况下的环境温度，从而缩短测试时间。在微机管理系统的管理下，被测器件首先进入预热器，使达到测试条件温度Ta1，达到内外温度基本平衡后就进入测试位，在测试位由模拟工况提供动态测试条件，再通过
参数提取电路A3(实际上为一动态
电桥电路，可以参看发明专利85107867中的图4)提取即时的动态反向平均电流
的值。通过采样接口C1送入微机进行数据处理，并与标称参数
对比处理后通过微机输出接口控制机械分选机构A4将器件送入合适的位置。符合标准的送入合格品库A5，出现击穿等送入废品库A7余下参数超限的送入低档品库A6。合格品通过第一级分选，即说明其工作环境温度最低为Ta1。如果在第二级再测试后不能升级，则该器即可打上Ta1的环境使用温度标记。合格品继续进入第二级分选时其基本的工作过程和第一级相同，所不同的是标准温度采取的是较高的温度Ta2及对应的参数
。
以上的工作程序都是在微机统一管理下通过软件指挥配套的机械分选机构加以实现的。单级分选的软件逻辑框图参考图2。
在具体装置中，工况建立部分A2往往设有多个工位，以一次测试多个器件，从而既提高分选速度又能满足每个器件有足够长的加电考核时间，关于工况建立部分的具体设置，包括测试位(室)的结构及配套的电压频率给定均可参考发明专利85207867中的有关构思，不再单独另加说明。
如此经过分段多级分选就得到一个按最高使用环境温度下Tam分级的综合质量链，全部分选段均能通过的元器件则认为是综合质量的最优品。按以上的方法和装置进行分选定级，由于是按照最高使用环境温度Tam的实际进行的，使质量的高低与器件可靠性有机联系在一起。尤其是质量越高的被测试次数越多，因而产品经分选后有较高的可信度。但存在的问题是，分段多，分选速度慢，分选装置的根规模也较大，投资较高。
为此，本实用新型给出质量动态分选装置的快速分选方案，其可以弥补以上的不足，又从根本上与上述分选方法相一致。其基本出发点在于同一种型号的整流器件，尤其是同一批号的产品，由于其结构与工艺流程相同，使得合格品的特性参数相接近，在动态二极管方程中
＝AaeBaTa＋
系数Aa，常数
都分别近似为常数。质量的好坏仅由影响
的敏感指数Ba所区别。这种特性在
－Ta座标系中、表现为图3的样子。即曲线在低温区近似重合，在高温区迅速相对发散。
在动态分析仪上可以方便地求出对某种型号整流器件的Aa、
值。如果在某一环境温度(Ta)下测得整流器件①，②，③的动态
值分别为
，则则在已知Aa，
典型值条件下可以方便地求出各自的温度指数Ba1，Ba2，Ba3，于是三个被测器件的动态方程即为
1＝AaeBaTa＋
2＝AaeBaTa＋
3＝AaeBaTa＋
由于最大允许动态电流
与最高环境温度具有简单线性关系(见图中的直线L)
＝－1KTam＋b则很容易和三个动态方程联立后求出三个被测原件的最高允许环境温度Tam1，Tam2，Tam3。如果选择Tam2做为理想参数，即认为IP－Ta曲线族的理想发散温度，则以此时对应的IPm2为标准，则可以一次分选出高、低档器件。根据以上的分析，本实用新型的分选装置可采用一级一次分选成功，其所需的参数Aa，
，K，b等均可由动态分析仪上测定(详参考发明专利85207867)。这样分选装置可以大大减化，设备投资也即可大大减少，分选速度也可大大加快。所不足之处其理论推算与实际存在一定误差，可信度当然就低于多段分级分选。但是在工艺条件控制较好，产品一致性较高的场合，尤其是在成品复测时乃不为一种理想的分选方案，其具体装置上并没有多大区别，仅是在RAM区的参数和控制软件上有相应的修改而已。
图4为机械分选机构的示意图，其中主要分为三大部分。其中虚框1中为上件部分，虚框2为测试部分，虚框3中为机械手。
上件过程是这样工作的，由步进电机6拖动输送导链19运动，在托板5附进有一个极性判断器4，插导链上的器件经极性判断器4来检测是否有插反或是断极现象。安装合适的器件由导链传送进入测试部分。其中重锤17起张紧导链及延缓导输的作用，上面的触角18配合微动开关20给操作工以导链送输状态提示。
测试部分包括恒温槽7，其中装满预热器件的恒温介质，导链在其中曲折行进以延长预热时间，使器件送上测试台位后有充分的预热。其温度保持恒定，由另设加的加热器及恒温控制电路来实现。测试部分设有多个测试台位口，以实现多个快速测定。
机械手实际上是由步进电机9，10实现对手式卡头8的两维运动控制。其中21，22为传动钢丝绳。当被检元件11预热到预设环境温度时，利用机械手自动取下，送入检测台位12，进行
参数的提取，以上的动作均有微机统一管理下实现。所测得的
参数送入微机处理后，根据和设定的
的比较结果，分别将被测器件通过御件口13送入到适当的存放位置，其中14为合格品库，15为低档品库，16为检测过程中击穿、电极折断、参数
偏离可用范用的那些器存放的废品库。
机械分选机构的动作由微机通过实施控制接口C2控制，合格品库中的器件则为下一级分选中的被测器件，如此反复几级即可顺利完成分选任务。
以上分选装置装配在生产厂检测线上，可以自动实现对器件的多级分类，并保证在器件上所标示的环境温度下应用有较高的上机合格率。也可应用在整机厂元件筛选线上，可以改善整机的故障率。实是半导体整流器件生产厂或使用厂的一个有效的质量控制装置。
权利要求
1.一种半导体整流器件动态质量分选装置，其特征在于该装置包括根据最高环境温度Tam设定的预热器(A1)标准工况设定部分(A2)，动态参数
提取电路(A3)，微机管理系统(C)及机械分选配套机构(A4)。
2.根据权利要求
1所说的分选装置，其特征在于预热器及标准工况中设定的温度值取决于动态质量分级常数
，预热器及标准设置的个数根据分级常数
划分的档次。
3.根据权利要求
1或2所说的分选装置，其特征在于预热器及标准工况中的设定温度为TaM2，应用时以TaM2对应用
为标准实现对整流器件成品的一次分级筛选。
4.根据权利要求
1所说的分选装置，其特征在于工况设定器中包括恒温保持装置、频率、电压给定装置及模拟负载。
5.根据权利要求
1所说的分选装置，其特征在于
参数提取电路中包括一个典型
电桥电路。
6.根据权利要求
1所说的分选装置，其特征在于微机管理系统中设置有一个数据采集接口(C1)和一个实施控制接口(C2)，以通过软件实现对数据比较判断及对机构动作的程序控制。
7.根据权利要求
1所说的分选装置，其特征在于机械分选机构包括上件部分1，测试部分2和机械手3。
8.根据权利要求
7所说的分选装置，其特征在于上件部分1由传送链19、托板5，极性判断器4，步进电机6组成。被测元件经极性测试后送入检测部分。
9.根据权利要求
7所说的分选装置，其特征在于测试部分包括恒槽7浸在预热介质中的传送导链，和测试台架12。
10.根据权利要求
7所说的分选装置，其特征在于机械手是一个可以在平面内两维移动的夹持装置8，由步进电机9，10，准确控制其到位器件装卸，并将测定后的器件送到分级库的指定位置之中。
专利摘要
本实用新型公开了一种半导体整流器件动态质量分选装置，它包括被测件的预热装置，标况工况建立部分，
文档编号G01R31/26GK87209491SQ87209491
公开日1988年5月11日 申请日期1987年6月24日
发明者赵富, 李曾锡, 葛淑欣, 霍一平 申请人:石家庄市自动化所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan