CN116148631A - 碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其包括一基板，基板上设置有通孔以及两个活动板，活动板包括第一端和第二端，两活动板中的至少一者的第二端与基板可移动式连接，第一端的靠近通孔的一侧连接有可导电的压板，基板的下方相对设置有两绝缘支座，两绝缘支座分别通过轴向位移调节机构与相应侧的活动板的第一端连接，轴向位移调节机构用于调节绝缘支座与活动板之间的距离；两绝缘支座的相对的一端分别设置有支撑台，压板上设置有朝向支撑台延伸的压合部；本发明上述辅助夹具，既保证了碳化硅功率芯片在进行抗辐照测试时的稳定性，又方便更换待测芯片，大幅缩短了更换芯片的时间，从而提升了芯片抗辐照测试的效率。

Description

碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具

技术领域

本发明涉及芯片测试辅助器件技术领域，尤其涉及一种碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具。

背景技术

一些碳化硅功率芯片，如基于宽禁带半导体SiC材料的功率器件(如SiC基二极管、SiC基MOSFET管等)，具有耐高压、耐高温、高效率、高频率等优异的物理和化学特性，但将其应用在宇航设备上时，还要求其能经受空间高能粒子辐照冲击，因此，还要对这类芯片进行辐照实验，以检测芯片的抗辐照能力。单(重)粒子辐照实验是地面模拟空间高能离子流辐射环境的一种重要试验手段，是SiC功率芯片抗辐照加固设计的重要检验方法，是新型SiC功率器件获得宇航质量等级认证前必需的一项评估依据。国家单粒子辐照实验室的大型高能粒子辐照试验装置是半导体功率芯片高能粒子辐照实验的官方检测装置，可为采用抗辐射加固技术的半导体功率芯片提供前期的测试评估，但受到开机时间和排程的影响，对于每一具有芯片抗辐照测试需求的用户来说，每年进行单粒子辐照实验的次数有限。

由于裸芯片的外形尺寸和电极尺寸都很小，应用国家高能粒子辐照试验装置或者高能激光模拟辐照试验装置进行芯片的辐照试验时，将裸芯片夹持固定和电极定位连接是后续试程的重要保障。而目前没有专用的辅助夹具，使得芯片的上下料工作比较繁琐，严重影响测试效率，从而不能最大化利用本就有限的抗辐照测试机会。

发明内容

本发明的目的是提供一种在碳化硅功率芯片抗辐照测试流程中可对不同尺寸的芯片进行夹持固定并提供快速更换待测芯片的碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具。

为了实现上述目的，本发明公开了一种碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其包括一基板，所述基板上设置有通孔，所述通孔具有沿其长度方向延伸的长轴线，所述基板上设置有两个分别位于所述通孔的相对两端的活动板，所述活动板包括位于所述通孔上方的第一端和与所述基板连接的第二端，两所述活动板中的至少一者的第二端与所述基板可移动式连接，以使得该活动板可沿所述长轴线移动，两所述活动板的第一端的靠近所述通孔的一侧连接有可导电的压板，所述基板的下方相对设置有两绝缘支座，两所述绝缘支座分别通过轴向位移调节机构与相应侧的所述活动板的第一端连接，所述轴向位移调节机构用于调节所述绝缘支座与所述活动板之间的距离；两所述绝缘支座的相对的一端分别设置有用于承托待测芯片边缘的支撑台，所述压板上设置有朝向所述支撑台延伸的压合部。

较佳地，所述轴向位移调节机构包括连接杆，所述连接杆穿过所述活动板的第一端以及所述通孔与所述绝缘支座连接，所述连接杆可相对所述活动板滑动，以带动所述绝缘支座靠近或远离所述活动板；所述连接杆位于所述活动板上方的一端设置有盖帽部。

较佳地，所述轴向位移调节机构还包括导向杆，所述导向杆的顶部与所述活动板的第一端连接，所述导向杆的底部穿过所述绝缘支座，所述导向杆用于限定所述绝缘支座的移动路径，所述导向杆的底部与所述绝缘支座之间设置有弹性件。

较佳地，所述支撑台凸出于所述绝缘支座，以使得所述支撑台与所述绝缘支座的端壁之间形成L形卡槽。

较佳地，所述绝缘支座的两端对称设置有所述支撑台，且，所述压板的两端分别弯折形成两所述压合部，两所述压合部分别贴附在所述绝缘支座的两端壁上。

较佳地，所述基板上设置有两限位板，两所述限位板分别位于两所述活动板的外侧，两所述限位板用于限定所述活动板的移动轨迹。

较佳地，所述限位板上还设置有距离度量标识。

较佳地，所述基板上还设置有探针安装座，所述探针安装座上安装有电极探针。

较佳地，所述探针安装座包括支撑螺杆、调节螺母以及紧固螺母；所述支撑螺杆的上端穿过所述基板而与所述调节螺母螺接，所述紧固螺母设置在所述支撑螺杆的下端，所述紧固螺母用于夹紧或释放所述电极探针的尾端。

较佳地，所述探针安装座还包括一卡板，所述卡板包括折弯连接的第一段和第二段，所述基板上设置有与所述卡板的第一段相适配的卡孔，所述支撑螺杆上还套设有压紧螺母和压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与所述基板抵接，所述压缩弹簧的另一端与所述压紧螺母抵接，所述压紧螺母位于所述压缩弹簧的底部与所述紧固螺母之间，所述压紧螺母用于将所述卡板的第二段固定在所述压紧螺母和所述紧固螺母之间。

与现有技术相比，本发明上述辅助夹具的有益技术效果有：

1、既保证了芯片在进行抗辐照测试时的稳定性，又方便更换待测芯片，大幅缩短了更换芯片的时间，从而提升了芯片抗辐照测试的效率，降低了时间成本；

2、两压板具有导电性能，可通过压合部直接与待测芯片的电极区抵接，从而在更换待测芯片时，避免了重复接线工作，进一步提升芯片测试效率。

3、探针安装座体积小、调节灵活，具有电极探针的长度、伸出方向以及高度等三个维度调节的优点，性价比高。

附图说明

图1为本发明实施例中辅助夹具的立体结构图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的侧视图。

图4为图1中两活动板与两绝缘支座之间的连接结构图。

图5为图4中单个活动板与绝缘支座之间的连接结构图。

图6为图1中基板的平面结构图。

图7为本发明实施例中芯片的背面的平面结构图。

图8为本发明实施例中芯片的正面的平面结构图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本实施例公开了一种碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，以与测试仪器配合使用，用于待测碳化硅功率芯片的夹持固定和电极连接，从而完成芯片的抗辐照测试。如图1至图6，该辅助夹具包括基板1，基板1上设置有长方形的通孔10，通孔10具有沿其长度方向延伸的长轴线(第一轴线L1)。基板1上设置有两个分别位于通孔10的相对两端的活动板2，活动板2包括位于通孔10上方的第一端20和位于基板1上方并与基板1连接的第二端21。其中，两活动板2中的至少一者的第二端21与基板1可移动式连接，以使得该活动板2可沿长轴线L1移动，从而调节两活动板2之间的相对距离。在本实施例中，两活动板2的第二端21均与基板1可移动式连接。具体地，活动板2的第二端21设置有滑轴22，基板1上设置有与滑轴22相适配的滑槽11，当推拉活动板2时，活动板2通过滑轴22沿滑槽11移动。另外，滑轴22上还可设置锁紧螺母，以将活动板2固定在目标位置。

两活动板2的第一端20的靠近通孔10的一侧连接有可导电的压板3，当活动板2移动时，带动其上的压板3同步移动。

基板1的下方相对设置有两绝缘支座4，两绝缘支座4分别通过轴向位移调节机构与相应侧的活动板2的第一端20连接，因此，当活动板2移动时，也同步带动与之连接的绝缘支座4移动。该轴向位移调节机构用于调节绝缘支座4与活动板2之间的距离。本实施例中，绝缘支座4可沿第二轴线L2靠近或远离活动板2，该第二轴线与L2第一轴线L1垂直。另外，两绝缘支座4的相对的一端分别设置有用于承托待测芯片M正面边缘的支撑台40，压板3上设置有向下弯折并朝向支撑台40延伸的压合部30，支撑台40的宽度以正好能托住芯片M，又不遮挡芯片M正面电极区为宜。

为便于说明上述辅助夹具的工作原理，首先对待测的芯片M的结构做一说明，如图7和图8，该芯片M为功率器件，包括基体M0，基体M0的背面两侧边缘有第一电极区M1，对应芯片M漏极。基体M0的正面有第二电极区M2和第三电极区M3，第二电极区M2对应芯片M源极，第三电极区M3对应芯片M栅极。基体M0的背面有辐照区M4，辐照区M4是基体M0的背面去除金属层后的碳化硅基体区域。本实施例中的基体M0呈薄片方形结构。

当通过该辅助夹具对芯片M进行辐照测试时，首先，根据当前待测芯片M的尺寸宽度调节两活动板2之间的相对距离，使得两绝缘支座4上的支撑台40之间的距离与芯片M的宽度相当。然后，通过轴向位移调节结构驱动绝缘支座4远离活动板2，从而打开支撑台40与压合部30之间的间隙，接着将芯片M放置在两支撑台40之间，然后，在轴向位移调节机构的作用下，两绝缘支座4向活动板2靠近，从而使得压板3的压合部30压接在芯片M的第一电极区M1，完成芯片M的上料工作。由此，既保证了芯片M在进行抗辐照测试时的稳定性，又方便更换待测芯片M，大幅缩短了更换芯片M的时间，从而提升了芯片M抗辐照测试的效率，降低了时间成本。另外，在开始测试前，只需完成一次接线工作，即将压板3与测试仪器上相应的输出端口连接，中间更换芯片M时，无须重复接线，从而进一步提升测试效率。

如图3至图5，轴向位移调节机构包括连接杆50，连接杆50穿过活动板2的第一端20以及通孔10与绝缘支座4连接，连接杆50可相对活动板2滑动，以带动绝缘支座4靠近或远离活动板2。本实施例中，通过操作连接杆50即可驱动绝缘支座4上下移动。为便于操作，连接杆50的位于活动板2上方的一端设置有盖帽部51。

进一步地，轴向位移调节机构还包括导向杆60，导向杆60的顶部与活动板2的第一端20连接，导向杆60的底部穿过绝缘支座4，导向杆60用于限定绝缘支座4的移动路径，导向杆60的底部与绝缘支座4之间设置有弹性件61。在本实施例中，当弹性件61处于自然伸长状态时，支撑台40与上方的压合部30抵接。当需要上料时，首先按压连接杆50上方的盖帽部51，带动绝缘支座4下移，使得支撑台40与压合部30分离，此时，弹性件61处于压缩状态。然后将待测芯片M放置在支撑台40上，接着撤去对盖帽部51的按压力，此时，在弹性件61的弹性恢复力下，绝缘支座4向活动板2方向移动，直至支撑台40上的芯片M与压合部30抵接。

另外，为避免芯片M在支撑台40上向一侧偏移，支撑台40与绝缘支座4的端壁之间形成L形卡槽41(如图5)。本实施例中，通过两绝缘支座4上的两L形卡槽41，为芯片M界定出一抽拉通道，方便上下料工作。

而且，由于芯片M尺寸较小，为了避免绝缘支座4在轴向调节过程中产生扭动和翘动而使芯片M脱落，如图4，绝缘支座4的两端对称设置有凸出的支撑台40，且，压板3的两端分别弯折形成两压合部30，使得压板3呈弓形结构，两压合部30分别贴附在绝缘支座4的两端壁上。在本实施例中，由于压板3固定在活动板2上，紧贴的金属压合部30限制了绝缘支座4的扭动和翘动，这样，轴向精确调节绝缘支座4与活动板2之间的距离时，使得两绝缘支座4可靠夹紧芯片M。

如图1、图2以及图6，基板1上设置有两限位板7，两限位板7分别位于两活动板2的外侧，两限位板7用于限定活动板2的移动轨迹，从而避免活动板2在沿第一轴线L1移动过程中发生偏移。进一步地，限位板7上还设置有距离度量标识。通过该距离度量标识，可精确调整两活动板2之间的距离。

如图1至图3，为方便实施芯片M源极和栅极的接线工作，基板1上还设置有探针安装座8，探针安装座8上安装有电极探针J。本实施例中，基板1上设置有两探针安装座8，两探针安装座8上分别安装一电极探针J，当将芯片M夹持在绝缘支座4上后，将两电极探针J分别抵压定位在芯片M的第二电极区(源极)M2和第三电极区(栅极)M3。

具体地，探针安装座8包括支撑螺杆80、调节螺母81以及紧固螺母82。支撑螺杆80的上端穿过基板1而与调节螺母81螺接，紧固螺母82设置在支撑螺杆80的下端，紧固螺母82用于夹紧或释放电极探针J的尾端。本实施例中，紧固螺母82设置有两个，分别为上螺母820和下螺母821，电极探针J被夹持在上螺母820和下螺母821之间。在本实施例中，上螺母820安装定位后固定不动，通过调整下螺母821即可实现对电极探针J的紧固和释放。通过旋转调节螺母81，可驱动支撑螺杆80上下移动，从而调整电极探针J的高度。

进一步地，如图1和图2，探针安装座8还包括一卡板83，卡板83包括折弯连接的第一段830和第二段831，基板1上设置有与卡板83的第一段830相适配的卡孔12，支撑螺杆80上还套设有压紧螺母84和压缩弹簧85，压缩弹簧85套设在支撑螺杆80上，压缩弹簧85的一端与基板1抵接，压缩弹簧85的另一端与压紧螺母84抵接，压紧螺母84位于压缩弹簧85的底部与上螺母820之间，压紧螺母84用于将卡板83的第二段831固定在压紧螺母84和上螺母820之间。在本实施中，卡板83的第一段830的上端位于基板1的卡孔12内可以上下滑动，但不能转动，卡板83的第二段831位于压紧螺母84和上螺母820之间，当电极探针J的方向调整到位后，拧紧压紧螺母84，从而将卡板83的第二段831与上螺母820和压紧螺母84固定在一起，由于卡板83的第一段830被基板上卡孔12所限定，从而避免支撑螺杆80转动，确保电极探针J的伸出方向。

如图1至图8，本发明上述实施例公开的辅助夹具的具体工作流程为：

S1：通过电缆连接线，将测试仪器的漏极电极信号通过锁定螺母连接到两压板3；

S2：通过电缆连接线，将测试仪器的源极和栅极电极信号通过锁定螺母连接到各自电极探针J；

S3：参考限位板7上设置的距离度量标识，推动调节两个活动板2，使得两个绝缘支座4端壁之间的距离为芯片M的宽度，然后通过锁紧螺母23(如图1)固定两个活动板2；

S4：同时按压两活动板2的第一端20上方的盖帽部51，使得两个绝缘支座4向下移动适当距离，空出芯片M放置空间；

S5：将芯片M背面对准辐照方向后放入两绝缘支座4的底部支撑台40上；

S6：松开盖帽部51，在弹性件61的弹性恢复力作用下，绝缘支座4上移，芯片M被支撑台40和压板3的压合部30夹持，同时完成测试仪器的漏极电极信号连通芯片M第一电极区M1；

S7：根据当前使用环境，调节两探针安装座8上的电极探针J，使得两电极探针J分别抵接芯片M的正面的第二电极区M2和第三电极区M3；

S8：将整个基板1正面朝上放在辐照设备测试台上，并将芯片M反面的辐照区域对准辐照装置的辐照方向，之后操作测试仪器和辐照装置开始辐照测试实验。

另外，在上述步骤S7中，对电极探针J的具体调节，又包括如下步骤：

S70：松开紧固螺母82的下螺母821，同时松开压紧螺母84，手动调节电极探针J的长度和方向，使电极探针J的尖端对准芯正面对应的第二电极区M2和第三电极区M3；

S71：锁紧紧固螺母82的下螺母821，以固定电极探针J的长度，同时锁紧压紧螺母84，以将卡板83的第二段831固定在探针安装座8上，避免探针安装座8整体转动而导致电极探针J的方向偏移；

S72：转动调节螺母81，以调整电极探针J的高度，使电极探针J的尖端抵住和压紧其对应的第二电极区M2和第三电极区M3。

通过上述辅助夹具，可以在一个芯片M测试完成后快速更换下一个芯片M进行测试，既保证了芯片M在测试过程中的稳定性、电极端子连接的可靠性，又缩短了更换芯片M的时间，加快了整体测试速度，提高了经济效益。另外，电极探针J可进行长度、角度和高度调节，使得电极探针J接触和压紧芯片M电极，稳定可靠。

以上所披露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其特征在于，包括一基板，所述基板上设置有通孔，所述通孔具有沿其长度方向延伸的长轴线，所述基板上设置有两个分别位于所述通孔的相对两端的活动板，所述活动板包括位于所述通孔上方的第一端和与所述基板连接的第二端，两所述活动板中的至少一者的第二端与所述基板可移动式连接，以使得该活动板可沿所述长轴线移动，两所述活动板的第一端的靠近所述通孔的一侧连接有可导电的压板，所述基板的下方相对设置有两绝缘支座，两所述绝缘支座分别通过轴向位移调节机构与相应侧的所述活动板的第一端连接，所述轴向位移调节机构用于调节所述绝缘支座与所述活动板之间的距离；两所述绝缘支座的相对的一端分别设置有用于承托待测芯片边缘的支撑台，所述压板上设置有朝向所述支撑台延伸的压合部。

2.根据权利要求1所述的碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其特征在于，所述轴向位移调节机构包括连接杆，所述连接杆穿过所述活动板的第一端以及所述通孔与所述绝缘支座连接，所述连接杆可相对所述活动板滑动，以带动所述绝缘支座靠近或远离所述活动板；所述连接杆位于所述活动板上方的一端设置有盖帽部。

3.根据权利要求2所述的碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其特征在于，所述轴向位移调节机构还包括导向杆，所述导向杆的顶部与所述活动板的第一端连接，所述导向杆的底部穿过所述绝缘支座，所述导向杆用于限定所述绝缘支座的移动路径，所述导向杆的底部与所述绝缘支座之间设置有弹性件。

4.根据权利要求1所述的碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其特征在于，所述支撑台凸出于所述绝缘支座，以使得所述支撑台与所述绝缘支座的端壁之间形成L形卡槽。

5.根据权利要求4所述的碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其特征在于，所述绝缘支座的两端对称设置有所述支撑台，且，所述压板的两端分别弯折形成两所述压合部，两所述压合部分别贴附在所述绝缘支座的两端壁上。

6.根据权利要求1所述的碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其特征在于，所述基板上设置有两限位板，两所述限位板分别位于两所述活动板的外侧，两所述限位板用于限定所述活动板的移动轨迹。

7.根据权利要求6所述的碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其特征在于，所述限位板上还设置有距离度量标识。

8.根据权利要求1所述的碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其特征在于，所述基板上还设置有探针安装座，所述探针安装座上安装有电极探针。

9.根据权利要求8所述的碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其特征在于，所述探针安装座包括支撑螺杆、调节螺母以及紧固螺母；所述支撑螺杆的上端穿过所述基板而与所述调节螺母螺接，所述紧固螺母设置在所述支撑螺杆的下端，所述紧固螺母用于夹紧或释放所述电极探针的尾端。

10.根据权利要求9所述的碳化硅功率芯片抗辐照测试辅助夹具，其特征在于，所述探针安装座还包括一卡板，所述卡板包括折弯连接的第一段和第二段，所述基板上设置有与所述卡板的第一段相适配的卡孔，所述支撑螺杆上还套设有压紧螺母和压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与所述基板抵接，所述压缩弹簧的另一端与所述压紧螺母抵接，所述压紧螺母位于所述压缩弹簧的底部与所述紧固螺母之间，所述压紧螺母用于将所述卡板的第二段固定在所述压紧螺母和所述紧固螺母之间。

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