CN108169654A - 功率模块htrb可靠性测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种功率模块HTRB可靠性测试系统，包括机箱，设置于所述机箱上的通信连接的控制机构和测试模组；所述控制机构包括设置于所述机箱上的主控制器、与所述主控制器连接的输入输出模块、以及与所述主控制器连接的测试模块；每个所述测试模组均包括设置于所述机箱上并与所述测试模块通信连接的控制检测电路和电源模块、以及与所述控制检测电路和电源模块均连接的至少一个抽屉式的超导恒温槽结构；且所述超导恒温槽结构用于放置IPM模块或IGBT模块，所述控制检测电路和电源模块还用于控制测试IPM模块或IGBT模块。本发明提供一种功率模块HTRB可靠性测试系统，适用于IPM、IGBT电性可靠性试验，操作性、稳定性、效率均符合大规模生产需要。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件测试技术领域，特别涉及一种功率模块HTRB可靠性测试系统。
背景技术
HTRB(high temperature reverse bias，即高温反偏试验)是半导体器件中一个最基本的实验室里的试验项目(如，例行试验、筛选试验)，IPM(Intelligent PowerModule，即智能功率模块)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅双极型晶体管)作为新型发展的器件，广泛应用于空调、电机、新能源汽车等领域，其可靠性控制相对传统半导体器件(二极管、三极管、MOS管等)而言仍然处于探究中。所以，在目前IPM、IGBT模块化生产中，将HTRB这个试验项目搬到生产过程中进行是一个常见的做法，为的就是在生产过程中就剔除产品缺陷，将品质控制前移，对出厂的器件模块的品质、缺陷等有更加清晰认识和对策，使器件模块的可靠性得到有效的管控。
然而，传统技术中，各个相关厂家一直以传统的半导体器件(二极管、三极管、MOS管等)的老炼筛选、例行试验为研究对象，没有跟上器件发展和进步的步伐，传统的测试系统无法用于IPM、IGBT电性可靠性试验，传统的测试系统的操作性、稳定性、效率等方面均不适应实际生产应用。
发明内容
基于此，为解决上述问题，本发明提供一种功率模块HTRB可靠性测试系统，适用于IPM、IGBT电性可靠性试验，操作性、稳定性、效率均符合大规模生产需要。
其技术方案如下：
一种功率模块HTRB可靠性测试系统，包括机箱，设置于所述机箱上的通信连接的控制机构和测试模组；
所述控制机构包括设置于所述机箱上的主控制器、与所述主控制器连接的输入输出模块、以及与所述主控制器连接的测试模块；
每个所述测试模组均包括设置于所述机箱上并与所述测试模块通信连接的控制检测电路和电源模块、以及与所述控制检测电路和电源模块均连接的至少一个抽屉式的超导恒温槽结构；且所述超导恒温槽结构用于放置IPM模块或IGBT模块，所述控制检测电路和电源模块还用于控制测试IPM模块或IGBT模块。
所述控制机构可以控制所述测试模组对测试IPM模块或IGBT模块进行HTRB可靠性测试，构成专门针对IPM模块或IGBT模块的HTRB可靠性测试系统。该测试系统集成于一体式结构的机箱上，便于生产组装和进行测试，适合实际生产应用。具体地，可通过在所述测试模组中设置多个抽屉式结构的超导恒温槽结构，用于放置IPM模块或IGBT模块进行HTRB可靠性测试，便于进行批量测试。而且，测试过程可以通过所述主控制器进行总控，所述主控制器根据所述测试模块中预设的测试方案对所述测试模组进行控制，使得所述控制检测电路对所述超导恒温槽结构、以及IPM模块或IGBT模块进行控制和检测，并将检测结构传输给所述主控制器进行分析处理。可实现测试参数自动设置，自动对IPM模块或IGBT模块进行HTRB可靠性测试、数据记录和分析等功能，操作性、稳定性、效率均符合大规模生产需要。
下面对进一步技术方案进行说明：
进一步地，所述测试模组包括多个测试单元；
每个所述测试单元均包括一个所述超导恒温槽结构，以及与每个所述超导恒温槽结构对应连接的所述控制检测电路、电源模块；
或者，每个所述测试单元均包括一个所述超导恒温槽结构，多个所述超导恒温槽结构均与所述控制检测电路、电源模块连接。
进一步地，所述超导恒温槽结构包括设置于所述机箱上的超导恒温抽屉盒，以及设置于所述超导恒温抽屉盒中的加热恒温结构，且所述超导恒温抽屉盒还用于容纳IPM模块或IGBT模块。
进一步地，所述加热恒温结构包括与所述控制检测电路、电源模块均连接的测温控温模块，与所述测温控温模块连接的加热模块，以及与所述加热模块连接的恒温平台，所述恒温平台用于放置IPM模块或IGBT模块。
进一步地，所述控制检测电路包括连接所述测试模块和超导恒温槽结构的控制电路板和检测电路板，且所述控制电路板和检测电路板还用于控制和检测IPM模块或IGBT模块。
进一步地，所述超导恒温槽结构均通过插针连接方式与所述控制电路板、检测电路板连接。
进一步地，所述电源模块包括与所述测试模块连接的电源分配板，以及连接所述电源分配板和所述超导恒温槽结构的程控电源，且所述程控电源还用于给IPM模块或IGBT模块供电。
进一步地，所述主控制器设置为工控机，所述输入输出模块设置为触摸显示屏。
进一步地，所述测试模块通过网口和RS485接口与所述控制检测电路和电源模块通信连接。
进一步地，所述机箱包括设置为一体式结构的机壳主体，以及开设于所述机壳主体上的多个安装槽，其中一个所述安装槽用于安设所述控制机构，其他的所述安装槽用于安设所述测试模组。
本发明具有如下有益效果：
1、实现了对功率模块HTRB的可靠性测试，可自动设置测试参数，自动完成测试过程，并实时监控功率器件的测试参数，以此对功率器件进行分析和保护；
2、采用抽屉式恒温槽的方案，温度设置精度更高、模块化安装，成本更低，测试灵活方便；
3、针对IPM、IGBT模块这种新型大功率电力电子器件的HTRB试验测试、生产工艺测试，专机专用，将有力的支持IPM、IGBT研发和生产行业。
附图说明
图1是本发明实施例中所述功率模块HTRB可靠性测试系统的立体结构示意图；
图2是本发明实施例中所述功率模块HTRB可靠性测试系统的结构示意简框图一；
图3是本发明实施例中所述功率模块HTRB可靠性测试系统的结构示意简框图二。
附图标记说明：
100-机箱，200-控制机构，210-主控制器，220-测试模块，230-输入输出模块，300-测试模组，310-控制电路板，320-检测电路板，330-电源模块，340-超导恒温槽结构，342-测温控温模块，344-连接的加热模块，346-恒温平台。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中各图中相同的标号表示相同的部分。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不理解为对本发明的限制。
如图1至图3所示，本发明提出一种功率模块HTRB可靠性测试系统，包括机箱100，设置于所述机箱100上的通信连接的控制机构200和测试模组300。通过所述测试模组300对IPM模块或IGBT模块进行测试，而所述控制机构200对测试过程进行控制。即将被测的IPM模块或IGBT模块放置于具有一定的环境温度(环境温度依据被测器件规格设定)的所述测试模组300中，所述测试模组300在所述控制机构200控制下给IPM模块或IGBT模块施加一定的直流电压，同时所述控制机构200和测试模组300实时检测每个IPM模块或IGBT模块的漏电流、电压，并根据预先设定，当被测IPM模块或IGBT模块的实时参数超出设定时，自动切断被测的IPM模块或IGBT模块的电压。这样，就形成了一种专门针对IPM、IGBT模块进行HTRB可靠性测试的测试系统。
具体地，如图1所示，所述机箱100包括设置为一体式结构的机壳主体，以及开设于所述机壳主体上的多个安装槽，其中一个所述安装槽用于安设所述控制机构200，其他的所述安装槽用于安设所述测试模组300。这样，通过设置一体是结构的机箱，可将所述控制机构200和测试模组300均设置在所述机箱100上，从而将整个测试系统设置为一体，这样便于对测试系统进行生产组装及搬运，测试操作过程中不用再对各个部件进行组装调试，方便简单。此外，还可在所述机箱100的底部设置支脚和滑轮，便于对所述机箱100进行支撑和移动。而且，在不需要对所述机箱100进行移动的时候，可以将所述滑轮收起来。
此外，如图2至图3所示，所述控制机构200包括设置于所述机箱100上的主控制器210、与所述主控制器210连接的输入输出模块230、以及与所述主控制器210连接的测试模块220，且所述测试模块220与所述测试模组300通信连接。通过所述主控制器210对各个器件进行总控，并可对测试数据进行分析处理。而通过所述输入输出模块230可以对测试参数进行设置，并对测试过程进行显示输出，操作简单显示直接。而所述测试模块220可以根据特定的测试要求制定，使所述测试模组300根据测试要求进行测试。此外，在本实施例中，所述主控制器210可设置为工控机，所述输入输出模块230可设置为触摸显示屏。这样，该测试系统通过工控机控制，可实现自动设置，自动测试、数据记录和分析等功能。
此外，每个所述测试模组300均包括设置于所述机箱100上并与所述测试模块220通信连接的控制检测电路和电源模块3430、以及与所述控制检测电路和电源模块330均连接的抽屉式的超导恒温槽结构340；且所述超导恒温槽结构340用于放置IPM模块或IGBT模块，所述控制检测电路和电源模块330还用于控制测试IPM模块或IGBT模块。所述测试模块220根据预设的方案对所述控制检测电路和电源模块330进行控制，使得所述控制检测电路按照预设程序对所述超导恒温槽结构340进行控制检测，为放置于所述超导恒温槽结构中的IPM模块或IGBT模块创造合适的测试温度条件，而且所述控制检测电路还会控制IPM模块或IGBT模块的测试电流和测试电压，此外所述电源模块330用于按照一定规则向所述超导恒温槽结构340、IPM模块或IGBT模块供电。此外，在本实施例中，通过将所述超导恒温槽结构340设置为抽屉式结构，能够方便的对所述超导恒温槽结构3040进行开启和关闭，便于将IPM模块或IGBT模块放置到所述超导恒温槽结构340中进行测试，操作简单。而且，这样还可以将所述超导恒温槽结构340模块化设置，便于生产组装。
而且，所述测试模组300包括多个测试单元，每个测试单元都可以对一个IPM模块或IGBT模块进行测试。这样，就可以同时对多个IPM模块或IGBT模块进行测试，适合进行批量测试，适应于实际生产使用。而且，如图2所示，在一些实施例中，每个所述测试单元均包括一个所述超导恒温槽结构340，以及与每个所述超导恒温槽结构340对应连接的所述控制检测电路、电源模块330。在本实施例中，每一个所述超导恒温槽结构340和一个所述控制检测电路及电源模块330对应，形成一个测试单元。这样，每个所述测试单元都可以进行独立供电和检测控制，可单独进行检测，也可批量进行检测，适应性强。此外，如图3所示，在另一些实施例中，每个所述测试单元均包括一个所述超导恒温槽结构340，多个所述超导恒温槽结构340均与所述控制检测电路、电源模块330连接。在本实施例中，一个所述超导恒温槽结构340构成一个测试单元，多个所述测试单元共用一套所述控制检测电路和电源模块330，即利用一套所述控制检测电路和电源模块330对所有的测试单元进行供电和控制，适合批量检测。而且，在上述实施例中，所述超导恒温槽结构340均设置为抽屉式结构，而所述机箱100上设置有与所述超导恒温槽结构340对应的抽屉架，这样可以像抽屉一样将所述超导恒温槽结构340从所述机箱100上抽出和推进，便于将IPM模块或IGBT模块放置到所述超导恒温槽结构340中进行测试。
而且，所述超导恒温槽结构340包括设置于所述机箱100上的超导恒温抽屉盒，以及设置于所述超导恒温抽屉盒中的加热恒温结构，且所述超导恒温抽屉盒还用于容纳IPM模块或IGBT模块。所述超导恒温抽屉盒用于安设所述加热恒温结构，便于通过所述加热恒温结构对所述超导恒温抽屉盒中的IPM模块或IGBT模块进行加热，以达到所需要的测试温度。进一步地，所述加热恒温结构包括与所述控制检测电路、电源模块330均连接的测温控温模块342，与所述测温控温模块342连接的加热模块344，以及与所述加热模块344连接的恒温平台346，所述恒温平台346用于放置IPM模块或IGBT模块。所述加热恒温结构通过所述电源模块330供电，并通过所述控制检测电路进行控制。即可控制所述测温控温模块342对所述加热模块344进行调节控制，使得所述加热模块344对所述恒温平台346进行加热并进行温度调整控制，使得所述恒温平台346达到合适的测试温度，以便于对放置于所述恒温平台346上的IPM模块或IGBT模块在需求的温度下进行测试。
此外，所述控制检测电路包括连接所述测试模块220和超导恒温槽结构340的控制电路板310和检测电路板320，且所述控制电路板310和检测电路板320还用于控制和检测IPM模块或IGBT模块。所述控制电路板310可执行所述测试模块220针对所述超导恒温槽结构340、以及IPM模块或IGBT模块的控制命令，控制在所述超导恒温槽结构340中为IPM模块或IGBT模块提供测试的环境温度、以及为IPM模块或IGBT模块提供测试的电压；而所述检测电路板320执行所述测试模块针对所述超导恒温槽结构340、以及IPM模块或IGBT模块的检测命令，对IPM模块或IGBT模块的漏电流、电压等参数进行实时检测，并将检测信息传输给所述主控制器210进行分析处理，同时也可以对所述超导恒温槽结构340进行检测、以保证测试温度处于设定范围。
此外，所述超导恒温槽结构340均通过插针连接方式与所述控制电路板310、检测电路板320通信连接。即可以预先在所述超导恒温槽结构340的超导恒温抽屉盒上设置好第一插针接口(根据需要可以设置多个所述第一插针接口)，并且所述超导恒温抽屉盒中的所述加热恒温结构已预先与所述第一插针接口连接，IPM模块或IGBT模块在放置到所述超导恒温抽屉盒后，也可以与所述第一插针接口连接；此外，所述机箱100内部的抽屉架上设置有与所述第一插针接口对应的第二插针接口，所述第二插针接口与所述控制电路板、检测电路板连接。这样，当将所述超导恒温槽结构340插入所述机箱100中时，所述第一插针接口就会与所述第二插针接口对接，从而就实现了所述超导恒温槽结构340、IPM模块或IGBT模块与所述控制电路板310、检测电路板320的连接；当将所述超导恒温槽结构350从所述机箱100中抽出时，所述第一插针接口就会与所述第二插针接口分离，从而就断开了所述超导恒温槽结构340、IPM模块或IGBT模块与所述控制电路板310、检测电路板320的连接，整个操作过程简单方便。此外，所述电源模块330与所述超导恒温槽结构340、以及IPM模块或IGBT模块的连接也可以采用插针连接方式。
此外，所述电源模块330包括与所述测试模块220连接的电源分配板，以及连接所述电源分配板和所述超导恒温槽结构340的程控电源，且所述程控电源还用于给IPM模块或IGBT模块供电。通过测试模块设定的程序对所述电源分配板及程控电源进线控制，便于按照设定的规则给所述超导恒温槽结构供电，以及安装设定的规则给IPM模块或IGBT模块供电。此外，所述测试模块通过网口和RS485接口与所述控制检测电路和电源模块通信连接，连接简单，通信可靠。
本发明提出的所述功率模块HTRB可靠性测试系统，可实现对功率模块HTRB的可靠性测试，可自动设置测试参数，自动完成测试过程，并实时监控功率器件的测试参数，以此对功率器件进行分析和保护；采用抽屉式恒温槽的方案，温度设置精度更高、模块化安装，成本更低，测试灵活方便；针对IPM、IGBT模块这种新型大功率电力电子器件的HTRB试验测试、生产工艺测试，专机专用，将有力的支持IPM、IGBT研发和生产行业。
此外，还需要理解的是，在本实施例中，术语“下”、“上”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、等所指示的位置关系为基于附图所示的位置关系；“第一”、“第二”等术语，是为了区分不同的结构部件。这些术语仅为了便于描述本发明和简化描述，不能理解为对本发明的限制。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种功率模块HTRB可靠性测试系统，其特征在于，包括机箱，设置于所述机箱上的通信连接的控制机构和测试模组；
所述控制机构包括设置于所述机箱上的主控制器、与所述主控制器连接的输入输出模块、以及与所述主控制器连接的测试模块；
所述测试模组均包括设置于所述机箱上并与所述测试模块通信连接的控制检测电路和电源模块、以及与所述控制检测电路和电源模块均连接的至少一个抽屉式的超导恒温槽结构；且所述超导恒温槽结构用于放置IPM模块或IGBT模块，所述控制检测电路和电源模块还用于控制测试IPM模块或IGBT模块。
2.根据权利要求1所述的功率模块HTRB可靠性测试系统，其特征在于，所述测试模组包括多个测试单元；
每个所述测试单元均包括一个所述超导恒温槽结构，以及与每个所述超导恒温槽结构对应连接的所述控制检测电路、电源模块；
或者，每个所述测试单元均包括一个所述超导恒温槽结构，多个所述超导恒温槽结构均与所述控制检测电路、电源模块连接。
3.根据权利要求1所述的功率模块HTRB可靠性测试系统，其特征在于，所述超导恒温槽结构包括设置于所述机箱上的超导恒温抽屉盒，以及设置于所述超导恒温抽屉盒中的加热恒温结构，且所述超导恒温抽屉盒还用于容纳IPM模块或IGBT模块。
4.根据权利要求3所述的功率模块HTRB可靠性测试系统，其特征在于，所述加热恒温结构包括与所述控制检测电路、电源模块均连接的测温控温模块，与所述测温控温模块连接的加热模块，以及与所述加热模块连接的恒温平台，所述恒温平台用于放置IPM模块或IGBT模块。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的功率模块HTRB可靠性测试系统，其特征在于，所述控制检测电路包括连接所述测试模块和超导恒温槽结构的控制电路板和检测电路板，且所述控制电路板和检测电路板还用于控制和检测IPM模块或IGBT模块。
6.根据权利要求5所述的功率模块HTRB可靠性测试系统，其特征在于，所述超导恒温槽结构均通过插针连接方式与所述控制电路板、检测电路板连接。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的功率模块HTRB可靠性测试系统，其特征在于，所述电源模块包括与所述测试模块连接的电源分配板，以及连接所述电源分配板和所述超导恒温槽结构的程控电源，且所述程控电源还用于给IPM模块或IGBT模块供电。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的功率模块HTRB可靠性测试系统，其特征在于，所述主控制器设置为工控机，所述输入输出模块设置为触摸显示屏。
9.根据权利要求1-4任意一项所述的功率模块HTRB可靠性测试系统，其特征在于，所述测试模块通过网口和RS485接口与所述控制检测电路和电源模块通信连接。
10.根据权利要求1-4任意一项所述的功率模块HTRB可靠性测试系统，其特征在于，所述机箱包括设置为一体式结构的机壳主体，以及开设于所述机壳主体上的多个安装槽，其中一个所述安装槽用于安设所述控制机构，其他的所述安装槽用于安设所述测试模组。
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