CN114295923A - 一种功率模块的测试装置及应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种功率模块的测试装置及应用方法，涉及电子器件测定领域，包括：主板，设置有用于固定放置待测件的测试区；进水部和出水部，形成依次连通进水部、测试区、出水部的水道；电气模块，还包括支撑架，用于承载主板，并与测试台配合；进水部延伸出主板两侧，且分别连通有垂直设置在主板侧壁上的进水管；主板在远离进水部一端两侧，设有与进水管平行设置的支撑杆，用于与进水管配合，使得主板固定于支撑架上；支撑架包括底板以及设置在底板两侧的支撑板；支撑板上开设有第一凹槽，在第一凹槽两侧分别开设有第二凹槽和第三凹槽；解决现有的功率模块测试过程中无法实现除正置外的其他放置模式，无法满足使用需求的问题。

Description

一种功率模块的测试装置及应用方法
技术领域
本发明涉及电子器件测定领域，尤其涉及一种功率模块的测试装置及应用方法。
背景技术
功率循环测试是功率半导体最重要的可靠性测试之一，也是器件出厂前核心的可靠性考核，通过给待测半导体器件施加一定的电流使器件升温，然后再切断电流通过水冷系统让待测半导体器件冷却，往复如此进行加热和降温的过程以考核器件封装的可靠性，功率循环测试实际就是通过近似模拟半导体器件实际运行工况来预测器件长期运行的寿命和可靠性。
现有的功率循环测试装置主要用于常规的功率循环测试，即将待测件的散热器面朝下、上盖板面朝上(正置)进行测试，且由于其设计原因，不能支持其它放置模式的测试；但随着电力电子的应用，模块实际应用的工况呈现出越来越大的差异性，某些应用中模块的相对位置会发生改变，如散热器面朝上、上盖板面朝下(倒置)，因此就对模块的设计以及设计后的验证提出了更高的要求。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种功率模块的测试装置及应用方法，解决现有的功率模块测试过程中无法实现除正置外的其他放置模式，而无法满足使用需求的问题。
本发明公开了一种功率模块的测试装置，包括：
主板，设置有用于固定放置待测件的测试区；
进水部和出水部，均与所述测试区连通并延伸出所述主板，用于形成依次连通所述进水部、所述测试区、所述出水部的水道；
电气模块，用于构建所述待测件测试的电气回路；
还包括支撑架，用于承载所述主板，并与测试台配合；
所述进水部延伸出所述主板两侧，且分别连通有垂直设置在主板侧壁上的进水管；
所述主板在远离所述进水部一端两侧，设有与所述进水管平行设置的支撑杆，用于与所述进水管配合，使得所述主板固定于所述支撑架上；
所述支撑架包括底板以及设置在所述底板两侧的支撑板；
所述支撑板上开设有第一凹槽，在所述第一凹槽两侧分别开设有第二凹槽和第三凹槽，用于放置所述进水管或支撑杆；
在测试时，若所述进水管与支撑杆分别放置于第一凹槽与第二凹槽内，此时主板呈正向固定于所述支撑架上；则翻转所述主板，使得进水管保持在第一凹槽内，所述支撑杆移动并放置于所述第三凹槽内，此时主板呈反向固定于所述支撑架上。
优选地，翻转所述主板，使所述主板由正向转换为反向，所述进水管在所述第一凹槽内转动。
优选地，所述电气模块，包括：
功率端部，设置在所述主板上，用于通过铜排与所述测试区内的待测件连通；
信号端部，设置在所述主板上，用于通过信号线与所述测试区内的待测件连通。
优选地，所述功率端部设置在所述支撑杆与所述进水管之间的主板侧壁上；
所述信号端部设置于所述主板上靠近所述进水部一端。
优选地，所述底板的长度不低于所述主板的长度的两倍。
优选地，所述待测件与所述进水部和所述出水部之间均通过密封接口连接。
本发明还提供一种功率模块的测试装置的应用方法，应用上述的测试装置，包括以下：
将主板呈正向/反向放置于支撑架上；
将支撑架置于测试台上；
将待测件置于主板的测试区，使用螺丝固定；
连通电气模块，建立电气回路；
连通待测件与水道，使得冷却水依次从进水管、进水部进入到测试部，并从出水部流出，建立水道回路；
操作测试台进行测试，经过预设测试时长后，发出旋转信号，翻转主板，使得主板由正向/反向转换为反向/正向置于支撑架上；
继续进行测试，直至测试完成。
优选地，所述翻转主板，包括：
所述进水管在所述第一凹槽内转动，所述支撑杆由第二凹槽移动至第三凹槽，或由第三凹槽移动至第二凹槽。
优选地，所述连通电气模块，建立电气回路，包括以下：
通过铜排将待测件与功率端部连接，且由螺丝固定；
通过信号线将待测件与信号端部连接。
优选地，所述连通待测件与水道，包括：
采用密封接口连接待测件与进水部和出水部。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
本方案中待测件固定于主板上，通过设置在主板上的进水管与支撑杆形成支点，置于支撑架上的第一凹槽、第二凹槽或第三凹槽内，可以选择相对支撑架正置或倒置，并由支撑架与测试台配合实现待测件的正置测试或倒置测试，且可灵活调整，无需将整个装置拆卸即可实现待侧件由正置转换成倒置或由倒置转换成正置，解决现有的功率模块测试过程中无法实现除正置外的其他放置模式，而无法满足使用需求的问题。
附图说明
图1为本发明所述一种功率模块的测试装置及应用方法实施例一和实施例二的装置结构示意图；
图2为本发明所述一种功率模块的测试装置及应用方法实施例一和实施例二的装置中用于体现水道回路结构示意图；
图3为本发明所述一种功率模块的测试装置及应用方法实施例一和实施例二的装置中用支撑架的结构示意图；
图4为本发明所述一种功率模块的测试装置及应用方法实施例一和实施例二的装置中用于体现支撑架与主板位置关系的结构示意图。
附图标记：0-待测件；1-主板；11-进水部；111-进水管；112-支撑杆；12-出水部；13-测试区；14-功率端部；15-信号端部；2-支撑架；21-底板；22-支撑板；221-第一凹槽；222-第二凹槽；223-第三凹槽。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
实施例一：本实施例提供一种功率模块的测试装置，参考图1-图4，包括以下：
主板，设置有用于固定放置待测件的测试区，具体的，所述测试区沿着所述主板长度方向设置，且在测试区内可同步放置多个待测件进行测试；
进水部和出水部，均与所述测试区连通并延伸出所述主板，用于形成依次连通所述进水部、所述测试区、所述出水部的水道，用于在测试过程使得冷却水由水道贯穿待测件，实现待测件的降温过程。
电气模块，用于构建所述待测件测试的电气回路；在一个优选的实施方式中，所述电气模块，包括：功率端部，设置在所述主板上，用于通过铜排与所述测试区内的待测件连通；信号端部，设置在所述主板上，用于通过信号线与所述测试区内的待测件连通。更进一步具体的，功率端部和信号端部分别设置为功率端子和信号端子，作为功率输出接口和信号输出接口。
还包括支撑架，用于承载所述主板，并用于放置于测试台上，与测试台配合，实现对待测件的测试，所述支撑架包括底板以及设置在所述底板两侧的支撑板；所述主板置于该支撑架的底板上，且主板可以相对支撑架进行翻转，区别于现有技术中待测器散热器面朝下、上盖板面朝上，不支持其他放置模式，由此本实施方式下，在测试过程中主板相对支撑板可以是正向放置也可以是反向放置，由此解决现有的循环测试过程中待测件只能正向放置而无法适用应用场景的问题。
具体的，为了实现上述主板与支撑架的相对位置的固定或翻转，所述进水部延伸出所述主板两侧，且分别连通有垂直设置在主板侧壁上的进水管；所述主板在远离所述进水部一端两侧，设有与所述进水管平行设置的支撑杆，用于与所述进水管配合，使得所述主板固定于所述支撑架上；该进水管与支撑杆形成分布于主板四周的四个支点。所述支撑板上开设有第一凹槽，用于放置所述进水管；在所述第一凹槽两侧分别开设有第二凹槽和第三凹槽，用于放置所述进水管或支撑杆。
在测试时，若所述进水管与支撑杆分别放置于第一凹槽与第二凹槽内，此时主板呈正向固定于所述支撑架上；则翻转所述主板，使得进水管保持在第一凹槽内，所述支撑杆移动并放置于所述第三凹槽内，此时主板呈反向固定于所述支撑架上，也可将进水管与支撑杆以正向或反向直接任意放置于相邻的第一凹槽与第二凹槽或第一凹槽与第三凹槽内(具体的，可以是进水管放置于第二凹槽、支撑杆放置于第三凹槽)进行测试，当主板呈正向/反向开始测试，在预设测试时长到达后，完成测试，还可选择性的在一个测试过程完成后，再将主板由正向/反向固定于支撑架调整为反向/正向，由此使得待测件可处于正置或倒置的位置下进行多次测试。
在上述实施方式中，当测试过程中需要将主板由正向转换为反向时，可以手动将主板向远离底板的方向移动，使得进水管与支撑杆分别移出第一凹槽和第二凹槽，然后再将主板向第三凹槽方向移动，使得进水管与支撑杆移动至第一凹槽与第三凹槽内，。但是考虑到进水管需要形成进水通道的特殊性，在一个较佳的实施方式中，可以手动或借助驱动装置，翻转所述主板，使所述主板由正向转换为反向，具体的，使得进水管在所述第一凹槽内转动，在主板由正向翻转至反向的过程中，进水管不会移出第一凹槽内，而是在第一凹槽内旋转，而支撑杆绕着进水管所在直线为中心轴转动，由第二凹槽移动至第三凹槽，或由第三凹槽移动至第二凹槽。由此，可以减少进水管位置的移动，使得在测试过程中进水管位置保持不变，移动支撑杆即可改变主板正置或倒置，可以方便测试过程中待测件位置正置或倒置的改变，减少测试过程中移动进水管造成的不便。
在一个较佳的实施方式中，为了实现上述进水管位置固定而支撑杆由第二凹槽移动至第三凹槽，或由第三凹槽移动至第二凹槽的旋转过程，所述底板的长度不低于所述主板的长度的两倍，使得在主板旋转过程下始终位于支撑架上。
在一个较佳的实施方式中，所述功率端部设置在所述支撑杆与所述进水管之间的主板侧壁上；功率端部用于传输高压/大电流信号，主板上可设有用于放置功率端部的放置槽，功率端部可部分延伸出放置槽，以满足使用需求，但优选延伸出的部分不超出主板置于支撑架时与第一凹槽之间的距离，减少主板置于支撑架时功率端部延伸出的部分造成的阻碍，或与支撑板侧壁接触造成的损坏。所述信号端部设置于所述主板上靠近所述进水部一端，信号端部用于传输低压/小电流信号，具体的，所述信号端部沿主板宽度方向布置，且设置在主板上测试区所在的一侧面上，即上述功率端部与信号端部位于主板的两个侧面上，两者互相不干扰。
在一个较佳的实施方式中，如上所述，无论是主板正置或倒置时的测试过程，均需要给待测件施加一定的电流使器件升温，测试区放置待测件1-待测件N，热交换机、水冷机分别用于加热和冷却，设置回路1、回路2、回路3分别控制高压/大电流信号(功率端部)、低压/小电流信号(信号端部)、水道回路，因此，所述待测件与所述进水部和所述出水部之间均通过密封接口(图中未示出)连接，由此避免在测试过程中冷却水从待测件与水道之间的接口溢出，从而影响测试过程的进行，减少冷却水溢出导致的安全问题。
在本实施方式中，主板上通过进水管与支撑杆形成分布于主板四周的支点，将主板通过第一凹槽、第二凹槽或第三凹槽固定于支撑架上，进水管置于第一凹槽内，支撑杆置于第二凹槽或第三凹槽内，使得主板正向或反向地置于支撑架上，由此实现待测件正置或倒置的测试，克服现有技术中待测件只能正置测试，使用场景受限的问题，且可灵活调整，无需将整个装置拆卸，可在测试过程中实现待侧件由正置转换成倒置，或由倒置转换成正置，优选将进水管位置固定，转动主板即可进行调整，操作简便且安全。
实施例二：本实施方式提供一种功率模块的测试装置的应用方法，采用实施例一所述的功率模块的测试装置，包括以下步骤：
S100：将主板呈正向/反向放置于支撑架上；
具体的，进水管置于第一凹槽内，支撑杆置于第二凹槽或第三凹槽内，在上述步骤中，支撑杆置于第二凹槽或第三凹槽时对应主板位于正向(正置)或反向(倒置)，即，既可以实现待测件正置的测试也可以实现待测件倒置的测试，解决现有技术中只能将待测件正置而导致适用场景较少的问题。
S200：将支撑架置于测试台上；
在此过程中，支撑架置于测试台上用于测试准备。
S300：将待测件置于主板的测试区，使用螺丝固定；
在后续步骤中，若要调整主板的正置或倒置，翻转待测件，重新使用螺丝固定即可，除了螺丝外，现有其他可用于将待测件固定在主板的测试区的其他固定元件(如插销)也可设置于此。
S400：连通电气模块，建立电气回路；
具体的，所述连通电气模块，建立电气回路，包括以下：
通过铜排将待测件与功率端部连接，且由螺丝固定；通过信号线将待测件与信号端部连接。如实施例一所述，功率端部设置在主板侧壁上，利用铜排插入实现功率端部待测件的连接，信号端部设置在测试区所在的平面上，由通过信号线连接至待测件，通过该电气回路实现控制与采集，以实现精密数字和模拟技术控制。
S500：连通待测件与水道，使得冷却水依次从进水管、进水部进入到测试部，并从出水部流出，建立水道回路；
具体的，所述连通待测件与水道，还包括：采用密封接口连接待测件与进水部和出水部，以减少待测件与水道之间的间隙，以避免冷却水从待测件与进水部或出水部的连接处溢出，一方面影响冷却水的冷却效果，另一方面产生安全性的问题。
S600：操作测试台进行测试，经过预设测试时长后，发出旋转信号，翻转主板，使得主板由正向/反向转换为反向/正向置于支撑架上，
在上述步骤中，在测试过程中，给待测件施加加热电流使待测件结温在规定的时间内达到规定的上限值，结束加热；通冷却水，使待测件结温在规定的时间内冷却到不高于规定的下限值，完成一个循环；如此反复，完成规定的循环次数，因此每一循环过程对应一预设测试时长，在每一循环测试过程中均可调整主板由正置转为倒置，或由倒置转为正置。由测试台提供温度采集和显示，以实时监控待测件温度。
更为具体的，在循环测试过程调整主板时，翻转主板包括：进水管在所述第一凹槽内转动，支撑杆由第二凹槽移动至第三凹槽，或由第三凹槽移动至第二凹槽，即，使得主板绕进水管所在直线为中心轴旋转，进水管仅在第一凹槽内转动，在调整主板位置时保持进水管处于第一凹槽内，减少进水管移动造成的不便，以及冷却水溢出的风险。
S700：继续进行测试，直至测试完成。
在本实施方式中，在测试过程中可以将主板上的进水管置于第一凹槽内，支撑杆置于第二凹槽内，使得主板正向置于支撑架上，并通过支撑架与测试配合，实现待测件正置下的测试，也可将支撑杆置于第三凹槽内，使得主板反向置于支撑架上(倒置)，实现待测件倒置下的测试，以满足不同使用场景的需求，克服现有待测件仅能正置测试，而无法提供待测件位于其他位置下进行测试的问题，增加测试场景的适用范围。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种功率模块的测试装置，其特征在于，包括：
主板，设置有用于固定放置待测件的测试区；
进水部和出水部，均与所述测试区连通并延伸出所述主板，用于形成依次连通所述进水部、所述测试区、所述出水部的水道；
电气模块，用于构建所述待测件测试的电气回路；
还包括支撑架，用于承载所述主板，并与测试台配合；
所述进水部延伸出所述主板两侧，且分别连通有垂直设置在主板侧壁上的进水管；
所述主板在远离所述进水部一端两侧，设有与所述进水管平行设置的支撑杆，用于与所述进水管配合，使得所述主板固定于所述支撑架上；
所述支撑架包括底板以及设置在所述底板两侧的支撑板；
所述支撑板上开设有第一凹槽，在所述第一凹槽两侧分别开设有第二凹槽和第三凹槽，用于放置所述进水管或支撑杆；
在测试时，若所述进水管与支撑杆分别放置于第一凹槽与第二凹槽内，此时主板呈正向固定于所述支撑架上；则翻转所述主板，使得进水管保持在第一凹槽内，所述支撑杆移动并放置于所述第三凹槽内，此时主板呈反向固定于所述支撑架上。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：
翻转所述主板，使所述主板由正向转换为反向，所述进水管在所述第一凹槽内转动。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：
所述电气模块，包括：
功率端部，设置在所述主板上，用于通过铜排与所述测试区内的待测件连通；
信号端部，设置在所述主板上，用于通过信号线与所述测试区内的待测件连通。
4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于：
所述功率端部设置在所述支撑杆与所述进水管之间的主板侧壁上；
所述信号端部设置于所述主板上靠近所述进水部一端。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：
所述底板的长度不低于所述主板的长度的两倍。
6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：
所述待测件与所述进水部和所述出水部之间均通过密封接口连接。
7.一种功率模块的测试装置的应用方法，其特征在于，应用上述权利要求1-6中任一所述的测试装置，包括以下：
将主板呈正向/反向放置于支撑架上；
将支撑架置于测试台上；
将待测件置于主板的测试区，使用螺丝固定；
连通电气模块，建立电气回路；
连通待测件与水道，使得冷却水依次从进水管、进水部进入到测试部，并从出水部流出，建立水道回路；
操作测试台进行测试，经过预设测试时长后，发出旋转信号，翻转主板，使得主板由正向/反向转换为反向/正向置于支撑架上；
继续进行测试，直至测试完成。
8.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述翻转主板，包括：
所述进水管在所述第一凹槽内转动；所述支撑杆由第二凹槽移动至第三凹槽，或由第三凹槽移动至第二凹槽时。
9.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述连通电气模块，建立电气回路，包括以下：
通过铜排将待测件与功率端部连接，且由螺丝固定；
通过信号线将待测件与信号端部连接。
10.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述连通待测件与水道，包括：
采用密封接口连接待测件与进水部和出水部。
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