CN102944706A - 自适应电力半导体模块可靠性试验测试夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应电力半导体模块可靠性试验测试夹具，两根导杆固定在底板上，梯形丝杠通过丝杠连接套及推力轴承与滑动板连接，滑动板上安装有导套，导杆穿过导套并可上下滑动；底板上固定散热器，散热器上安装加热板，被测模块置于加热板上。本发明可根据不同的模块外形将其压装于加热板上，使试验温度恒定。本发明可根据模块不同的固定类型自适应调整固定孔的位置，通过调整夹具左右滑动条及前后支撑螺杆的位置，相当于调整压装模块支撑螺杆的坐标，使支撑螺杆准确定位于模块固定孔位置。本发明目前已应用于多种电力半导体模块可靠性试验设备中。

Description

自适应电力半导体模块可靠性试验测试夹具

技术领域

本发明涉及一种用于电力半导体模块可靠性试验的测试夹具，可针对不同电力半导体模块外形自适应其固定方式进行压装，目前主要应用于电力半导体模块可靠性试验设备中，可通过底板加热系统及散热系统对被测模块进行加热及温度控制。

背景技术

目前在电力半导体应用领域，模块的应用范围越来越广泛，模块的类型也越来越多，从功能上分有单管、单相整流桥、三相整流桥、全控桥、半控桥、串联桥臂、共阴模块、共阳模块等多种，从固定方式上分又有单螺丝固定、双螺丝固定、四螺丝固定等多种。这些模块在使用中为实现其良好的功能品质，通常是通过螺钉固定在散热器上。功率模块出厂前必须进行各种出厂测试和可靠性试验，在对模块进行可靠性试验中以往是将模块通过螺钉固定在加热板上或散热器上，以实现试验过程中的恒温或散热，但由于模块的外形种类很多，固定方式又各不相同，都通过螺钉固定势必在加热板或散热器上攻很多螺丝孔，这样既影响模块底板导热和散热，实际试验中又极不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种可满足电力半导体模块可靠性试验测试的自适应电力半导体模块可靠性试验测试夹具。

本发明的技术解决方案如下：自适应电力半导体模块可靠性试验测试夹具，包括固定板（1）、导杆（2）、散热器（3）、加热板（5）、端面热电阻（4）、前后支撑螺杆（7）、左右滑动条（8）、滑动板（9）、上固定板（10）和梯形丝杠（12），底板（1）上设有两根导杆（2），上固定板（10）与导杆（2）上端固定形成框架；梯形丝杠（12）通过丝杠连接套（15）及推力轴承（14）与滑动板（9）连接，梯形丝杠（12）上设有转动转盘（13），滑动板（9）上设有导套（16），导杆（2）穿过导套（16）并可上下滑动；底板（1）上设有散热器（3），散热器（3）上设有加热板（5），被测模块（20）置于加热板（5）上。

加热板（5）中心设有端面热电阻（4），散热器（3）前面设有风机（19）。

滑动板（9）上滑槽设有左右滑动条（8），左右滑动条（8）上设有前后支撑螺杆（7）并可前后移动，前后支撑螺杆（7）的根部设有一组碟形弹簧（17）。

支撑螺杆（7）的前端设有保护帽（6）。

本发明可根据不同的模块外形将其压装于加热板上，根据需要通过加热板为模块加热，并通过端面热电阻测量模块底板温度，当温度过高时，可启动风机通过散热器降温。可根据模块不同的固定类型自适应调整固定孔的位置，通过调整夹具左右滑动条及前后支撑螺杆的位置，相当于调整压装模块支撑螺杆的坐标，使支撑螺杆准确定位于模块固定孔位置。夹具的底部为加热板或散热器，在电力半导体模块可靠性试验中，需将模块压紧在加热板或散热器上，保证模块底板良好的传热和散热，加热板中心安装有用于测量温度的端面热电阻，以便测量模块底面温度。夹具的压紧装置为梯形丝杠，通过旋紧丝杠将模块压紧。由于电力半导体模块可靠性试验通常是长时间试验过程，因此这种压紧机构可长时间保持压力，而不会因外界条件变化而改变。

附图说明

图1是本发明的结构正视图。

图2是本发明的结构侧视图

图3是滑动板与左右滑动条及前后支撑螺杆的装配俯视图。

具体实施方式

1、本发明的设计要点

1）整体机构设计

自适应电力半导体模块可靠性试验测试夹具包括固定板1、导杆2、散热器3、加热板5、端面热电阻4、前后支撑螺杆7、左右滑动条8、滑动板9、上固定板10和梯形丝杠12，两根导杆2固定在底板1上，上固定板10与导杆2上端固定形成框架，梯形丝杠12通过推力轴承14和丝杠连接套15与滑动板9连接，梯形丝杠12上装有转动转盘13，滑动板9上安装有导套16，导杆2穿过导套16并可上下滑动，通过转动转盘13使梯形丝杠12与固定于上固定板10的法兰梯形螺母11相对转动，从而使滑动板9通过导套16与导杆2滑动达到上下的作用。另外底板1上固定散热器3，散热器3上安装加热板5，加热板5中心安装端面热电阻4，散热器3前面固定有风机19，被测模块20置于加热板5上。

2）自适应机构设计

被测模块20置于加热板5上，在加热板5前端面刻有刻度，其上表面刻有中心线，可保证被测模块20放置于中心位置。滑动板9上滑槽安装左右滑动条8，前后支撑螺杆7安装在左右滑动条8上，并可前后移动，前后支撑螺杆7的根部由螺母18预紧一组碟形弹簧17，支撑螺杆7的前端安装有保护帽6；根据模块固定孔位置，可移动左右滑动条8，位置合适后固定滑动条，随后可前后移动支撑螺杆7，最终使支撑螺杆7对正模块固定孔。附图中的箭头即表明移动和调整的过程。这样无论模块固定孔为2个、4个甚至1个都可通过移动左右滑动条8和支撑螺杆7最终达到自适应对正的目的。

当转动梯形丝杠12使滑动板9向下对被测模块20施加压力时，梯形丝杠12底端通过推力轴承14减少摩擦力并将压力向下传递。支撑螺杆7上端通过螺母18预紧一组碟形弹簧17，当对模块施加压力时，可起到缓冲和自动找平作用，使压力均衡。支撑螺杆7前端安装有保护帽6，避免被测模块表面损伤。通过碟形弹簧17缓冲和自动找平功能可对模块各固定点高低有差异时达到自适应均衡受力的目的。

3）温度测量及温度稳定设计

加热板内部5安装加热棒，其中心安装端面热电阻4，被测模块需加热时可通过加热板升温实现。在试验中当被测模块内部发热，其底板温度可通过端面热电阻4测量到，若温度超过规定的温度，可启动固定在加热板5下面的散热器3前端的风机19，使温度下降，从而实现被测模块温度恒定的效果。

2、实际效果

本发明已应用到电力半导体模块高温阻断试验和热循环负载试验设备上，这两项试验均是长时间可靠性考核试验。高温阻断试验要求被测模块在恒定温度下被施加一定电压，当模块漏电流增大使温度升高时可通过测量底壳温度来控制风机启动，由散热器将热量传到空气中使温度下降，最终保证温度恒定。

热循环负载试验是将被测模块压装到水冷散热器上，对模块周期性施加规定的电流，通电流时模块升温，通过测量模块底壳温度，当达到规定温度时停止通电，同时开启水路对模块散热降温，当温度降到规定的值时再次施加电流，如此反复循环试验。

在这两种设备实际使用中，多种模块类型均能很好的自适应压装，并在整个使用过程中保持良好的工作状态。

3、结论

本发明是针对电力半导体模块种类繁多，在可靠性试验中需自适应其固定形式并可靠压装。目前已应用于多种模块可靠性试验设备上，取得很好的使用效果。

Claims (4)

1.自适应电力半导体模块可靠性试验测试夹具，包括固定板（1）、导杆（2）、散热器（3）、加热板（5）、端面热电阻（4）、前后支撑螺杆（7）、左右滑动条（8）、滑动板（9）、上固定板（10）和梯形丝杠（12），底板（1）上设有两根导杆（2），上固定板（10）与导杆（2）上端固定形成框架；其特征在于：梯形丝杠（12）通过丝杠连接套（15）及推力轴承（14）与滑动板（9）连接，梯形丝杠（12）上设有转动转盘（13），滑动板（9）上设有导套（16），导杆（2）穿过导套（16）并可上下滑动；底板（1）上设有散热器（3），散热器（3）上设有加热板（5），被测模块（20）置于加热板（5）上。

2.如权利要求1所述的自适应电力半导体模块可靠性试验测试夹具，其特征在于：加热板（5）中心设有端面热电阻（4），散热器（3）前面设有风机（19）。

3.如权利要求1所述的自适应电力半导体模块可靠性试验测试夹具，其特征在于：滑动板（9）上滑槽设有左右滑动条（8），左右滑动条（8）上设有前后支撑螺杆（7）并可前后移动，前后支撑螺杆（7）的根部设有一组碟形弹簧（17）。

4.如权利要求3所述的自适应电力半导体模块可靠性试验测试夹具，其特征在于：支撑螺杆（7）的前端设有保护帽（6）。

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