本发明涉及一种用于电力半导体芯片通态压降测试用的测试适配器，可针对不同电力半导体芯片直径、门极区直径和保护胶直径自适应调整测试取样探针位置进行测试，可配套于电力半导体器件常规测试压力夹具中，进行电力半导体芯片的通态压降测试。
背景技术：
目前在电力半导体器件生产领域，有大量的芯片在封装前需要中间测试经行筛选，同时电力半导体器件生产厂家市场精细分工，有相当部分生产厂主要采购芯片进行封装，而有一部分生产厂主要生产芯片，供应国内市场。近几年甚至一些国外半导体公司也开始向国内大量采购电力半导体芯片，因此对于电力半导体芯片测试量越来越大。
电力半导体芯片在常规测试时需在一定的压力下进行，以往芯片测试采用的办法是将芯片放置于成品陶瓷管壳中，作为假封装元件，将假封装元件安放到压力夹具上进行测试；但由于芯片规格很多，测试时需要大量不同规格的成品陶瓷管壳，造成管壳积压。另外管壳经过多次使用后，表面平整度下降，影响测试结果。另外由于芯片放置于管壳圆形凹槽内，取出放入都不方便，造成测试效率降低。
基于以上原因，芯片生产厂迫切需要一种可自适应各种芯片规格，并且可兼容现有压力夹具系统的芯片测试适配器，为此我们研发设计了自适应电力半导体芯片测试适配器。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种可满足电力半导体芯片通态压降测试的自适应电力半导体芯片测试适配器。
本发明的技术解决方案是：自适应电力半导体芯片测试适配器，包括下垫块(5)、芯片定位环(6)、下探针绝缘套(7)、弹簧支撑柱(8)、香蕉插头(14)、门极探针绝缘套(15)、上垫块(16)、阴极测试引出线(17)、探针绝缘棒固定块(18)、探针绝缘棒(19)、芯片上压块(20)、阴极测试探针(21)、门极触发探针(22)、紧顶螺丝(24)、滑动定位销(25)。
上垫块(16)通过螺钉与阴极压块(10)连接；上垫块(16)中心设有台阶孔，上垫块(16)中心的小孔内嵌入门极探针绝缘套(15)，门极触发探针(22)穿过门极探针绝缘套(15)；门极触发引出线(12)焊接到门极触发探针(22)的尾部，将门极触发信号引至门极触发探针(22)；芯片上压块(20)上固定三个通用香蕉插头(14)，芯片上压块(20)通过香蕉插头(14)连接到上垫块(16)上；芯片上压块(20)外径略小于测试芯片(9)的保护胶环(9-3)内径，芯片上压块(20)中心圆形凹槽外径略小于测试芯片(9)的门极区域(9-2)外径，上压块(20)可根据测试芯片尺寸不同而更换；
下垫块(5)直接放置于阳极压块(3)上，下垫块(5)中心设有台阶孔，下垫块(5)中心的小孔内嵌入下探针绝缘套(7)，阳极测试探针(23)穿过下探针绝缘套(7)；阳极测试引出线(1)焊接到阳极测试探针(23)的尾部，将阳极测试信号引出；下垫块(5)上面中心区域均布嵌入三个弹簧支撑柱(8)；测试芯片(9)放置于三个弹簧支撑柱(8)之上；芯片定位环(6)覆盖在下垫块(5)上，并通过两侧的紧顶螺丝固定；
上垫块(16)右侧端面向圆心方向设有横向圆形盲孔，在圆形孔的垂直方向设有横槽，探针绝缘棒(19)插入圆形孔内，探针绝缘棒(19)的前端固定有阴极测试探针(21)，阴极测试探针(21)尾部焊接阴极测试引出线(17)，将阴极测试信号引出；探针绝缘棒固定块(18)通过螺钉固定在上垫块(16)右端面；探针绝缘棒(19)穿过探针绝缘棒固定块(18)；探针绝缘棒(19)水平方向上设有方形滑槽，探针绝缘棒固定块(18)上紧配合固定有滑动定位销(25)，探针绝缘棒(19)通过滑动定位销(25)和滑槽导向在横向圆形孔内滑动；探针绝缘棒(19)内外滑动时保持阴极测试探针(21)垂直，阴极测试探针(21)位置随探针绝缘棒(19)移动，可自适应芯片尺寸保证阴极测试探针(21)接触到芯片阴极区域，当阴极测试探针(21)位置合适后，探针绝缘棒(19)通过紧顶螺丝(24)固定。
上垫块(16)中心设有台阶孔，其大孔外径与镶嵌于阴极压块(10)中心孔内的门极引线绝缘套(13)同轴配套，实现中心同心定位；芯片上压块(20)通过镶嵌在上垫块(16)中心小孔内的门极探针绝缘套(15)实现中心同心定位；下垫块(5)中心设有台阶孔，其大孔外径与镶嵌于阳极压块(3)中心孔内的阳极探针绝缘套(4)同轴配套，实现中心同心定位；芯片定位环(6)内径与下垫块(5)外径同轴配套，实现同心定位；芯片定位环(6)上面中心位置设有内径尺寸与测试芯片(9)外径相配合的定位圆，实现同心圆定位；通过以上同心圆定位保证测试芯片(9)与上压块(20)实现同心定位。
芯片定位环(6)上面设有长方形槽方便测试员取放测试芯片(9)，或者采用真空吸盘取放测试芯片(9)，芯片定位环(6)可根据测试芯片(9)尺寸不同而更换。
本发明可针对不同电力半导体芯片直径、门极区和保护胶直径自适应调整测试取样探针位置进行测试，可配套于电力半导体器件常规测试压力夹具中，进行电力半导体芯片的通态压降测试。本发明完成后现已应用到测试设备中，完全满足芯片实际测试要求，可满足不同尺寸规格芯片的测试要求，提高了芯片测试效率，具有极大的推广前景。
下面通过附图说明和工作原理对本发明作进一步说明
附图说明
图1是本发明的结构正视图。
图2适配器上部分俯视图。
图3适配器上部分右视图。
图4适配器下部分俯视图。
图5测试芯片示意图。
图6测试芯片剖视图。
具体实施方式
自适应适配器具体组成及各部分的连接关系
整体结构见(附图1本发明的结构正视图)，主要分两大部分：
1)原测试夹具的阳极部分(附图1中大虚线框外的下部分)依次为：阳极测试引出线1、阳极大电流排2、阳极压块3、阳极探针绝缘套4、阳极测试探针23，以上几部分固定于原夹具的下活动绝缘板上；
2)原测试夹具的阴极部分(附图1中大虚线框外的上部分)依次为：阴极压块10、阴极大电流排11、门极触发引出线12、门极引线绝缘套13以上几部分固定于原夹具的上固定绝缘板上。
3)自适应适配器部分(参见附图1中大虚线框以内部分、附图2适配器上部分俯视图、附图3适配器上部分右视图和附图4适配器下部分俯视图)，自适应适配器阳极部分包括下垫块5、芯片定位环6、下探针绝缘套7、弹簧支撑柱8；自适应适配器阴极部分包括香蕉插头14、门极探针绝缘套15、上垫块16、阴极测试引出线17、探针绝缘棒固定块18、探针绝缘棒19、芯片上压块20、阴极测试探针21、门极触发探针22、紧顶螺丝24、滑动定位销25。
4)自适应适配器与原夹具连接关系
自适应适配器阴极部分(附图1中上虚线框部分)，通过镶嵌于阴极压块10中心孔内的门极引线绝缘套13，实现与原压力夹具的阴极压块10同心定位，通过螺钉与阴极压块10连接；
适配器阳极部分(附图1中下虚线框部分)，通过镶嵌于阳极压块3中心孔内的阳极探针绝缘套4实现与原压力夹具的阳极压块3同心定位，并直接放置于阳极压块3之上。
阳极压块3可随压力夹具上下运动，当阳极压块3一直向上并挤压到测试芯片9后，上压块20后可对测试芯片9施加测试所需压力。
本发明的工作原理及设计要点
1)整体设计要求
本设计要求：①.能根据被测芯片的尺寸自动调整测试探针位置；②.能自动同心定位；③.芯片取放方便；④.能与原压力夹具方便连接。
为了说明本设计要求,首先说明一下芯片测试的特殊点，电力半导体芯片一般分晶闸管和整流管，两者主要区别在于晶闸管一般在芯片中心有一个门极区域9-2(见附图5测试芯片示意图)，门极区9-2外围为阴极区域9-1，阴极区域9-1最外环有一圈绝缘保护胶9-3，阴极和门极的反面为阳极区9-4。
下面主要以晶闸管的通态压降测试项目来说明测试的要求：对于晶闸管的通态压降测试，要求在芯片阳极9-4到阴极9-1间施加正向电压，当对被测芯片门极9-2施加触发脉冲信号时，晶闸管导通，规定的导通电流由芯片阳极9-4流向阴极9-1，此时由接触到芯片阳极9-4和阴极9-1的测试探针测试出芯片的通态管压降。
2)自适应机构各部分的连接关系
本设计的关键点在于自适应机构的设计，自适应适配器阴极部分(参见附图1中上虚线框部分、附图2适配器上部分俯视图、附图3适配器上部分右视图)，上垫块16中心加工有台阶孔，其大孔外径与镶嵌于阴极压块10中心孔内的门极引线绝缘套13同轴配套，实现中心同心定位；上垫块16通过螺钉与原夹具的阴极压块10连接；上垫块16中心的小孔内嵌入门极探针绝缘套15，门极触发探针22穿过门极探针绝缘套15；门极触发引出线12焊接到门极触发探针22的尾部，将门极触发信号引至门极触发探针22；
芯片上压块20通过与镶嵌在上垫块16中心小孔内的门极探针绝缘套15实现中心同心定位；芯片上压块20上均布固定三个通用香蕉插头14(附图1中只画出一个)，阴极压块10上加工有对应的紧配孔，芯片上压块20通过香蕉插头14连接到上垫块16上。芯片上压块20可方便拔下更换。
上垫块16右侧端面向圆心方向加工有横向圆形盲孔，在圆形孔的垂直方向加工有横槽(参见附图1本结构正视图、附图2适配器上部分俯视图、附图3适配器上部分右视图)，探针绝缘棒19插入圆形孔内，探针绝缘棒19的前端固定有阴极测试探针21，阴极测试探针21尾部焊接阴极测试引出线17，将阴极测试信号引出；探针绝缘棒固定块18通过螺钉固定在上垫块16右端面；探针绝缘棒19穿过探针绝缘棒固定块18；探针绝缘棒19水平方向上加工有方形滑槽，探针绝缘棒19可通过滑动定位销25和滑槽导向在横向圆形孔内滑动；当阴极测试探针21位置固定后，探针绝缘棒19通过紧顶螺丝24固定。
自适应适配器阳极部分中(参见附图1中下虚线框部分，附图4适配器下部分俯视图)，下垫块5中心加工有台阶孔，其大孔外径与镶嵌于阳极压块3中心孔内的阳极探针绝缘套4同轴配套，实现中心同心定位；下垫块5中心的小孔内嵌入下探针绝缘套7，阳极测试探针23穿过下探针绝缘套7；阳极测试引出线1焊接到阳极测试探针23的尾部，将阳极测试信号引出；下垫块5上面中心区域均布嵌入三个弹簧支撑柱8(附图1中只画出两个示意)；测试芯片9放置于三个弹簧支撑柱8之上；芯片定位环6覆盖在下垫块5上，其内径与下垫块5外径同轴配套，实现同心定位；并通过两侧的紧顶螺丝固定。
3)自适应机构设计要点
①在自适应机构的上部分中，芯片上压块20通过镶嵌在上垫块16中心孔内的门极探针绝缘套15实现中心同心定位；芯片上压块20上固定三个通用香蕉插头14(附图1中只画出一个)，芯片上压块20通过香蕉插头14连接于上垫块16上；芯片上压块20外径略小于芯片保护胶环9-3内径，中心圆形凹槽外径略小于芯片门极区域9-2外径，上压块20可根据测试芯片尺寸不同而更换。
②探针绝缘棒固定块18上紧配合固定有滑动定位销25；探针绝缘棒19水平方向上加工有方形滑槽，探针绝缘棒19可通过滑动定位销25和滑槽导向在横向圆形孔内滑动，可使探针绝缘棒19内外滑动时保持阴极测试探针21垂直，阴极测试探针21位置可随探针绝缘棒19移动，可自适应芯片尺寸保证阴极测试探针21接触到芯片阴极区域9-1，当阴极测试探针21位置合适后通过紧顶螺丝24固定。
③在自适应适配器的下部分中，下垫块5直接放置于原夹具的阳极压块3上，通过镶嵌于阳极压块3中心孔内的阳极探针绝缘套4同轴配套，实现中心同心定位；芯片定位环6内圆尺寸与下垫块5外圆尺寸配套并覆盖其上实现同心圆定位；在芯片定位环6上面中心位置加工有内径尺寸与测试芯片9外径相配合的定位圆，由于测试夹具已保证原夹具的阳极压块3和原夹具的阴极压块10同心，因此通过设计一系列同心圆定位可保证测试芯片9与上压块20实现同心定位。
④下垫块5上面中心区域均布嵌入三个弹簧支撑柱8(附图1中只画出两个示意)具有弹性伸缩功能，当测试芯片9置于弹簧支撑柱8之上时，阳极测试探针23略低于测试芯片9的阳极面9-4，当夹具上升使上压块20压到测试芯片9后，弹簧支撑柱8收缩最终测试芯片9被挤压于下垫块5上，此时阳极测试探针23、阴极测试探针21和门极测试探针22收缩后紧密接触于芯片上。
⑤在芯片定位环6上面加工有长方形槽(参见附图4适配器下部分俯视图)，其作用是方便测试员取放测试芯片9，也可采用真空吸盘取放测试芯片9，芯片定位环6可根据测试芯片尺寸不同而更换。
⑥测试时门极控制信号通过门极测试探针22触发测试芯片9，大电流通过阳极大电流排2→阳极压块3→.下垫块5→测试芯片9→上压块20→上垫块16→阴极压块10→阴极大电流排11的顺序导通；芯片的导通压降信号通过阳极测试探针23、阳极测试引出线1及阴极测试探针21、阴极测试引出线17引出。