半导体器件功率试验装置及试验方法与流程

本发明涉及半导体器件测试，特别地涉及一种半导体器件功率试验装置及试验方法。

背景技术：

1、功率试验属于关键的功率半导体可靠性试验技术，主流试验设备一种是针对to封装器件的风冷设备，另一种是针对大功率平面封装器件的水冷设备，被测器件的电气连接均由测试设备自带装置或线缆实现。

2、功率试验方法主要有功率循环(pc)与功率测试(ptc)等。功率循环试验是通过给器件施加电应力和热应力，对器件键合点、芯片焊层、基板焊层等封装结构蠕变热疲劳特性的考核。功率循环类型分为长周期功率循环和短周期功率循环，器件典型失效、在短周期功率循环退化表现为键合点脱落、焊层分层或脱落比例过大、栅极失效、母排焊点脱落；长周期表现为焊层分层或脱落比例过大、封装结构退化等。

3、对于汽车领域广泛采用的双面散热转模塑封的功率半导体封装形式，由于传统试验方法采用的是冷板散热，无法达到双面散热转模塑封结构器件的散热要求，导致该封装无法采用常规的试验方案进行该关键试验项。目前现有技术中也有针对双面散热的功率半导体的试验装置，例如公开号为cn213210350u的现有专利申请，提出一种能双面散热的功率半导体器件老化座装置，其虽然能够针对双面散热的功率半导体进行相关试验，但是其可调节性不足，无法调整对于半导体器件施加的压力以及无法保证半导体器件各个位置的压力的均匀性。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的功率试验设备、方法不能够保证半导体器件各个位置所受压力的均匀性的问题，本发明提出了一种半导体器件功率试验装置及试验方法。

2、第一方面，本发明提出的一种半导体器件功率试验方法，包括：

3、获取对待测器件施压的上散热器的各个位置所受到的压力的压力数据；

4、根据所述压力数据，判断所述上散热器各个位置受力的均匀性是否满足要求；

5、在所述上散热器各个位置受力的均匀性不满足要求时，依次调节施压模块的与所述上散热器的各个位置相对应接触的多个调节螺杆的扭矩；

6、在所述均匀性满足要求时，通电进行功率试验。

7、在一个实施方式中，根据所述压力数据，判断所述上散热器各个位置受力的均匀性是否满足要求，包括：

8、根据所述压力数据，确定最大压力值与最小压力值的差值是否满足不超过差值上限；

9、若是，则判断为所述上散热器各个位置受力的均匀性满足要求；

10、否则，所述均匀性不满足要求。

11、在一个实施方式中，依次调节施压模块的与所述上散热器的各个位置相对应接触的多个调节螺杆的扭矩，包括：

12、根据所述压力数据确定调节顺序；

13、按照所述调节顺序，确定当前要进行调节的所述调节螺杆，根据所述调节螺杆的所述压力数据与目标压力确定其进行调节的目标扭矩。

14、在一个实施方式中，还包括：

15、按照所述调节顺序，调节完当前的所述调节螺杆后，重新获取所述上散热器的各个位置所受到的压力的压力数据；

16、根据重新获取的压力数据，确定下一个进行调整的所述调节螺杆的所述目标扭矩。

17、在一个实施方式中，所述目标扭矩由以下关系式确定：

18、

19、式中，t2为目标扭矩，t1为当前扭矩，f2为目标压力，f1为当前压力，p为调节螺杆的螺距。

20、在一个实施方式中，还包括：

21、按照调节顺序，依次调节各个所述调节螺杆的扭矩后，完成一轮调节；

22、重新获取所述上散热器的各个位置所受到的压力的压力数据，根据所述压力数据重新判断所述均匀性是否满足要求；

23、在所述均匀性不满足要求时，再进行一轮调节。

24、在一个实施方式中，还包括：

25、根据所述压力数据，确定所述上散热器各个位置所受的压力与目标压力之间的差值；

26、将所述差值按照数值由大到小进行排列，并确定为所述调节顺序。

27、第二方面，本发明提出的一种半导体器件功率试验装置，包括：

28、散热组件，其包括上散热器与下散热器，所述上散热器与所述下散热器能够共同夹住待测器件并分别接触待测器件的上下两个散热面；

29、传感器组件，其配合于所述上散热器，用于检测所述上散热器不同位置所受的压力；以及

30、压力调节组件，其设置于所述散热组件的上方，所述压力调节组件包括与压力源连接的施压模块，所述施压模块上具有多个与所述上散热器的不同位置相接触调节螺杆，所述施压模块通过所述调节螺杆向所述上散热器施压；

31、其中，所述调节螺杆能够调节其自身扭矩，以调节向所述上散热器局部位置所施加的压力大小。

32、在一个实施方式中，多个所述调节螺杆相对于所述上散热器的布局结构为多个所述调节螺杆分别对应于所述上散热器的四角位置。

33、在一个实施方式中，所述传感器组件包括多个设置于所述上散热器与所述下散热器之间的传感器，多个所述传感器相对于所述上散热器的布局结构与多个所述调节螺杆的布局结构一致。

34、在一个实施方式中，所述上散热器与所述下散热器内部构造有介质流道，所述上散热器与所述下散热器的介质流道通过密封接头连通。

35、上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

36、本发明提供的一种半导体器件功率试验装置及试验方法，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：

37、本发明的一种半导体器件功率试验装置及试验方法，提供一种双面散热功率半导体器件在功率试验中的压力均匀性测试与修正控制策略，提升双面散热功率半导体器件的散热可靠性。

技术特征：

1.一种半导体器件功率试验方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体器件功率试验方法，其特征在于，根据所述压力数据，判断所述上散热器各个位置受力的均匀性是否满足要求，包括：

3.根据权利要求1所述的半导体器件功率试验方法，其特征在于，依次调节施压模块的与所述上散热器的各个位置相对应接触的多个调节螺杆的扭矩，包括：

4.根据权利要求3所述的半导体器件功率试验方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求3所述的半导体器件功率试验方法，其特征在于，所述目标扭矩由以下关系式确定：

6.根据权利要求1所述的半导体器件功率试验方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求3至6任一项所述的半导体器件功率试验方法，其特征在于，还包括：

8.一种半导体器件功率试验装置，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的半导体器件功率试验装置，其特征在于，多个所述调节螺杆相对于所述上散热器的布局结构为多个所述调节螺杆分别对应于所述上散热器的四角位置。

10.根据权利要求8或9所述的半导体器件功率试验装置，其特征在于，所述传感器组件包括多个设置于所述上散热器与所述下散热器之间的传感器，多个所述传感器相对于所述上散热器的布局结构与多个所述调节螺杆的布局结构一致。

11.根据权利要求8所述的半导体器件功率试验装置，其特征在于，所述上散热器与所述下散热器内部构造有介质流道，所述上散热器与所述下散热器的介质流道通过密封接头连通。

技术总结
本发明提供了一种半导体器件功率试验装置及试验方法，该方法包括：获取对待测器件施压的上散热器的各个位置所受到的压力的压力数据；根据所述压力数据，判断所述上散热器各个位置受力的均匀性是否满足要求；在所述上散热器各个位置受力的均匀性不满足要求时，依次调节施压模块的与所述上散热器的各个位置相对应接触的多个调节螺杆的扭矩；在所述均匀性满足要求时，通电进行功率试验。基于本发明的技术方案，提供一种双面散热功率半导体器件在功率试验中的压力均匀性测试与修正控制策略，提升双面散热功率半导体器件的散热可靠性。

技术研发人员：罗哲雄,周望君,陆金辉,罗海辉,任亚东
受保护的技术使用者：株洲中车时代半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12