适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具及方法与流程

本发明涉及功率半导体器件特性测试领域，具体涉及一种适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具及方法。

背景技术：

1、随着功率半导体器件技术的发展和特殊规格器件测试要求，半导体功率器件静态参数测试设备电压电流能力也相应提高，故与设备配合使用的测量适配夹具的设计要尽可能降低对功率器件的威胁和对测试的影响，其电学设计规格也须符合更高的使用要求。

2、功率半导体器件特性测试中，功率半导体器件通过灌网孔与pcb进行电气连接，由于功率半导体器件到pcb板的线路较长且线路中会存在寄生电感，这会带来较大的寄生电感量，进而在功率器件关断瞬态产生较大的电压过冲，对器件安全运行造成威胁。随着具有快速通断能力的器件，如sic mosfet的广泛使用，同级别的寄生电感量会带来更大的过电压。碳化硅等宽带隙器件可实现能够保持高功率密度的晶体管，高功率密度的晶体管对于实现更小的功率控制和转换电路有非常大的帮助，但仅仅改变半导体材料是无法实现的，需要使用低热阻封装，比如to247。然而，此类封装的连接往往会导致较高的电感，会限制开关速度。在这种情况下，使用开尔文连接技术可以解决电感问题。因此对适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具的开发显得尤为重要。采用附有开尔文连接的低寄生参数夹具可以减小功率器件到pcb板之间的距离，有效减少电流流经的线路长度，降低寄生电感，同时采用开尔文连接可控制引脚电感及其对栅极偏置电压的潜在影响，让宽带隙器件以其真实的开关速度运行，效率更高。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出一种适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具及方法，以期能实现一种低寄生电感量的测试条件，降低寄生参数对功率器件正常运行的影响，可以有效地抑制高速开关dv/dt所带来的噪声，使器件以其真实开关速度运行。

2、为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具，包括夹具外壳、弹片结构、半导体固定结构、功率半导体器件；

4、所述夹具外壳由底座、夹具翻盖组成；

5、其中，夹具外壳的底座与夹具翻盖通过哑铃型柱体相连接，以此实现夹具的翻盖功能并通过夹具翻盖上的卡扣将底座与夹具翻盖固定；底座与夹具翻盖均有相同的凹槽，凹槽的形状与半导体固定结构形状相同，以便于将器件加入其中并固定。底座与夹具翻盖的凹槽在合盖时一一对应。

6、所述弹片结构由弹片、金属底座和方形引脚组成。

7、其中，弹片固定于金属底座和夹具翻盖上，共有六个弹片，三个固定于底座，三个固定于夹具翻盖。每个金属底座下方固定两个引脚，共有六个引脚。

8、所述半导体固定结构按照所述夹具外壳的底座与夹具翻盖接触面分别挖出的三个t形凹槽，形状一致，用于固定功率半导体的pin角。

9、所述功率半导体器件应用to247碳化硅mosfet。

10、所述夹具可以开盖或者合盖，在功率器件插入夹具时，夹具合盖，器件拔出时，夹具开盖。功率半导体器件通过pin脚与夹具内部的弹片连接，一方面便于插拔，另一方面可以有效降低pin脚到夹具之间的距离，从而降低寄生参数，比如电感量，进而避免在功率器件开关瞬态产生较大的电压过冲，对器件安全运行造成威胁。夹具侧面引出回路，可以与pcb连接，由此连接的方式相对于使用灌网孔进行插拔，可以有效降低寄生参数。引出的两引脚，一引脚作为源极引出端，另一引脚作为开尔文连接引出端，将两回路分岔，降低共源电感的电流变化对栅极驱动电压的影响，使器件以正常的开关速度运行。

11、相对于现有技术，本发明的有益效果为：

12、1、本发明通过夹具降低回路寄生电感参数，可以有效地抑制高速开关dv/dt所带来的噪声，降低测量器件动态特性时的寄生参数。

13、2、本发明通过夹具引入开尔文连接，可控制引脚电感及其对栅极偏置电压的潜在影响，让器件以其真实的开关速度运行。

14、3、本发明在测试时相比于灌网孔的方式操作更加简便，功率器件易插入拔出。

技术特征：

1.一种适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具，其特征在于，包括夹具和功率半导体器件；所述夹具包括夹具外壳、弹片结构、半导体固定结构；所述夹具外壳由底座和夹具翻盖通过哑铃状柱体连接而成，且通过卡扣完成开盖和合盖的动作；夹具翻盖与底座的一侧延伸出相同柱形圆孔，将哑铃状柱体放入其中即完成开合盖连接，另一侧分别加有夹具扣和与夹具扣对应尺寸的突起，以此完成合盖的固定结构；在所述底座与夹具翻盖的接触面分别挖出三个t形凹槽并横向贯穿底座与夹具翻盖，所述底座与夹具翻盖的t形凹槽关于接触面对称，共六个t形凹槽，用于放置所述半导体固定结构，底座靠近功率半导体器件处分别挖出三个长方形的底座凹槽，用于放置所述弹片结构。

2.根据权利要求1所述的一种适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具，其特征在于，所述弹片结构由弹片、金属底座、方形引脚构成，形状为u形的弹片焊接于弹片结构的金属底座上方，弹片结构的金属底座上方两侧各焊接一个l形棱柱体，用于固定弹片结构，弹片结构的金属底座下方焊接引出两个引脚用于pcb连接，所述弹片结构放置于所述夹具外壳中的底座的长方形的底座凹槽处；与之对称，在夹具翻盖处对应位置固定翻盖弹片，便于将半导体固定并测试。

3.根据权利要求1所述的一种适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具，其特征在于，所述半导体固定结构下半部分为长方体且与所述夹具外壳的底座的t形凹槽对应，确保所述半导体固定结构下半部分可横向插入所述夹具外壳的底座的t形凹槽，所述夹具翻盖的三个t形凹槽形状要与所述半导体固定结构上半部分一致；要确保所述半导体固定结构与夹具底座的底座凹槽的垂直空间没有重合的特征，以便用于固定功率半导体的pin角。

4.根据权利要求1所述的一种适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具，其特征在于，所述功率半导体器件为to247碳化硅mosfet。

5.根据权利要求1所述的一种适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具，其特征在于，所述夹具翻盖与底座的闭合面留出一些空隙，避免测试时引起材料的形变，影响夹具的翻盖与合盖。

6.根据权利要求1所述的一种适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具，其特征在于，所述夹具中的弹片结构的金属底座引出的引脚的截面形状为方形，降低集肤效应对测试结果的影响。

7.利用权利要求1-6之一所述的一种适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种适用于功率半导体器件特性测试的低寄生参数夹具及方法，包括夹具外壳、弹片结构、半导体固定结构、功率半导体器件。夹具设计灵活，可以开盖或者合盖，在功率器件插入夹具时，夹具合盖，器件拔出时，夹具开盖。功率半导体器件通过pin脚与夹具内部的弹片连接，夹具底座引出引脚，可以与PCB连接，从而将功率器件与PCB进行连接，由此连接的方式相对于使用灌网孔进行插拔，可以有效降低寄生参数。本发明通过降低功率器件到PCB之间的电气距离并引入开尔文连接，降低MOSFET功率器件在进行导通或者关断时可能产生较大的电压过冲的问题，控制引脚电感及其对栅极偏置电压的潜在影响，让器件以其真实的开关速度运行。

技术研发人员：赵爽,杨志伟,张峥,杨之青,李贺龙,杨晓东,邓二平
受保护的技术使用者：合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15