CN201845025U - 一种优化设计的功率模块测试夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种优化设计的功率模块测试夹具，它包括基板、大电流探针和功率回路，基板的边侧设有功率接线插头，基板的背面设有信号端子，大电流探针设于基板的正面，基板上固定有层叠母线排，层叠母线排上刻蚀有功率回路。本实用新型适用于对功率模块的测试。

Description

一种优化设计的功率模块测试夹具

技术领域

本实用新型属于半导体功率模块的测试领域，具体是一种优化设计的功率模块测试夹具。

背景技术

功率半导体模块目前已经越来越多的运用在各种场合，例如：工业用变频器，焊机电源，机车牵引，风力发电等各种场合。

大功率模块的研发和使用对测试结果的要求也越来越高，如被测器件测试不当，就可能会因为过压而损坏。这是因为功率器件开关动作时的电压电流应力和主回路中的寄生电感有着非常大的关系。在功率模块处于一定的di/dt时，产生的电压尖峰是与寄生电感大小成比例的。如图(1)所示，当器件进行关断时，外部导体寄生电感L_S产生一个感应电压V_L，可用如下公式所示：

V_L＝Ls·di/dt

这个电压V_L会叠加在母线电压V_dc上形成峰值电压V_CEM，如果峰值电压V_CEM超过了器件的击穿电压BV_ces，被测器件就可能会因为过压而损坏。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种优化设计的功率模块测试夹具，用于对功率模块的低电感测试，特别是用来对半桥的电路拓扑结构的器件进行测试。

本实用新型要解决的是现有测试夹具的电感对于测试的影响和因测试不当导致过压而损坏被测器件的问题。

本实用新型所述的技术方案是：

它包括基板、大电流探针和功率回路，基板的边侧设有功率接线插头，基板的背面设有信号端子，大电流探针设于基板的正面，基板上固定有层叠母线排，层叠母线排上刻蚀有功率回路。

所述的基板用强度高且绝缘性好的材料制成。大电流探针与叠母线排连接。功率接线插头纤焊在叠母线排上，信号端子通过双绞线焊接在探针接触组件上。层叠母线排选用印刷电路板(PCB板)作母线板。

本实用新型的优点是：本实用新型通过最优化的设计结构来减少测试夹夹具在测试回路中的寄生电感并增加直流母线间的寄生电容，降低了关断时电流变化率在寄生电感上产生的电压，达到吸收电压过冲的作用，减小了器件因为电压击穿的概率，防止被测器件因为过压而损坏，提高了测试的可靠性和准确性。

附图说明

图1是功率器件关断测试电路原理图。

图2是半桥结构的功率器件电路原理图。

图3是本实用新型功率回路上管集电极部分PCB图。

图4是本实用新型功率回路上管发射极(下管集电极)部分PCB图。

图5是本实用新型功率回路下管集电极部分PCB图。

图6是本实用新型功率回路与待测器件连接示意图。

图7是层叠母线减少寄生电感示意图。

图8是本实用新型测试时的示意图。

图9是信号端子用双绞线的接法示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一点的说明。

如图所示，本实用新型包括基板3、大电流探针2和功率回路4，基板3的边侧设有功率接线插头5，基板3的背面设有信号端子6，大电流探针2设于基板3的正面，基板3上固定有层叠母线排，层叠母线排上刻蚀有功率回路4。

所述的基板3用强度高且绝缘性好的材料制成。如厚度为10mm的FR4材料。保证机械支撑件良好的机械强度和绝缘性能。

大电流探针2与叠母线排连接。功率接线插头5纤焊在叠母线排上，信号端子6通过双绞线焊接在探针接触组件上。层叠母线排选用印刷电路板(PCB)作母线板。PCB也可用IMS或者DCB中的一种代替。

本实用新型所述的功率回路4在层叠母线上排刻蚀出来，且保证各个极性的形状相似，并将三个极性的母线板固定在支撑部分上。

所述的母线排之间增加了一层介电常数较大的材料来增加母线排之间的电容。其依据是如下的电容公式：

$C=\mathrm{\ϵ}\frac{S}{d}$

要增加电容C的值，在S面积一定的情况下，只有增加母线排之间材料的介电常数和减小母线排之间距离。

在将大电流探针2焊接在层叠母线排上时，要注意避免虚焊，并且要保证大电流探针2的行程，使得测试时探针的行程为最大行程的2/3。所述的大电流探针2为弹簧探针。

信号端子6通过双绞线直接焊接在大电流探针2上后用定位片固定基板3上。

本实用新型所述的功率回路4有三个端子引出，分别为上管的集电极的3号功率端子C1，上管的发射极以及下管的集电极1号功率端子E1/C2，下管的集电极的2号功率端子E2。对应该3个功率端子，本实用新型用两片PCB板的三个面作为直流母线与该三个功率端子连接，信号端子6与直流母线连接后单独引出。

测试时，本实用新型和被测试功率模块1之间用大电流探针2连接，这样简化了连接的过程。同时由于大电流探针2有一定的行程，以及大电流探针2和被测功率模块1的接触面特殊的梅花状的设计增加了测试的可靠性。

本实用新型的三个极性相连的铜层的面积和形状大致相同(见图3～图5)。测试时电流只流经其中两个面(见图7)，并且电流方向相反，所以两者产生的磁场将抵消。理论上当两者的面积和形状相同时，产生的电感为零，实际上产生的电感不会为零，但量级很小可以忽略，所以本实用新型的测试夹具的功率引出方式对功率模块1关断瞬间的电压过冲没有影响。

Claims (5)

1.一种优化设计的功率模块测试夹具，包括基板、大电流探针和功率回路，其特征是基板的边侧设有功率接线插头，基板的背面设有信号端子，大电流探针设于基板的正面，基板上固定有层叠母线排，层叠母线排上刻蚀有功率回路。

2.根据权利要求1所述的一种优化设计的功率模块测试夹具，其特征在于基板用强度高且绝缘性好的材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种优化设计的功率模块测试夹具，其特征在于大电流探针与叠母线排连接。

4.根据权利要求1所述的一种优化设计的功率模块测试夹具，其特征在于功率接线插头纤焊在叠母线排上，信号端子通过双绞线焊接在探针接触组件上。

5.根据权利要求1所述的一种优化设计的功率模块测试夹具，其特征在于层叠母线排选用印刷电路板作母线板。

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