CN105467290A - 宇航级vmos管功能性完好的测试方法 - Google Patents

宇航级vmos管功能性完好的测试方法 Download PDF

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柳金生
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Abstract

本发明提供了一种宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,采用MF500型指针式万用表,具体地,用调至R×1K档位的MF500型指针式万用表欧姆档,测量VMOS管的源极和漏极之间、栅极和源极之间、栅极和漏极之间的电阻值;MF500型指针式万用表采用内部1.5V电池供电,该电池电压值低于VMOS管的阈值电压VGS(th)。本发明可对宇航级VMOS管的极间阻抗进行测试并给出功能性好坏的结论。

Description

宇航级VMOS管功能性完好的测试方法
技术领域
本发明涉及航天测量技术领域,具体涉及宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,尤其是印制板上或裸片宇航级VMOS管功能性完好的测试方法。
背景技术
目前VMOS管在航天领域被广泛应用,其产品制造过程复杂,从插件装焊、整机装联、包装运输直至产品应用,都在静电的威胁之下。在整个电子产品生产过程中,每一个阶段中的每一个小步骤,静电敏感元件都可能遭受静电的影响或受到破坏。
VMOS管的输入阻抗很高而栅极和源极间的电容非常小。以P型VMOS管IRHN9150SCS(2N7422U)为例,其Ciss=1100PF,极易受外界电磁场或静电感应而带电,极少的电荷就可在极间电容上形成相当高的电压U=Q/Ciss,使VMOS管G-S失效。根据人体静电放电模型:人体静电电压一般在几千伏到几万伏,令Vb=2000V,人体等效电容Cb一般为100~250PF,令Cb=100PF,则人体所带电荷Qb=CbVb=2×10-7C,极间电容上形成的电压(VGS为VMOS管的栅源耐压),使VMOS管的G-S失效。
因此,VMOS管的使用也给航天电子产品的制造带来了一个全新的课题,即如何有效的防止制造过程中VMOS管的静电击穿,对其功能性完好做出判断,从而克服后续才发现问题增加制造成本的弊端。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种宇航级VMOS管功能性完好的测试方法。
根据本发明提供的一种宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,测试设备采用MF500型指针式万用表,具体地,用调至R×1K档位的MF500型指针式万用表欧姆档,测量VMOS管的源极和漏极之间、栅极和源极之间、栅极和漏极之间的电阻值;MF500型指针式万用表采用内部1.5V电池供电,该电池电压值低于VMOS管的阈值电压VGS(th)。
优选地,测试条件包括:
-整个测试在防静电工作区内进行;
-整个测试在离子风状态下进行;
-VMOS的阻抗特性参数的测量必须在环境温度20±5℃、环境湿度30-75%的条件下进行;
-防静电腕带接地系统电阻的大小取1MΩ~10MΩ;
-防静电工作区接地电阻小于4Ω。
优选地,测试人员要求包括:
-测试前,测试人员穿戴防静电工作衣、防静电工作鞋、防静电工作帽,并戴好防静电腕带和防静电手套;
-测试人员在进入防静电工作区测试前将人体静电释放,触摸静电释放棒直到静电释放完毕。
优选地,测试技术要求包括:
-用MF500型指针式万用表的表笔将VMOS管的源极S、漏极D、栅极G这三个电极同时短路,使栅极的电荷释放;
-每次测量完毕,将栅极与源极间短路,以释放极间电荷。
优选地,测试方法为采用MF500型指针式万用表测量VMOS管的源极和漏极之间、栅极和源极之间、栅极和漏极之间的电阻值,若这些电阻值与要求值相符,则认为VMOS管功能完好,否则,则认为VMOS管功能不完好。
优选地,所述测试方法,包括如下步骤:
测试阻抗参数前,将MF500型指针式万用表的红表笔和黑表笔短接一次,测量栅极与漏极间阻值RGD的值,先将红表笔连接至漏极,然后将黑表笔连接至栅极进行测量,记录RGD的值,RGD测量完毕,先将黑表笔从栅极移开,再将红表笔从漏极移开;
将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量漏极与栅极间阻值RDG的值,先将黑表笔连接至漏极,然后将红表笔连接至栅极进行测量,记录RDG的值,RDG测量完毕,先将红表笔从栅极移开,再将黑表笔从漏极移开;
将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量RGS的值,先将万用表红表笔连接至源极,然后将黑表笔连接至栅极进行测量,记录RGS的阻值,RGS测量完毕,先将黑表笔从栅极移开,再将红表笔从源极移开;
将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量源极与栅极间阻值RSG的值,先将黑表笔连接至源极,然后将红表笔连接至栅极进行测量,记录RSG的值,RSG测量完毕,先将红表笔从栅极移开,再将黑表笔从源极移开;
将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量漏极与源极间阻值RDS的值,先将红表笔连接至源极,然后将黑表笔连接至漏极进行测量,记录RDS的值;
将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量源极与漏极间阻值RSD的值,先将红表笔连接至漏极,然后将黑表笔连接至源极进行测量,记录RSD的值。
优选地,裸片测试时,N型沟道VMOS管需满足RGD、RDG、RGS、RSG、RDS阻抗∞,RSD几千欧至十几千欧;裸片测试时,P型沟道VMOS管需满足RGD、RDG、RGS、RSG、RSD阻抗∞,RDS几千欧至十几千欧。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明能够在带VMOS管的航天电子产品制造全过程中有效隔离故障点,确保印制电路板上VMOS管功能完好,提高航天产品的可靠性,克服上电调试阶段才发现问题,增加制造成本的弊端。
2、VMOS管的输入阻抗很高而栅源极间的电容非常小,易受外界电磁场或静电感应带电,带VMOS管航天电子产品制造过程中,每一个阶段中的每一个小步骤,VMOS管都可能遭受静电的影响而受到破坏,因此本发明中VMOS管的功能性测试对于有效隔离故障点具有重要的意义。
3、本发明已通过试验验证,采用该方法可以准确找出问题VMOS管,且不会对VMOS管造成损伤。目前,该技术已应用于航天领域带VMOS电子产品的测试,具有很高实用性、经济性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明公开了一种宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,规定了VMOS功能性测试设备、测试条件、测试人员要求、测试技术要求、测试项目和测试方法,测试检验要求、记录表格等,可对宇航级VMOS管的极间阻抗进行测试并给出功能性好坏的结论。
本发明在测试时采用MF500型万用表,选定万用表内部1.5V电池供电,该电压值低于VMOS管的阈值电压VGS(th),根据转移特性曲线可知VMOS管处于断开状态,不会对管子造成损伤。
具体地,目前许多型号卫星从研制初期,就将整星减重作为产品研制的重要任务。从设计源头减轻重量将成为整星减重的有效手段之一,航天电子产品中采用VMOS管来代替继电器成为一种趋势。
VMOS器件属于静电敏感器件,带VMOS管航天电子产品制造全过程复杂,环节众多,且每一个环节中的每一个小步骤处理不当,VMOS管都可能遭受静电的影响或受到破坏。
VMOS管是航天电子产品的重要组成部分,器件开关频率高,作为开关管使用时,具有优越的高速/高频特性,理论频率可达兆赫兹;同时导通电阻小,VMOS的导通电阻一般在0~5Ω之间,作为开关管使用时,可有效降低电路设计的开关损耗值。VMOS管的输入阻抗很高而栅极和源极间的电容非常小,同时具备一定抗辐照特性的宇航级VMOS管采购困难,且采购周期长、价格昂贵,因此,必须在制造全过程中加强对VMOS管的防静电控制,并有效隔离故障点。
更为具体地,根据本发明提供的宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,具体如下:
宇航级VMOS管测试设备为MF500型指针式万用表,选择Ω档,R×1K档位,选定万用表内部1.5V电池供电,该电压值低于VMOS管的阈值电压VGS(th)。
宇航级VMOS管测试条件包括:
-整个测试必须在防静电工作区内进行;
-整个测试在离子风状态下进行;
-用于测试的工作台,台面应干净、整洁,与测试无关的物品都应撤离现场;
-VMOS的阻抗特性参数的测量必须在环境温度20±5℃、环境湿度30-75%的条件下进行;
-防静电腕带接地系统电阻的大小应考虑人身安全,一般取1MΩ~10MΩ;
-防静电工作区接地电阻小于4Ω。
宇航级VMOS管测试人员要求包括:
-进行VMOS管的测试人员,必须通过静电放电防护操作的知识训练、能力的测验和鉴定,未经训练的人员不允许上岗测试;
-测试前必须穿戴防静电工作衣、防静电工作鞋、防静电工作帽,并戴好防静电腕带和防静电手套(指套);
-测试人员在进入防静电工作区测试前必须将人体静电释放,触摸静电释放棒直到指示灯变绿时,表示静电释放完毕。
宇航级VMOS管测试技术要求包括:
-VMOS管的输入阻抗很高而栅极和源极间的电容非常小,G-S级间静电极为敏感,检测前,首先用表笔将三个电极同时短路,使其G极的电荷释放;
-每次测量完毕,应当G-S极间短路一下,这是因为G-S结电容上会充有少量电荷,建立起VGS电压,造成在进行测量时表针可能不动,只有将G-S极间电荷短路放掉才行。
宇航级VMOS管测试项目包括:测量VMOS管的源极和漏极之间、栅极和源极之间、栅极和漏极之间的电阻值,分别记为RGD、RDG、RGS、RSG、RDS、RSD
宇航级VMOS管测试方法包括:
S61采用MF500型指针式万用表欧姆档(R×1K档位)测阻法来判断,用万用表测量VMOS管的源极和漏极、栅极和源极、栅极和漏极两两之间的电阻值,看其是否与要求值相符,去判别VMOS管功能是否完好;
S62测试VMOS管栅极与其他任意极之间的阻抗时,先将万用表对应表笔连接至源级或漏极,再将另一支表笔连接至栅极进行测量;对应阻抗测试完毕,先移开栅极的测量表笔,再移开源级或漏极表笔;
S63裸片VMOS管测试步骤:
S631测试人员穿戴防静电工作衣、防静电工作鞋、防静电工作帽,触摸静电释放棒直到指示灯变绿时,静电释放完毕;
S632按照测试要求完成测试前相关检查;
S633测试前的检查结果全部满足测试条件后,把装有VMOS管的防静电包装盒(袋)放置在防静电工作区内;
S634打开离子风机,使整个测试过程在离子风状态下进行,以耗散静电荷;
S635在离子风状态下,戴好防静电腕带和防静电手套(指套);
S636打开含有VMOS管的防静电包装盒(袋),用防静电镊子钳将VMOS管取出,使焊接面朝上,置于防静电工作台上;
S637将MF500型指针式万用表调至欧姆档(R×1K档位),并调零;
S638测试阻抗参数前,将MF500型指针式万用表的红表笔和黑表笔短接一次,测量栅极与漏极间阻值RGD(G+,D-)的值,先将红表笔连接至漏极,然后将黑表笔连接至栅极进行测量,记录RGD的值,RGD测量完毕,先将黑表笔从栅极移开,再将红表笔从漏极移开;
S639将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量漏极与栅极间阻值RDG(D+,G-)的值,先将黑表笔连接至漏极,然后将红表笔连接至栅极进行测量,记录RDG的值,RDG测量完毕,先将红表笔从栅极移开,再将黑表笔从漏极移开;
S6310将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量RGS(G+,S-)的值,先将万用表红表笔连接至源极,然后将黑表笔连接至栅极进行测量,记录RGS的阻值,RGS测量完毕,先将黑表笔从栅极移开,再将红表笔从源极移开;
S6311将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量源极与栅极间阻值RSG(S+,G-)的值,先将黑表笔连接至源极,然后将红表笔连接至栅极进行测量,记录RSG的值,RSG测量完毕,先将红表笔从栅极移开,再将黑表笔从源极移开;
S6312将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量漏极与源极间阻值RDS(D+,S-)的值,先将红表笔连接至源极,然后将黑表笔连接至漏极进行测量,记录RDS的值;
S6313将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量源极与漏极间阻值RSD(S+,D-)的值,先将红表笔连接至漏极,然后将黑表笔连接至源极进行测量,记录RSD的值;
S6314用防静电镊子钳将该VMOS管按原状态放入原防静电包装盒(袋)中;
S6315是否所有需要测试的VMOS管测量完毕,如果是则测试结束,否则重复步骤S636,测试下一个VMOS管的阻抗特性参数,重复步骤S638~S6313;
S6316阻抗特性测试结束,封装好装VMOS管的防静电包装盒(袋),并将其放入仓库或干燥柜中存储;
S64印制板上VMOS管测试步骤:
S641测试人员穿戴防静电工作衣、防静电工作鞋、防静电工作帽,触摸静电释放棒直到指示灯变绿时,静电释放完毕;
S642按照测试要求完成测试前相关检查,并记录;
S643测试前的检查结果全部满足测试条件后,把包装在防静电袋中含VMOS管的印制板放置在防静电工作区内;
S644打开离子风机,使整个测试过程在离子风状态下进行,以耗散静电荷;S645在离子风状态下,戴好防静电腕带和防静电手套(指套);
S646从防静电袋中取出含VMOS管的单机模块,使VMOS管正面朝上,置于防静电工作台,并均匀用力小心取下相应的短路保护插头;
S647将MF500型指针式万用表调至欧姆档(R×1K档位),即档位量程开关1调至Ω档,档位量程开关2调至R×1K档,并调零;
S648测试阻抗参数前,将红表笔与黑表笔短接一次,测量RGD(G+,D-)的值,先将万用表红表笔连接至漏极,然后将黑表笔连接至栅极进行测量,记录RGD的阻值,RGD测量完毕,先将黑表笔从栅极移开,再将红表笔从漏极移开;
S649将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量RDG(D+,G-)的值,先将万用表黑表笔连接至漏极,然后将红表笔连接至栅极进行测量,记录RDG的阻值,RDG测量完毕,先将红表笔从栅极移开,再将黑表笔从漏极移开;
S6410将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量RGS(G+,S-)的值,先将万用表红表笔连接至源极,然后将黑表笔连接至栅极进行测量,记录RGS的阻值,RGS测量完毕,先将黑表笔从栅极移开,再将红表笔从源极移开;
S6411将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量RSG(S+,G-)的值,先将万用表黑表笔连接至S端,然后将红表笔连接至栅极进行测量,记录RSG的阻值,RSG测量完毕,先将红表笔从栅极移开,再将黑表笔从源极移开;
S6412将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量RDS(D+,S-)的值,先将万用表红表笔连接至源极,然后将黑表笔连接至漏极进行测量,记录RDS的阻值;
S6413将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量RSD(S+,D-)的值,先将万用表红表笔连接至漏极,然后将黑表笔连接至源极进行测量,记录RSD的阻值;
S6414是否所有需要测试的VMOS管测量完毕,如果是则测试结束,否则测试该印制板上,下一个需要测试的VMOS管,重复步骤S648~S6413;
S6415阻抗特性测试结束,在印制板上插上测试前拆下的所有短路保护插头,并将印制板放入防静电包装袋中,然后再放入仓库或干燥柜中存储;
宇航级VMOS管测试检验要求包括:
S71测试数据记录完整,裸片测试时满足下表要求:
表1:N型沟道VMOS管各指标正常值范围
表2:P型沟道VMOS管各指标正常值范围
S72印制板上VMOS管测试时,根据外部电路的不同,需要满足实际的阻值要求;
宇航级VMOS管测试记录和数据格式包括:
S81测试环境检查记录;
S82测试仪器状态检查记录;
S83防静电手腕和接地安全性检查记录;
S84VMOS测试阻抗数据记录(具体见下表);
表3测试条件和数据格式记录表
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,其特征在于,测试设备采用MF500型指针式万用表,具体地,用调至R×1K档位的MF500型指针式万用表欧姆档,测量VMOS管的源极和漏极之间、栅极和源极之间、栅极和漏极之间的电阻值;MF500型指针式万用表采用内部1.5V电池供电,该电池电压值低于VMOS管的阈值电压VGS(th)。
2.根据权利要求1所述的宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,其特征在于,测试条件包括:
-整个测试在防静电工作区内进行;
-整个测试在离子风状态下进行;
-VMOS的阻抗特性参数的测量必须在环境温度20±5℃、环境湿度30-75%的条件
下进行;
-防静电腕带接地系统电阻的大小取1MΩ~10MΩ;
-防静电工作区接地电阻小于4Ω。
3.根据权利要求1所述的宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,其特征在于,测试人员要求包括:
-测试前,测试人员穿戴防静电工作衣、防静电工作鞋、防静电工作帽,并戴好防静电腕带和防静电手套;
-测试人员在进入防静电工作区测试前将人体静电释放,触摸静电释放棒直到静电释放完毕。
4.根据权利要求1所述的宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,其特征在于,测试技术要求包括:
-用MF500型指针式万用表的表笔将VMOS管的源极S、漏极D、栅极G这三个电极同时短路,使栅极的电荷释放;
-每次测量完毕,将栅极与源极间短路,以释放极间电荷。
5.根据权利要求1所述的宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,其特征在于,测试方法为采用MF500型指针式万用表测量VMOS管的源极和漏极之间、栅极和源极之间、栅极和漏极之间的电阻值,若这些电阻值与要求值相符,则认为VMOS管功能完好,否则,则认为VMOS管功能不完好。
6.根据权利要求5所述的宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,其特征在于,所述测试方法,包括如下步骤:
测试阻抗参数前,将MF500型指针式万用表的红表笔和黑表笔短接一次,测量栅极与漏极间阻值RGD的值,先将红表笔连接至漏极,然后将黑表笔连接至栅极进行测量,记录RGD的值,RGD测量完毕,先将黑表笔从栅极移开,再将红表笔从漏极移开;
将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量漏极与栅极间阻值RDG的值,先将黑表笔连接至漏极,然后将红表笔连接至栅极进行测量,记录RDG的值,RDG测量完毕,先将红表笔从栅极移开,再将黑表笔从漏极移开;
将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量RGS的值,先将万用表红表笔连接至源极,然后将黑表笔连接至栅极进行测量,记录RGS的阻值,RGS测量完毕,先将黑表笔从栅极移开,再将红表笔从源极移开;
将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量源极与栅极间阻值RSG的值,先将黑表笔连接至源极,然后将红表笔连接至栅极进行测量,记录RSG的值,RSG测量完毕,先将红表笔从栅极移开,再将黑表笔从源极移开;
将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量漏极与源极间阻值RDS的值,先将红表笔连接至源极,然后将黑表笔连接至漏极进行测量,记录RDS的值;
将红表笔与黑表笔短接一次,继续测量源极与漏极间阻值RSD的值,先将红表笔连接至漏极,然后将黑表笔连接至源极进行测量,记录RSD的值。
7.根据权利要求6所述的宇航级VMOS管功能性完好的测试方法,其特征在于,裸片测试时,N型沟道VMOS管需满足RGD、RDG、RGS、RSG、RDS阻抗∞,RSD几千欧至十几千欧;裸片测试时,P型沟道VMOS管需满足RGD、RDG、RGS、RSG、RSD阻抗∞,RDS几千欧至十几千欧。
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