CN113376484A - 双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造技术领域。双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,包括如下步骤:步骤一,在盒体内注入绝缘油;盒体内固定有底座,底座包括电极底座、下弹性层以及下金属片,下金属片设有下延伸条,下延伸条与电极底座接触连接,盒体的底部安装有金属触头,金属触头与电极底座接触电连接;金属触头与局部放电测试仪的负极端子电相连;步骤二,将双面覆铜陶瓷基板放置在底座上;步骤三,将盖板放置在双面覆铜陶瓷基板上;盖板包括从上至下设置的探针盖板、上弹性层以及上金属片,上金属片设有上延伸条,上延伸条与探针盖板接触连接;步骤四,局部放电测试仪的正极探针以及负极端子之间施加电压进行测试。简单易行、无损检测,普适性强。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,具体是用于局部放电测试时的工件固定治具。
背景技术
对于高压IGBT模块而言,内部的绝缘性能是一项重要的技术指标,通常以局部放电量来衡量。随着IGBT模块电压等级的不断提升和集成密度的不断增大,对其绝缘性能提出了更高的要求。在高压IGBT模块的内部结构中,影响模块绝缘性能的介质主要有两种:一种是硅胶,填充在模块内部各器件的间隙中,并将模块内部各器件表面完全覆盖,防止模块内部发生绝缘击穿,另一种是具有高介电强度的双面覆有金属层的陶瓷基板,实现基板表面的电路图案以及衬板上表面器件与基板之间的电气绝缘。对金属陶瓷基板进行局部放电测试(以下简称局放)并筛选优良品,能够有效提高IGBT模块的合格品率和产品质量。
现有技术中,关于对金属陶瓷基板局放测试的研究较少。而金属陶瓷基板母板表面金属层蚀刻有复杂精细的孤岛状线路图案,一片母板上有数十个乃至上百个孤岛状金属单元,要一次性测试整片母板每个孤岛状金属单元的局放量需要上百个探针,成本巨大,且探针过细会划伤金属层,不能实现无损检测,局放测试仪测试探针数量有限,需要多次测试,或将母板切割成小枚再多次测试,测试效率低。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,以解决以上至少一个技术问题。
为了达到上述目的,本发明提供了双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,在盒体内注入绝缘油;
所述盒体内固定有底座,所述底座包括从下至上设置的电极底座、下弹性层以及下金属片,所述下金属片设有向下延伸的下延伸条,所述下延伸条与所述电极底座接触连接,所述电极底座的材料是导电材料;
所述盒体的底部安装有金属触头,所述金属触头与所述电极底座接触电连接;
所述盒体放置在局部放电测试仪上,且金属触头与局部放电测试仪的负极端子电相连;
步骤二,将双面覆铜陶瓷基板放置在底座上,双面覆铜陶瓷基板的一面与下金属片接触;
步骤三,将盖板放置在双面覆铜陶瓷基板上;
所述盖板包括从上至下设置的探针盖板、上弹性层以及上金属片,所述上金属片设有向上延伸的上延伸条,所述上延伸条与所述探针盖板接触连接,所述探针盖板的材料是导电材料;
所述下金属片与双面覆铜陶瓷基板的另一面接触;
步骤四,局部放电测试仪的正极探针与探针盖板相连,局部放电测试仪的正极探针以及负极端子之间施加电压进行测试。
步骤一中,绝缘油的高度高于底座5mm-30mm。高于底座5mm是为了保证覆铜基板放置入盒体中,绝缘油能够很快的没入覆铜基板的沟槽中,如果低于5mm,放置盖板压紧后,可能会有沟槽出未完全填入绝缘油或填入后有气泡,压紧后,即使再次注入绝缘油,这种会造成局放测试干扰的不利因素也很难消除。如果绝缘油高于30mm,放置盖板后,可能会出现绝缘油溢出盒体,即造成绝缘油材料的浪费以及需要清洗设备,造成人力物力的浪费。
在步骤三与步骤四之间,如若绝缘油没有没过盖板,再次注入绝缘油至完全没过盖板,避免空气影响测试结果。
进一步优选的,所述上金属片贴敷在所述上弹性层的下侧,所述上弹性层的上侧通过背胶与所述探针盖板黏附连接;
所述下金属片贴敷在所述下弹性层的上侧,所述下弹性层的下侧通过背胶与所述电极底座黏附连接。
便于实现底座与盖板各个部件之间的相互连接。
进一步优选的,所述上金属片为铝片或者铜片,所述上金属片厚度为50um-800um;
所述下金属片为铝片或者铜片,所述下金属片厚度为50um-800um。
过薄使用过程中金属片会严重变形,干扰测试,过厚则金属片变形量不够,无法和待测试覆铜陶瓷基板形成有效的柔性贴合。
进一步优选的,所述电极底座、所述下弹性层、所述下金属片、所述探针盖板、所述上弹性层以及所述上金属片均为长方体状。
进一步优选的,所述上弹性层为泡沫或者橡胶;
所述下弹性层位泡沫或者橡胶。
进一步优选的,所述盒体的高度大于所述底座的高度;
所述盒体内固定有用于对底座进行限位的限位柱。
便于实现底座与盒体之间的相对限位。
进一步优选的,所述限位柱的顶部高于所述下金属片的顶部,且高度差为5mm-10mm。
进一步优选的,所述探针盖板上两侧设置有把手。
进一步优选的,所述电极底座厚度为10mm-30mm,所述下弹性层厚度为5mm-20mm,所述探针盖板厚度为10mm-30mm,所述上弹性层的厚度为5mm-20mm,所述盒体的高度为80mm-200mm。
进一步优选的,步骤四中,通过气动阀门控制正极探针伸出落下压在盖板上,在盖板和底座间施加0.1MPa-1MPa压力;
局部放电测试仪的正极探针以及负极端子之间施加4Kv-10Kv的电压,记录局放曲线Q/t。
进一步优选的,测试完毕后,通过气动阀门控制正极探针缩回,等待1-3min待上弹性层、下弹性层、上金属片和下金属片缓慢恢复,取下盖板,取出测试产品。
有益效果:1)实现了对金属陶瓷基板的孤岛状金属单元实现柔性贴合导通,可以一次性对整片金属陶瓷基板进行局部放电有效测试;2)可针对翘曲度较大的覆铜陶瓷基板进行局放测试;3)简单易行、无损检测,以上金属片柔性贴合的方式替代了多组探针,治具可针对复杂图形金属陶瓷基板,普适性强。
附图说明
图1为本发明的一种流程示意图;
图2为本发明测试采用的设备的一种结构示意图;
图3为本发明上金属片的一种结构示意图;
图4为本发明进行测试后的局放曲线图。
其中,1为盒体,21为电极底座,22为下弹性层,23为下金属片,3为盖板,31为探针盖板、32为上弹性层、33为上金属片、34为把手、4为限位柱,5为双面覆铜陶瓷基板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1至图4,具体实施例1:双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,包括如下步骤:
步骤一,在盒体1内注入绝缘油;
盒体1内固定有底座,底座包括从下至上设置的电极底座21、下弹性层22以及下金属片23,下金属片23设有向下延伸的下延伸条,下延伸条与电极底座21接触连接,电极底座21的材料是导电材料;
盒体1的底部安装有金属触头,金属触头与电极底座21接触电连接;
盒体1放置在局部放电测试仪上,且金属触头与局部放电测试仪的负极端子电相连;
步骤二,将双面覆铜陶瓷基板5放置在底座上,双面覆铜陶瓷基板5的一面与下金属片23接触;
步骤三,将盖板3放置在双面覆铜陶瓷基板5上;
盖板3包括从上至下设置的探针盖板31、上弹性层32以及上金属片33,上金属片33设有向上延伸的上延伸条,上延伸条与探针盖板31接触连接,探针盖板31的材料是导电材料;
下金属片与双面覆铜陶瓷基板5的另一面接触;
步骤四,局部放电测试仪的正极探针与探针盖板31相连,局部放电测试仪的正极探针以及负极端子之间施加电压进行测试。
步骤一中,绝缘油的高度高于底座5mm-30mm。高于底座5mm是为了保证覆铜基板放置入盒体中,绝缘油能够很快的没入覆铜基板的沟槽中,如果低于5mm,放置盖板压紧后,可能会有沟槽出未完全填入绝缘油或填入后有气泡,压紧后,即使再次注入绝缘油,这种会造成局放测试干扰的不利因素也很难消除。如果绝缘油高于30mm,放置盖板后,可能会出现绝缘油溢出盒体,即造成绝缘油材料的浪费以及需要清洗设备,造成人力物力的浪费。
在步骤三与步骤四之间,如若绝缘油没有没过盖板3,再次注入绝缘油至完全没过盖板3。
上金属片33贴敷在上弹性层32的下侧,上弹性层32的上侧通过背胶与探针盖板31黏附连接;下金属片23贴敷在下弹性层22的上侧,下弹性层22的下侧通过背胶与电极底座21黏附连接。便于实现底座与盖板3各个部件之间的相互连接。
上金属片33为铝片或者铜片,上金属片33厚度为50um-800um;下金属片23为铝片或者铜片,下金属片23厚度为50um-800um。
过薄使用过程中金属片会严重变形,干扰测试,过厚则金属片变形量不够,无法和待测试覆铜陶瓷基板形成有效的柔性贴合。
电极底座21、下弹性层22、下金属片23、探针盖板31、上弹性层32以及上金属片33均为长方体状。
上弹性层32为泡沫或者橡胶;下弹性层22位泡沫或者橡胶。
或者,上弹性层32包括上弹性主体以及至少三个上弹簧,上弹性主体内开设有上弹簧容纳的上凹槽,上弹簧的上端与探针盖板相连,上弹簧的下端与上金属片相连。下弹性层包括下弹性主体以及至少三个下弹簧,下弹性主体内开设有下弹簧容纳的下凹槽,下弹簧的上端与下金属片相连,下弹簧的下端与电极底座相连。上弹性主体以及下弹性主体是泡沫或者橡胶。上弹簧以及下弹簧为金属导电材料。
盒体1的高度大于底座的高度;盒体1内固定有用于对底座进行限位的限位柱4。便于实现底座与盒体1之间的相对限位。
限位柱4的顶部高于下金属片23的顶部,且高度差为5mm-10mm。
探针盖板31上两侧设置有把手34。
电极底座21厚度为10mm-30mm,下弹性层22厚度为5mm-20mm,探针盖板31厚度为10mm-30mm,上弹性层32的厚度为5mm-20mm,盒体1的高度为80mm-200mm。
步骤四中,通过气动阀门控制正极探针伸出落下压在盖板3上,在盖板3和底座间施加0.1MPa-1MPa压力;
局部放电测试仪的正极探针以及负极端子之间施加4Kv-10Kv的电压,记录局放曲线Q/t。
测试完毕后,通过气动阀门控制正极探针缩回,等待1-3min待上弹性层32、下弹性层22、上金属片33和下金属片23缓慢恢复,取下盖板3,取出测试产品。
使用本发明测试覆铜陶瓷基板的局放结果如图4所示:三条曲线由上及下为电压(4.4Kv)、10PC线、实际局放值曲线,测试曲线值低于10PC,说明使用本治具进行局放测试时,不会造成干扰性放电(峰值大于100PC),治具应用于陶瓷基板局部放电测试时,效果良好。
测试结果,在1min内平均值小于10PC,可以视为测试合格。反之,视为测试不合格。当然,针对于不同的产品,测试合格的标准会有所不同。
有益效果:1)实现了对金属陶瓷基板的孤岛状金属单元实现柔性贴合导通,可以一次性对整片金属陶瓷基板进行局部放电有效测试;2)可针对翘曲度较大的覆铜陶瓷基板进行局放测试;3)简单易行、无损检测,以上金属片33柔性贴合的方式替代了多组探针,治具可针对复杂图形金属陶瓷基板,普适性强。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,在盒体内注入绝缘油;
所述盒体内固定有底座,所述底座包括从下至上设置的电极底座、下弹性层以及下金属片,所述下金属片设有向下延伸的下延伸条,所述下延伸条与所述电极底座接触连接,所述电极底座的材料是导电材料;
所述盒体的底部安装有金属触头,所述金属触头与所述电极底座接触电连接;
所述盒体放置在局部放电测试仪上,且金属触头与局部放电测试仪的负极端子电相连;
步骤二,将双面覆铜陶瓷基板放置在底座上,双面覆铜陶瓷基板的一面与下金属片接触;
步骤三,将盖板放置在双面覆铜陶瓷基板上;
所述盖板包括从上至下设置的探针盖板、上弹性层以及上金属片,所述上金属片设有向上延伸的上延伸条,所述上延伸条与所述探针盖板接触连接,所述探针盖板的材料是导电材料;
所述下金属片与双面覆铜陶瓷基板的另一面接触;
步骤四,局部放电测试仪的正极探针与探针盖板相连,局部放电测试仪的正极探针以及负极端子之间施加电压进行测试。
2.根据权利要求1所述的双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,其特征在于:步骤一中,绝缘油的高度高于底座5mm-30mm;
在步骤三与步骤四之间,如若绝缘油没有没过盖板,再次注入绝缘油至完全没过盖板。
3.根据权利要求1所述的双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,其特征在于:所述上金属片贴敷在所述上弹性层的下侧,所述上弹性层的上侧通过背胶与所述探针盖板黏附连接;
所述下金属片贴敷在所述下弹性层的上侧,所述下弹性层的下侧通过背胶与所述电极底座黏附连接。
4.根据权利要求1所述的双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,其特征在于:所述上金属片为铝片或者铜片,所述上金属片厚度为50um-800um;
所述下金属片为铝片或者铜片,所述下金属片厚度为50um-800um。
5.根据权利要求1所述的双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,其特征在于:所述电极底座、所述下弹性层、所述下金属片、所述探针盖板、所述上弹性层以及所述上金属片均为长方体状。
6.根据权利要求1所述的双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,其特征在于:所述上弹性层为泡沫或者橡胶;
所述下弹性层为泡沫或者橡胶。
7.根据权利要求1所述的双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,其特征在于:所述盒体的高度大于所述底座的高度;
所述盒体内固定有用于对底座进行限位的限位柱;
所述限位柱的顶部高于所述底座的顶部,且高度差为5mm-10mm。
8.根据权利要求1所述的双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,其特征在于:所述探针盖板上两侧设置有把手。
9.根据权利要求1所述的双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,其特征在于:所述电极底座厚度为10mm-30mm,所述下弹性层厚度为5mm-20mm,所述探针盖板厚度为10mm-30mm,所述上弹性层的厚度为5mm-20mm,所述盒体的高度为80mm-200mm。
10.根据权利要求1所述的双面覆铜陶瓷基板的局部放电测试方法,其特征在于:步骤四中,通过气动阀门控制正极探针伸出落下压在盖板上,在盖板和底座间施加0.1MPa-1MPa压力;
局部放电测试仪的正极探针以及负极端子之间施加4Kv-10Kv的电压,记录局放曲线Q/t。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210910 |
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