CN115993513A - 一种压接型igbt模块高温反偏测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压接型IGBT模块高温反偏测试装置和测试方法。压接型IGBT模块高温反偏测试装置包括：支撑框架。上加热板，上加热板通过上压力组件连接于支撑框架。下加热板，下加热板通过下压力组件连接于支撑框架。控制单元，控制单元分别电连接上加热板和下加热板。控制单元适于控制上加热板和下加热板从两侧分别压接待测IGBT模块，并对待测IGBT模块加热或降温。且控制单元适于电连接待测IGBT模块。上加热板和下加热板均暴露于空气中。本发明的压接型IGBT模块高温反偏测试装置和测试方法使用加热板对待测IGBT模块直接加热，使得结温易于控制，可适用压接型IGBT模块的高温反偏测试。

Description

一种压接型IGBT模块高温反偏测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及功率器件测试领域，具体涉及压接型IGBT模块高温反偏测试装置及测试方法。

背景技术

国家标准IEC60747-9号标准中要求IGBT器件可靠性必测项之一——高温反偏(HTRB)试验，规定IGBT需要在最高工作结温下集射极承受80％额定电压1000小时。由于压接型IGBT模块并联芯片较多，在高温下漏电流很大，在3000A模块中会产生180W左右的损耗，目前常规高温反偏试验所使用的烘箱加热方式主要针对焊接型IGBT模块，但针对压接型IBGT模块，烘箱加热的方式难以在高温下控制IGBT模块的结温，可能会造成IGBT模块热烧毁。并且由于压接型IGBT模块具有上下两个并联的散热通道，封装的差异方式导致上下两面的热阻不相同，再加上模块本身的自发热，采用烘箱加热的方式进行测试，温度调节中IGBT模块的结温波动较大，容易影响实验结果。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种压接型IGBT模块高温反偏测试装置和测试方法，以解决烘箱加热的方式难以应用于压接型IGBT模块的高温反偏测试的问题。

本发明提供一种压接型IGBT模块高温反偏测试装置，包括：支撑框架。上加热板，上加热板通过上压力组件连接于支撑框架。下加热板，下加热板通过下压力组件连接于支撑框架。控制单元，控制单元分别电连接上加热板和下加热板。控制单元适于控制上加热板和下加热板从两侧分别压接待测IGBT模块，并对待测IGBT模块加热或降温。且控制单元适于电连接待测IGBT模块。上加热板和下加热板均暴露于空气中。

可选的，上压力组件包括压力传感器和弹簧机构；压力传感器电连接控制单元。下压力组件包括顶压机构和加压油缸；加压油缸电连接控制单元。

可选的，压接型IGBT模块高温反偏测试装置还包括：散热组件。散热组件包括多组散热翅片、多个散热风道壳和多个散热风机。多组散热翅片分别设置于上加热板的侧部或下加热板的侧部，并与上加热板或下加热板连接。多个散热风道壳分别设置于上加热板的侧部或下加热板的侧部，并分别与上加热板或下加热板连接，各个散热风道壳分别与上加热板的侧部或下加热板的侧部形成包围空间，分别将各组散热翅片容纳于其中。多个散热风机分别设置于各个散热风道壳，各散热风道壳至少设置有一个散热风机。各散热风机分别电连接控制单元。

可选的，散热翅片为四组，分别设置于上加热板的左右两侧和下加热板的左右两侧。散热风道壳为四个，分别各自包围容纳一组散热翅片。散热风机为四个，分别设置于四个散热风道壳，每一散热风道壳具有一个散热风机。

可选的，压接型IGBT模块高温反偏测试装置还包括：测温部件。测温部件设置于上加热板与下加热板之间。测温部件适于实时监测待测IGBT模块的温度。测温部件电连接控制单元。

可选的，测温部件为红外测温探头。

可选的，测温部件为两个，分别设置于上加热板的下侧和下加热板的上侧。

可选的，两个测温部件相对上加热板和下加热板之间的空间的中心呈对角设置。

可选的，压接型IGBT模块高温反偏测试装置还包括：上适配板，上适配板为导热平板，具有水平的下表面；上适配板设置于上加热板的下侧表面；下适配板，下适配板为导热平板，具有水平的上表面；下适配板设置于下加热板的上侧表面。

可选的，压接型IGBT模块高温反偏测试装置还包括：上绝缘隔热板，上绝缘隔热板设置于上加热板的上侧表面，并连接上压力组件。下绝缘隔热板，下绝缘隔热板设置于下加热板的下侧表面，并连接下压力组件。

本发明还提供一种压接型IGBT模块高温反偏测试方法，使用本发明的的压接型IGBT模块高温反偏测试装置对待测IGBT模块进行测试。通过控制单元控制上加热板和下加热板对待测IGBT模块加热或降温。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，可以通过上加热板和下加热板对待测IGBT模块进行加热或降温，同时可以通过上压力组件和下压力组件对待测IGBT模块施加压力，模拟压接环境，从而可以实现对压接型IGBT模块进行高温反偏测试的条件。同时上加热板和下加热板暴露于空气中，无需使用烘箱进行控温。而加热板相对于烘箱，温度分布更加均匀，对待测IGBT模块在测试中的结温更容易控制。

2.本发明的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，测试人员可通过电连接控制单元的压力传感器获得压力数据，以便于测试中的实施控制；通过弹簧机构从上方对待测IGBT模块施加压力，以提供测试的压力条件；通过下压力组件中的顶压机构和加压油缸，对待测IGBT模块实现支撑，同时以提供合适的测试压力条件。

3.本发明的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，通过散热组件的设置，可对加热板进行降温。具体的，设置在上加热板和下加热板侧部的多组散热翅片，可在尽量不影响加热板自身温度分布的前提下对上加热板和下加热板进行散热降温；通过散热风道壳和散热风机的设置，可通过风机控制加热板散热的速率，从而可以实现对加热板温度的稳定控制，使之稳定维持在合适的温度，或是以合适的速率升温或降温。

4.本发明的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，通过测温部件的设置，可对待测IGBT模块进行实时温度监控，以掌握实施数据，利于对测试条件的实时控制和调整。

5.本发明的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，将两个测温部件以上加热板和下加热板的中间空间的中心成对角设置，可同时监测待测压接IGBT模块的对角的温度数据，使得对实时温度的掌控更加全面具体，以利对测试条件的实时控制和调整。

6.本发明的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，通过上适配板和下适配板的设置，使得待测IGBT模块的上下侧各自受到的压力分布更加均匀。

7.本发明的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，通过上绝缘隔热板和下绝缘隔热板的设置，可将加热板与压力组件分隔开，避免压力组件长期受热加速疲劳损坏，同时加热板暴露在外的部分减小，也可有效降低测试人员操作时烫伤的几率。

8.本发明的压接型IGBT模块高温反偏测试的测试方法，通过使用本发明提供的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，可以通过上加热板和下加热板对待测IGBT模块进行加热或降温，同时可以通过上压力组件和下压力组件对待测IGBT模块施加压力，模拟压接环境，从而可以实现对压接型IGBT模块进行高温反偏测试的条件。同时上加热板和下加热板暴露于空气中，无需使用烘箱进行控温。而加热板相对于烘箱，温度分布更加均匀，对待测IGBT模块在测试中的结温更容易控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的压接型IGBT模块高温反偏测试装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例的压接型IGBT模块高温反偏测试装置的侧方向上的局部剖视结构示意图；

图3为发明一实施例的压接型IGBT模块高温反偏测试装置应用时部分组件的电路连接关系示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

参考图1-图3，本实施例提供一种压接型IGBT模块高温反偏测试装置，包括：

支撑框架1。

上加热板31。上加热板31通过上压力组件连接于支撑框架1。

下加热板32。下加热板32通过下压力组件连接于支撑框架1。

控制单元(图1和图2中未示出)，控制单元分别电连接上加热板31和下加热板32。

控制单元适于控制上加热板31和下加热板32从两侧分别压接待测IGBT模块2，并对待测IGBT模块2加热或降温。且控制单元适于电连接待测IGBT模块2。

其中，上加热板和下加热板均暴露于空气中。

本实施例的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，可以通过上加热板31和下加热板32对待测IGBT模块2进行加热或降温，同时可以通过上压力组件和下压力组件对待测IGBT模块2施加压力，模拟压接环境，从而可以实现对压接型IGBT模块2进行高温反偏测试的条件。同时上加热板31和下加热板32暴露于空气中，无需使用烘箱进行控温。而加热板相对于烘箱，温度分布更加均匀，对待测IGBT模块2在测试中的结温更容易控制。

具体的，上压力组件包括压力传感器42和弹簧机构41。压力传感器42电连接控制单元。下压力组件包括顶压机构51和加压油缸52。加压油缸52电连接控制单元。

本实施例的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，测试人员可通过电连接控制单元的压力传感器42获得压力数据，以便于测试中的实施控制；通过弹簧机构41从上方对待测IGBT模块2施加压力，以提供测试的压力条件；通过下压力组件中的顶压机构51和加压油缸52，对待测IGBT模块2实现支撑，同时以提供合适的测试压力条件。

进一步的，压接型IGBT模块高温反偏测试装置还包括散热组件6。散热组件6包括多组散热翅片62、多个散热风道壳63和多个散热风机61。

多组散热翅片62分别设置于上加热板31的侧部或下加热板32的侧部，并与上加热板31或下加热板32连接。

多个散热风道壳63分别设置于上加热板31的侧部或下加热板32的侧部，并分别与上加热板31或下加热板32连接。各个散热风道壳63分别与上加热板31的侧部或下加热板32的侧部形成包围空间，分别将各组散热翅片62容纳于其中。

多个散热风机61分别设置于各个散热风道壳63，各散热风道壳63至少设置有一个散热风机61。各散热风机61分别电连接控制单元。

具体的，在本实施例中，散热翅片62为四组，分别设置于上加热板31的左右两侧和下加热板32的左右两侧。散热风道壳63为四个，分别各自包围容纳一组散热翅片62。散热风机61为四个，分别设置于四个散热风道壳63，每一散热风道壳63具有一个散热风机61。

本实施例的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，通过散热组件6的设置，可对加热板进行降温。具体的，设置在上加热板31和下加热板32侧部的多组散热翅片62，可在尽量不影响加热板自身温度分布的前提下对上加热板31和下加热板32进行散热降温。通过散热风道壳63和散热风机61的设置，可通过风机控制加热板散热的速率，从而可以实现对加热板温度的稳定控制，使之稳定维持在合适的温度，或是以合适的速率升温或降温。

进一步的，压接型IGBT模块高温反偏测试装置还包括：测温部件7。测温部件7设置于上加热板31与下加热板32之间。测温部件7适于实时监测待测IGBT模块2的温度。测温部件7电连接控制单元。

具体的，在本实施例中，测温部件7为红外测温探头。

本实施例的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，通过测温部件7的设置，可对待测IGBT模块2进行实时温度监控，以掌握实施数据，利于对测试条件的实时控制和调整。

在本实施例中，测温部件7为两个，分别设置于上加热板31的下侧和下加热板32的上侧。

进一步的，两个测温部件7相对上加热板31和下加热板32之间的空间的中心呈对角设置(图1中一个位于右上角，另一个位于左下角)。

本实施例的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，将两个测温部件7以上加热板31和下加热板32的中间空间的中心成对角设置，可同时监测待测压接IGBT模块2的对角的温度数据，使得对实时温度的掌控更加全面具体，以利对测试条件的实时控制和调整。

在本实施例中，压接型IGBT模块高温反偏测试装置还包括：

上适配板91。上适配板91为导热平板，具有水平的下表面。上适配板91设置于上加热板31的下侧表面。

下适配板92。下适配板92为导热平板，具有水平的上表面。下适配板92设置于下加热板32的上侧表面。

本实施例的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，通过上适配板91和下适配板92的设置，使得待测IGBT模块2的上下侧各自受到的压力分布更加均匀。

在本实施例中，压接型IGBT模块高温反偏测试装置还包括：

上绝缘隔热板81。上绝缘隔热板81设置于上加热板31的上侧表面，并连接上压力组件。

下绝缘隔热板82。下绝缘隔热板82设置于下加热板32的下侧表面，并连接下压力组件。

本实施例的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，通过上绝缘隔热板81和下绝缘隔热板82的设置，可将加热板与压力组件分隔开，避免压力组件长期受热加速疲劳损坏，同时加热板暴露在外的部分减小，也可有效降低测试人员操作时烫伤的几率。

实施例2

本实施例提供一种压接型IGBT模块高温反偏测试的测试方法，使用如上述实施例1中的高温反偏测试装置。

在测试前，将压接型IGBT模块高温反偏测试装置各需要电控的模块部件与控制单元连接，控制单元接通外部供电电路，各部件之间的电路连接参考图3，并同时参考图1和图2。其中控制单元可包括测试及控制模块C1和温度闭环控制模块C2。上加热板31、下加热板32、两个散热风机61以及两个测温部件7分别电连接温度闭环控制模块C2，上压力组件、下压力组件以及待测IGBT模块分别电连接测试及控制模块。其中上加热板31和下加热板32指向待测IGBT模块的箭头表示对待测IGBT模块的温度控制，而非直接电连接。

包括以下步骤：

使用一半额定压力对待测IGBT模块进行压装。

将电压升至试验电压，并控制上加热板和下加热板至设定温度。

待温度稳定后，加压至额定压力。

之后进行测试数据的采样。

本实施例的压接型IGBT模块高温反偏测试的测试方法，通过使用本发明提供的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，可以通过上加热板和下加热板对待测IGBT模块进行加热或降温，同时可以通过上压力组件和下压力组件对待测IGBT模块施加压力，模拟压接环境，从而可以实现对压接型IGBT模块进行高温反偏测试的条件。同时上加热板和下加热板暴露于空气中，无需使用烘箱进行控温。而加热板相对于烘箱，温度分布更加均匀，对待测IGBT模块在测试中的结温更容易控制。此外，由于加热板方式加热多应用于焊接型IGBT模块，在焊接型IGBT模块的应用中，通常加热板采用固相同温度的加热方式，但对于压接型TGBT模块，由于需要多加热面同时进行加热，如多热源同时加热将导致温度升温较快控制难度较大。本实施例通过先采用试验电压，控制计算并设定调整上加热板和下加热板至设定温度，待温度稳定后再加压至额定压力，相比于直接采用固定温度加热，对待测IGBT模块在测试中的结温更容易控制。

本发明所公开的技术方案已通过实施例说明如上。相信本领域技术人员可通过上述实施例的说明了解本发明。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种压接型IGBT模块高温反偏测试装置，其特征在于，包括：

支撑框架；

上加热板，所述上加热板通过上压力组件连接于所述支撑框架；

下加热板，所述下加热板通过下压力组件连接于所述支撑框架；

控制单元，所述控制单元分别电连接所述上加热板和所述下加热板；

所述控制单元适于控制所述上加热板和所述下加热板从两侧分别压接待测IGBT模块，并对所述待测IGBT模块加热或降温；且所述控制单元适于电连接所述待测IGBT模块；

所述上加热板和所述下加热板均暴露于空气中。

2.根据权利要求1所述的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，其特征在于，

所述上压力组件包括压力传感器和弹簧机构；所述压力传感器电连接所述控制单元；

所述下压力组件包括顶压机构和加压油缸；所述加压油缸电连接所述控制单元。

3.根据权利要求2所述的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，其特征在于，还包括：

散热组件；

所述散热组件包括多组散热翅片、多个散热风道壳和多个散热风机；

所述多组散热翅片分别设置于所述上加热板的侧部或所述下加热板的侧部，并与所述上加热板或所述下加热板连接；

所述多个散热风道壳分别设置于所述上加热板的侧部或所述下加热板的侧部，并分别与所述上加热板或所述下加热板连接，各个散热风道壳分别与所述上加热板的侧部或所述下加热板的侧部形成包围空间，分别将各组所述散热翅片容纳于其中；

所述多个散热风机分别设置于各个所述散热风道壳，各所述散热风道壳至少设置有一个散热风机；各所述散热风机分别电连接所述控制单元。

4.根据权利要求3所述的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，其特征在于，

所述散热翅片为四组，分别设置于所述上加热板的左右两侧和所述下加热板的左右两侧；

所述散热风道壳为四个，分别各自包围容纳一组所述散热翅片；

所述散热风机为四个，分别设置于四个所述散热风道壳，每一所述散热风道壳具有一个散热风机。

5.根据权利要求3所述的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，其特征在于，还包括：

测温部件；

所述测温部件设置于所述上加热板与所述下加热板之间；所述测温部件适于实时监测所述待测IGBT模块的温度；所述测温部件电连接所述控制单元。

6.根据权利要求5所述的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，其特征在于，

所述测温部件为红外测温探头。

7.根据权利要求5所述的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，其特征在于，

所述测温部件为两个，分别设置于所述上加热板的下侧和所述下加热板的上侧。

8.根据权利要求7所述的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，其特征在于，

所述两个测温部件相对所述上加热板和所述下加热板之间的空间的中心呈对角设置。

9.根据权利要求3所述的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，其特征在于，还包括：

上适配板，所述上适配板为导热平板，具有水平的下表面；所述上适配板设置于所述上加热板的下侧表面；

下适配板，所述下适配板为导热平板，具有水平的上表面；所述下适配板设置于所述下加热板的上侧表面。

10.根据权利要求3所述的压接型IGBT模块高温反偏测试装置，其特征在于，还包括：

上绝缘隔热板，所述上绝缘隔热板设置于所述上加热板的上侧表面，并连接所述上压力组件；

下绝缘隔热板，所述下绝缘隔热板设置于所述下加热板的下侧表面，并连接所述下压力组件。

11.一种压接型IGBT模块高温反偏测试方法，其特征在于，使用如权利要求1-10中任一项所述的压接型IGBT模块高温反偏测试装置对待测IGBT模块进行测试；

通过所述控制单元控制所述上加热板和所述下加热板对所述待测IGBT模块加热或降温。

12.根据权利要求11的一种压接型IGBT模块高温反偏测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

使用一半额定压力对所述待测IGBT模块进行压装；

将电压升至试验电压，并控制上加热板和下加热板至设定温度；

待温度稳定后，加压至额定压力。

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