自动化晶体管试验参数采集系统的制作方法
【专利摘要】一种自动化晶体管温度测试采集系统，包括伺服电机施力结构、测试电路、恒温测试台、温度及压力传感器、信息采集及对比系统五大组成部分，其硬件结构由上部下压机构（1）、前后移动板（5）、左右移动滑台（4）、恒温测试台（2）和显示操作界面（3）组成，其中上部下压机构包括传动螺杆（10）、定位倒向杆（9）、同步轮（8）、压力传感器（7）和绝热压板（6）。本实用新型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。
【专利说明】自动化晶体管试验参数采集系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光机电一体化【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】
[0002]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宄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。
[0003]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，研宄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。
[0004]目前，国内对晶体管的温度压力变化分析研宄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】
[0005]本实用新型针对上述现状和问题，提供了一种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。
[0006]本实用新型的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的:一种自动化晶体管温度测试采集系统，包括伺服电机施力结构、测试电路、恒温测试台、温度及压力传感器、信息采集及对比系统五大组成部分，其硬件结构由上部下压机构1、前后移动板5、左右移动滑台4、恒温测试台2和显示操作界面3组成，恒温测试台2上有上部下压机构1，上部下压机构I与前后移动板5和左右移动滑台4连接，显示操作界面3在机体前部；其中上部下压机构包括传动螺杆10、定位倒向杆9、同步轮8、压力传感器7和绝热压板6，绝热压板6与压力传感器7连接，由同步轮8通过同步带带动，绝热压板6、压力传感器7与左右两根传动螺杆10连接，定位倒向杆9通过轴承与传动螺杆10连接。
[0007]本实用新型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。
[0008]本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本实用新型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。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型结构示意图，
[0010]图2是本实用新型上部下压机构结构示意图，
[0011]图3是开尔文四线检测原理图，
[0012]图4是本实用新型设备接线图，
[0013]图5是本实用新型测试系统框图.
[0014]图中标记:1、上部下压机构，2、恒温测试台，3、显示操作界面，4、左右移动滑台，5、前后移动板，6、绝热压板，7、压力传感器，8、同步轮，9、定位倒向杆，10、传动螺杆。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图和较佳实施例，对依据本实用新型提出的自动化晶体管温度测试采集系统【具体实施方式】、特征及其功效，详细说明如后。
[0016]参见图1-2，一种自动化晶体管温度测试采集系统，包括伺服电机施力结构、测试电路、恒温测试台、温度及压力传感器、信息采集及对比系统五大组成部分，其硬件结构由上部下压机构1、前后移动板5、左右移动滑台4、恒温测试台2和显示操作界面3组成，恒温测试台2上有上部下压机构1，上部下压机构I与前后移动板5和左右移动滑台4连接，显示操作界面3在机体前部；其中上部下压机构包括传动螺杆10、定位倒向杆9、同步轮8、压力传感器7和绝热压板6，绝热压板6与压力传感器7连接，由同步轮8通过同步带带动，绝热压板6、压力传感器7与左右两根传动螺杆10连接，定位倒向杆9通过轴承与传动螺杆10连接。
[0017]I)伺服电机施力结构
[0018]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(PD。
[0019]2)测试电路
[0020]测试电路采用开尔文四线测试方法进行。开尔文四线检测(KelvinFour-terminal sensing)也被称之为四端子检测(4T检测，4Τ sensing),其检测原理如图3所示，
[0021]四线检测或4点探针法，它是一种电阻抗测量技术，使用单独的对载电流和电压检测电极，相比传统的两个终端(2T)传感能够进行更精确的测量。开尔文四线检测被用于一些欧姆表和阻抗分析仪，并在精密应变计和电阻温度计的接线配置。也可用于测量薄膜的薄层电阻。四线检测的关键优点是分离的电流和电压的电极，消除了布线和接触电阻的阻抗。
[0022]3)恒温测试台
[0023]恒温测试台是由导热很好的紫铜加工而成，能很好的保证在使用过程中良好的导热。恒温台里面制冷管道采用的是“S”型双层盘管结构，恒温测试台通过管道接口与制冷机进行连接，将制冷机冷凝剂均匀导入到恒温的盘管结构，散热效果良好。
[0024]4)温度及压力传感器
[0025]温度传感器为PT100传感器，感应温度误差为正负0.1 °C，温度传感器安装在恒温台上的固定位置，通过其本身带有的弹性装置，可实现感应面与器件的有效接触；温度传感器与恒温台的接触面采用绝热系数非常好的PI材料进行隔离，防止在测试过程中因恒温台制冷效果带来测试结果的偏离。
[0026]温度采集系统的接线方式采用的是并联接线；器件的每个管脚通过探针引出来2根屏蔽线，屏蔽线由探针管脚引线到整个系统后背板上的6个开放式接口和6个SMA接口；然后再由开放式接口接到测试系统分析仪器，仪器接收到数据进行记录分析，见设备接线图4。全部用低噪声屏蔽线，其中UCB线和Ie-的单芯屏蔽线要粗，要有足够的电流，UCB线的屏蔽层接B，IE的屏蔽线在E引脚悬空不接，SENSOR⑶RRENTS和DVMIN的线用单芯屏蔽线连接，屏蔽线接B和接E。MEASURE最好用双芯屏蔽线，如果用单芯屏蔽线用两根也可。I脚接B, 2脚接Eo
[0027]压力传感器的材料为316L不锈钢。
[0028]5)信息采集及对比系统
[0029]本实用新型采用PLC进行数据采集实时与PC机进行数据交换，将PT100温度传感器、压力传感器给的电压信号通过PLC转换成数字信号进行存储和传输，并将数据在pc机设计软件上进行实时反馈，如图5。
[0030]本实用新型可完全满足用户测试需求，且具有测试精度高、自动化程度高等优势，其功能主要有:
[0031]I)测试元器件的在正常工作的情况下，能测试元器件表壳的温度曲线变化。
[0032]2)测试元器件的在正常工作的情况下，能测试元器件表壳的温度曲线变化是否会随着
[0033]施加到器件表壳的压力变化而改变。
[0034]3)采用开尔文四线测试法进行测试，能实现器件电性能测试。
[0035]4)能将PLC采集好的数据传输到PC机进行结果分析。
[0036]本实用新型的创新之处在于:
[0037]I)整个施力结构的力源为伺服电机，能很好可靠的控制运动行程。
[0038]2)通过压力传感器准确的记录施力的大小并实时的反馈给操作者，确保施力的可控性。
[0039]3)绝热材料是器件本身的热量只能单方面传导，温度传感器得到的数据可靠性更尚O
[0040]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种自动化晶体管温度测试采集系统，其特征在于:包括伺服电机施力结构、测试电路、恒温测试台、温度及压力传感器、信息采集及对比系统五大组成部分，其硬件结构由上部下压机构(1)、前后移动板(5)、左右移动滑台(4)、恒温测试台(2)和显示操作界面(3)组成，恒温测试台(2)上有上部下压机构(1)，上部下压机构(I)与前后移动板(5)和左右移动滑台(4)连接，显示操作界面(3)在机体前部；其中上部下压机构包括传动螺杆(10)、定位倒向杆(9)、同步轮(8)、压力传感器(7)和绝热压板(6)，绝热压板(6)与压力传感器(7)连接，由同步轮(8)通过同步带带动，绝热压板(6)、压力传感器(7)与左右两根传动螺杆(10)连接，定位倒向杆(9)通过轴承与传动螺杆(10)连接。
【文档编号】G01N25/20GK204203140SQ201420448397
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】骆卫红, 袁强, 张麟, 陈新华, 胡东海, 刘俊 申请人:贵州凯里亿云电子科技有限责任公司