CN111812359A

CN111812359A - 一种SiC MOSFET通用双脉冲测试夹具

Info

Publication number: CN111812359A
Application number: CN201810788807.4A
Authority: CN
Inventors: 张斌; 陈乾宏; 李翠; 冯洁洁; 孙安信
Original assignee: Beijing Century Goldray Semiconductor Co ltd
Current assignee: Beijing Century Goldray Semiconductor Co ltd
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2020-10-23

Abstract

本发明公开了一种SiC‑MOSFET通用双脉冲测试夹具，属于自动测试领域。双脉冲是功率开关管重要的性能测试，但SiC‑MOSFET各厂家模块封装不统一，本发明主要适用多种模块封装与TO‑220、TO‑247独立封装的SiC‑MOSFET的通用自动测试系统。包括面板铜排、夹具基板、夹具铜排、驱动器接口、无感电流同轴分流器、BNC信号输出接口。本发明只需要简单的外电路、BNC连接线和示波器就可以对市面上已有的大部分封装形式的SiC‑MOSFET进行双脉冲测试实验，为SiC‑MOSFET选型和电气特性定性分析提供依据。

Description

一种SiC MOSFET通用双脉冲测试夹具

技术领域

本发明涉及功率管的双脉冲特性测试技术以及电气自动测试技术，具体涉一种SiC-MOSFET通用双脉冲测试夹具。适用多种模块封装与TO-220、TO-247独立封装。

背景技术

SiC MOSFET（Silicon Carbide Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor）作为第三代宽禁带半导体器件，具有导通内阻低、击穿电压高、工作温度宽、抗干扰能力强等一系列优点，是功率电力器件研究的热点。

双脉冲测试是功率开关管重要的性能测试方法。双脉冲测试平台可用于采集SiCMOSFET开通过程和关断过程的驱动电压、开关电压和电流波形，用于评估SiC MOSFET的开关延迟时间、电压电流上升、下降时间、电压电流变化率、电压电流应力以及开关损耗等开关特性。与单脉冲试验相比，双脉冲试验还可以测试二极管的反向恢复过程，因而双脉冲试验更加真实,更符合实际工作状态。

SiC-MOSFET各厂家模块封装不统一。封装不同，SiC-MOSFET功率模块的尺寸结构不同。在确定选型时，测试实验只能针对某一种封装进行测试，但是制作一套测试系统比较昂贵，这使得SiC-MOSFET的测试变得困难且不经济。因此，提高测试平台的灵活性是很有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是：针对上述的关于测试平台不灵活问题，设计出一种SiC-MOSFET通用双脉冲测试夹具，可以测试大部分的模块封装以及TO-220、TO-247独立封装的SiC-MOSFET。

为解决上述问题，本发明采用的方案为：

一种SiC MOSFET通用双脉冲测试夹具，包括基板、驱动接口、驱动模块和主电路接口；所述基板的顶固定有分别与第一源极面板铜排、第一漏极面板铜排以及第二源极面板铜排对应的第一源极铜排、第一漏极铜排以及第二源极铜排；所述第一源极铜排、第一漏极铜排以及第二源极铜排的顶面均开设有若干个与SiC MOSFET封装模块主电路连接孔对应的螺纹孔。

进一步，所述驱动模块设置在所述基板的顶面。

进一步，所述基板的顶面设置有BNC接口。

进一步，还包括立插封装测试模块；所述立插封装测试模块包括底板、两个插接立插封装器件的插座、驱动接口和主电路接口；所述插座设置在所述底板的顶面；插座的引脚与所述驱动接口和所述主电路接口通过底板上的布线连接；所述主电路接口为底板底面与所述第一源极铜排、第一漏极铜排以及第二源极铜排位置对应的裸露铜片；所述驱动接口为插针，设置在底板的底面，与基板上的驱动接口的插座位置对应。

进一步，所述驱动器接口采用RJ45网线接口。

进一步，所述第一源极铜排、第一漏极铜排或第二源极铜排为两片上下配合的分立铜排，两片所述分立铜排上开设安装无感电流同轴分流器的安装孔；分别固定在所述基板的顶面和底面对应位置，通过无感电流同轴分流器连接。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、本发明设计了一种SiC-MOSFET通用双脉冲测试夹具，通过放置夹具铜排以及在铜排上设置接口可以适应大部分SiC-MOSFET模块封装。可以大幅度降低测试成本，大幅度扩大特性评估和选型的SiC-MOSFET范围。

2、本发明还设计了一个独立模块封装，通过开关管测试底座可以实现TO-220、TO-247独立封装的SiC-MOSFET双脉冲实验，可以大幅度降低测试成本，使测试更加灵活。

3、本发明设计的通用双脉冲测试夹具在测量流过开关管的电流时采用两极夹绝缘板形式，中间接无感电流同轴分流器，既可以实现夹具与模块的固定同时能够实现无感电流测量。

附图说明

图1为通用夹具与面板结构示意图；

图2为独立封装模块结构示意图；

图3为通用夹具与面板结构示意图；

图4为通用夹具与面板分解示意图；

图5为双脉冲测试电路原理图。

图中， 101、夹具基板；102、驱动器；103、驱动器接口；104、驱动器接口连接线；105、D2的夹具铜排；106、夹具铜排接口；107、S2的夹具铜排；108、D1的夹具铜排；109、待测上管驱动接口；110、待测下管驱动接口；201、VDS的 BNC信号输出接口；202、无感电流同轴分流器；203、 Vgs的 BNC信号输出接口；301、 D2的面板铜排；302、面板铜排接口；303、 S2的面板铜排；304、 D1的面板铜排；401、SiC-MOSFET模块；501、母线电压；502、输入电容；503、电感负载；504、上管SiC-MOSFET；505、下管SiC-MOSFET；506、待测上管驱动；507、待测下管驱动；600、独立封装模块；601、602、独立封装SiC-MOSFET；603、 D2接口；604、D1接口；605、S2接口；606、待测上管驱动接口；607、待测下管驱动接口；608、测试底座的G2接口；609、测试底座的D2接口；610、测试底座的S2接口。

具体实施方式

下面利用实施例对本发明进行更全面的说明。本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

如图1所示，本实施例中的通用夹具与面板，包括夹具基板101，驱动器102，驱动器接口103，驱动器接口连接线104。通过驱动器接口连接线104插入，驱动器接口103将驱动信号和驱动器电源接入。驱动器102的输出与待测下管驱动接口110连接。

D2夹具铜排105与上管S1以及下管D2相连，夹具铜排接口106， S2夹具铜排107与下管的S2相连， D1夹具铜排108与上管的D1相连，待测上管驱动接口109，待测下管驱动接口110； VDS的 BNC信号输出接口201，无感电流同轴分流器202，Vgs的 BNC信号输出接口203； D2面板铜排301，面板铜排接口302， S2面板铜排303， D1面板铜排304； SiC-MOSFET模块401（本例中采用ROHM的BSM180D12P2C101）。

如图2-图4所示，为了测试立插封装的器件；增加了一种独立封装模块600，独立封装SiC-MOSFET601、602， D2接口603与上管的S1以及下管的D2相连， D1接口604与上管的D1相连， S2接口605与下管的S2相连，待测上管驱动接口606为分别与器件的G1、D1和S1引脚相连接的3个插针，与夹具基板101上的待测上管驱动接口109配合；待测下管驱动接口607为分别与器件的G2、D2和S2引脚相连接的3个插针，与夹具基板101上的待测下管驱动接口110配合；测试底座的G2接口608，测试底座的D2接口609，测试底座的S2接口610均为导电金属膜，可以是覆铜膜，也可以是镀锡或者镀金的覆铜膜；分别与对应的器件引脚相连接。

独立封装模块可以测试TO-220、TO-247独立封装的SiC-MOSFET，TO-220和TO-247封装的区别在于D、S和D、G之间的距离不同，测试底座做成中间D2插槽保持不变，两边的S2、G2插槽较宽，可以是中间插槽的2-3倍，以适应不同立插封装的SiC-MOSFET。独立封装模块的接口部分与ROHM的BSM180D12P2C101模块的接口兼容，测试底座的D1与模块上的D1接口相连，S1、D2与模块上的D2接口相连，S2与模块上的S2接口相连，测试底座的G1、S1、G2、S2端引出方便与夹具基板相连，独立封装模块可以通过螺钉安装在夹具铜排上。驱动器接口采用网线接口，例如RJ45接头，可以接入两路信号，其中一路接入11V直流电为驱动器供电，另一路接入PWM信号经驱动器驱动下管SiC-MOSFET。根据双脉冲测试要求将下管SiC-MOSFET的G1、S1两端短接。夹具基板101上固定有夹具铜排，夹具铜排包括图1中的D2的夹具铜排105、S2的夹具铜排107和D1的夹具铜排108，上述夹具铜排分别与SiC-MOSFET的D1（第一漏极）、D2（第二漏极）、S2（第二源极）相连，其中S2的夹具铜排107分为两块分立铜排，分别固定在夹具基板的顶面和底面，基板101与上下两块分立铜排接触的面之间绝缘；其中，下面的分离铜排短，与S2面板铜排303保持足够的绝缘距离。两块分立铜排通过安装的无感电流同轴分流器202连接，测量无感电流同轴分流器202两端的电压，可以得到流过开关管的电流。BNC信号输出接口分别与待测SiC-MOSFET的门极和漏极连接；用来测量开关管的Vgs和VDS，直接将其通过BNC连接线接在示波器上可以观察到波形。面板铜排为通用夹具提供固定位置，将夹具铜排与面板铜排相对应连接可以实现双脉冲测试。SiC-MOSFET模块安装在夹具铜排上，在夹具铜排上设置系列的螺纹孔与标准封装系列对应；可以适应不同模块封装的SiC-MOSFET，图1中的A、B接口只是示例。

如图4所示，被测对象为上管SiC-MOSFET504的反向二极管和下管SiC-MOSFET505。电源501的两端并联有输入电容502，为测试上管的反向二极管特性将上管驱动506的输入端与源极S1短路，只给下管驱动信号507。当下管导通时，母线电压直接加在电感负载503上，电感电流线性增加，如式（1）。

（1）

下管关断后，负载电感的电流经上管的反向二极管续流，该电流缓慢衰减。当下管再次导通时，续流二极管进入反向恢复，反向恢复电流会流经下管SiC-MOSFET，造成电流尖峰。下管再次关断时，此时电流较大，母线杂散电感会产生一个电压尖峰。通过双脉冲实验可以观察开通过程和关断过程的驱动电压、开关电压和电流波形等，对开关管进行特性评估。

综上所述，本发明所提出的一种SiC-MOSFET通用双脉冲测试夹具可以适用多种模块封装与TO-220、TO-247独立封装的SiC-MOSFET的通用自动测试系统，灵活性好，有利于降低测试成本，为SiC-MOSFET选型和电气特性定性分析提供依据。

上述示例只是用于说明本发明，除此之外，还有多种不同的实施方式，而这些实施方式都是本领域技术人员在领悟本发明思想后能够想到的，故，在此不再一一列举。

Claims

1.一种SiC MOSFET通用双脉冲测试夹具，包括基板、驱动接口、驱动模块和主电路接口；其特征在于，所述基板的顶固定有分别与第一源极面板铜排、第一漏极面板铜排以及第二源极面板铜排对应的第一源极铜排、第一漏极铜排以及第二源极铜排；所述第一源极铜排、第一漏极铜排以及第二源极铜排的顶面均开设有若干个与SiC MOSFET标准系列封装模块主电路连接孔对应的螺纹孔。

2.如权利要求1所述的SiC MOSFET通用双脉冲测试夹具，其特征在于，所述驱动模块设置在所述基板的顶面。

3.如权利要求1所述的SiC MOSFET通用双脉冲测试夹具，其特征在于，所述基板的顶面设置有BNC接口。

4.根据权利要求1所述的通用测试夹具，其特征在于，还包括立插封装测试模块；所述立插封装测试模块包括底板、两个插接立插封装器件的插座、驱动接口和主电路接口；所述插座设置在所述底板的顶面；插座的引脚与所述驱动接口和所述主电路接口通过底板上的布线连接；所述主电路接口为底板底面与所述第一源极铜排、第一漏极铜排以及第二源极铜排位置对应的裸露铜片；所述驱动接口为插针，设置在底板的底面，与基板上的驱动接口的插座位置对应。

5.根据权利要求1所述的通用测试夹具，其特征在于，所述驱动器接口采用RJ45网线接口。

6.根据权利要求1所述的通用测试夹具，其特征在于，所述第一源极铜排、第一漏极铜排或第二源极铜排为两片上下配合的分立铜排，两片所述分立铜排上开设安装无感电流同轴分流器的安装孔；分别固定在所述基板的顶面和底面对应位置，通过无感电流同轴分流器连接。