Способ контроля качества сборки модуля с силовым полупроводниковым прибором Советский патент 1988 года по МПК G01R31/28 G01R31/04 G01R31/26 

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике и может быть использовано для массового экспресс-контроля модулей с силовыми полупроводниковыми приборами на заводе-изготовителе или в сфере эксплуатации.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет оценки тепловых контактов сборки модуля.

На фиг. I изображена схема стенда массового контроля модулей на 1ФИГ. 2 - диаграмма управления контролем; на фиг. 3 - диаграммы изме- ;нения температуры полупроводниковой :структуры в .процессе контроля.

Способ реализуется в схеме стенда (фиг. 1), к которой подключают контролируемый модуль 1, т.е.. собст- венно силовой полупроводник 1.1 с охладителями 1.2 и 1.3, а также с при- .жимным приспособлением и токоотвода- ми. Собственно стенд содержит стаби лизированный источник греющего тока 2, подключаемый к полупроводнику I.1 через контактор 3 и быстроразъем- ные силовые клеммы 4 и 5.

Кроме того, к полупроводнику 1.1 через слаботочные клеммы 6 и 7 под- ключей блок 8 измерения падения на- пряжения на структуре полупроводника 1.1. В состав этого блока входят источник измерительного тока (около 0,5-0,8 А) и цифровой вольтметр, включенные по типовой схеме. Выход блока 8 соединен со счетно-решающим блоком 9.

Для управления контактором 3 предусмотрен стабилизированный одно- вибратор 10. Вход блока 8 соединен с выходом логического элемента ИЛИ 11, один из входов которого подключен к вьЕходу 12.1 блока программного управления 12, выход 12.2 которого соединен с входом 10. одновибратора 10, выходы 12.3, 12.4 - с входами элемента ВДИ I1, выход 12.5 - с входом блока 9.

Способ реализуется следующим об- разом.

После установки модуля 1 на стенде и присоединения клемм 4-1 про- изводят запуск блока 12, который автоматически включает блоки 8, 9 и Одновибратор 10 стенда в соответствии с диаграммой фиг. 2, а именно в момент t по выходу 12.1 генерируете импульс, который проходит через эле

мент 11 и запускает блок измерения 8, фиксирующий падение .напряжения Д U на структуре 1А при токе 1, , значение iUo, в цифровой форме передается в блок 9; в момент t по выходу 12.2 генерируется импульс, который запускает одновибратор 1 О и на время Год включает контактор 3, обеспечивая нагрев полупроводника 1 А током If. источника 2f сразу по окончании импульса нагрева и отключении контактора 3 блок 12 в момент t, генерирует импульс по выходу 12.3, который через элемент 11 запускает блок 8, выполняя замер падения напряжения ди, следующий импульс блок 12 генерирует по выходу 12.4 в момент t. спустя фиксированный промежуток времени ( после окончания импульса Г ; по этому импульсу блок 8 выполняет замер падения напряжения на структурейИ , последний импульс генерируется в момент t, запуская счетно-решающий блок 9, который вычисляет величину

Э I - АЦ°

&и, - UU,

(1)

Эта величина является показателем качества сборки модуля 1. Ее сравнивают с допусковым значением Эддп при Э Э. п модуль бракуют, а при

АОП

считают прошедши з испытания.

Для обоснования представительности величины Э на фиг. 3 рассмотрен процесс нагрева структуры импульсом тока IP и ее последующее остьшание. На фиг.За показан импульс Т,, длительностью С , а на фиг. 3 - процесс изменения температуры 0 структуры при действии этого импульса и после него для хорощего и плохого модулей. В хорощем модуле полупроводник имеет низкое тепловое сопротивление корпус-охладитель и хорошие тепловые контакты внутри полупроводникового прибора. Поэтому из-за хорошей отдачи тепла в .охладитель структура нагревается до температуры которая меньше, чем у плохого модуля у которого из-за больших тепловых сопротивлений структура нагревается до &МО(КС.

При охлаждении.т.е. при t t, имеет место обратное соотношение: хороший модуль остьшает быстрее, а плохой - медленнее, так что ( (,в 2 -Р). Следовательно, если вяят

3J4483I3

соотношение изменений температуры при нагреве и остьщании, то получим величину, которая более чувствительна к качеству сборки модуля, чем каждая из рассматриваемьк величин в отдельности.

Предлагаемый способ позволяет обойтись без стабилизации мощности в структуре. Нужна только стабилизация тока 1, что реализуется значительно более простыми средствами, чем стабилизация мощности.

На фиг. 3Е) показан в качестве примера процесс нагрева и охлаждения вентиля в с высоким падением напряжения на структуре и вентиля И с низким падением напряжения. Процесс показан для случая одинаковых тепловых сопротивлений модуля 1. Вентиль В быстрее нагревается и после отключения его температура тоже падает быстрее. Экспоненты остьшания имеют одинаковую постоянную времени начальными значе- , При одинаковых

разброса значений . В целях повышения чувствительности Э к температурному сопротивлению модуля слеов

дует правильно выбрать параметры Г и t, а также амплитуду 1. Параметры о ис должны быть равны постоянным времени нагрева - охлаждения полупроводника 1,1 (без охладителей 1.2,

10 1.3). Ток 1 должен быть таким, чтобы обеспечивался максимально допустимый нагрев структуры за время Гдд. При этом обеспечивается быстрый и эффективный контроль модулей по крите

15 рию Э,

Формула изобретения

20

и отличаются лишь

ИW

ниями &и , и uU,

25

Способ контроля качества сборки модуля с силовым полупроводниковым прибором, заключающийся в том, что измеряют падение напряжения на прямо- смещенном переходе полупроводникового прибора, пропускают через полупроводниковый прибор импульс нагревающего тока, измеряют падение напряжения на прямосмещенном переходе полу - проводникового прибора по окончании импульса тока, по полученным данным вычисляют информативный параметр и 30 сравнивают его с допустимым значением, отличающийся тем, что, с целью повьшения достоверности контроля за счет оценки качества тепловых контактов сборки модуля, вьщер- Таким образом, обеспечивается ста- 35 живают полупроводниковый прибор обес1

тепловых характеристиках, т.е. одинаковом качестве сборки модулей В и

Н

1ли

AUol

liu

- AUe l

luU - Nurr

(2)

точенным в течение заданного интервала времени после окончания импульса нагревающего тока, измеряют падение напряжения на прямосмещенном

бильность метода независимо от электрических параметров структуры,т.е. независимо от Д U. Важно также отметить , что выражение (1) дает один и . тот же результат при подстановке в него значений падения напряжения на структуре или же соответствующих им значений температуры структуры. Объясняя это тем, что коэффициент К температурной чувствительности напряжения iU стабилен в широком диапазоне температур для постоянного измерительного тока 1 const, т.е. iU Кб , причем К «2 мВ/град, (3), так что при подстановке (3) в (1) коэффициент К сокращается.

Таким образом, данный способ, реализуемый с помощью формулы (1), позточенным в течение заданного интервала времени после окончания импульса нагревающего тока, измеряют падение напряжения на прямосмещенном

40 переходе полупроводникового прибора по окончении заданного интервала вре мени вьщержки,определяют информативный параметр по отношению разности значения падения напряжения на прямо45 смещенном переходе полупроводникового прибора по окончании импульса нагревающего тока и первоначального значения падения напряжения на прямо смещенном переходе к разности значе50 НИИ падения напряжения на прямосмещенном переходе по окончании импульса нагревающего тока и по окончании заданного интервала времени вьщерж- ки и по результату сравнения полуволяет получить критерий Э для контроля качества сборки модуля в от- 5 ченного информативного параметра су- носительной (безразмерной) форме, Дят о качестве сборки модуля с си- причем величина Э мало зависит от ловым полупроводниковым прибором.

разброса значений . В целях повышения чувствительности Э к температурному сопротивлению модуля слеов

дует правильно выбрать параметры Г и t, а также амплитуду 1. Параметры о ис должны быть равны постоянным времени нагрева - охлаждения полупроводника 1,1 (без охладителей 1.2,

1.3). Ток 1 должен быть таким, чтобы обеспечивался максимально допустимый нагрев структуры за время Гдд. При этом обеспечивается быстрый и эффективный контроль модулей по крите

рию Э,

Формула изобретения

20

30 35

25

30 35

точенным в течение заданного интервала времени после окончания импульса нагревающего тока, измеряют падение напряжения на прямосмещенном

0 переходе полупроводникового прибора ; по окончении заданного интервала времени вьщержки,определяют информативный параметр по отношению разности значения падения напряжения на прямо5 смещенном переходе полупроводникового прибора по окончании импульса нагревающего тока и первоначального значения падения напряжения на прямо- смещенном переходе к разности значе0 НИИ падения напряжения на прямосмещенном переходе по окончании импульса нагревающего тока и по окончании заданного интервала времени вьщерж- ки и по результату сравнения полу5 ченного информативного параметра су- Дят о качестве сборки модуля с си- ловым полупроводниковым прибором.

tft fo

Фиг. г

Изобретение может быть использовано для массового экспресс-контроля модулей с силовыми полупроводниковыми приборами (ПП) таблеточного исполнения. Цель изобретения - повышение достоверности контроля модуля за счет оценки качества тепловых контактов сборки модуля. Способ реализуется путем нагрева силового полу-, проводника 1-1 импульсом тока от генератора 2 с замером падения напряжения на его структуре до импульса, после импульса и с задержкой времени после греющего импульса. Для этого предусмотрен блок 8 измерения паде- ния напряжения, счетно-решающий блок 9 и блок 12 «рограммного управления. Качество сборки определяют по критерию, который представляет собой отношение разности паде ния напряжения на прямосмещенном переходе ПП по окончении импульса нагревающего тока и первоначального падения напряжения на прямосмещенном переходе.к разности значений падения напряжения на прямосмещенном переходе по окончании импульса нагревающего тока и по окончании заданного интервала задержки. 3 ил. (Л 4&ь 4 00 СО 00

totjiz

Фие.д