一种功率半导体芯片测试单元制造技术

本实用新型专利技术提供了一种功率半导体芯片测试单元，所述测试单元包括集电极、被测芯片子模组、PCB板、固定框架和发射极；集电极和发射极的外部侧壁上分别设置有集电极限位凹槽和发射极限位凹槽，固定框架的内部侧壁上设置有限位凸台；集电极、被测芯片子模组、PCB板和发射极顺次叠放在固定框架内，且限位凸台嵌入在集电极限位凹槽和发射极限位凹槽内。与现有技术相比，本实用新型专利技术提供的一种功率半导体芯片测试单元，可以限制测试单元内各部件的纵向位移而只存在轴向位移，不仅利于对被测芯片子模组进行随时拆卸和压力加载，还能保证在多次测试过程测试单元内各部件的位置相对固定。

【技术实现步骤摘要】
一种功率半导体芯片测试单元
本技术涉及电力半导体器件封装测试
，具体涉及一种功率半导体芯片测试单元。
技术介绍
压接型大功率半导体器件，如压接型IGBT器件(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)，具有功率密度大、双面散热、易于串联以及可靠性高等优点，并己逐步应用于电力系统的高压直流输电、电力机车等高电压、大功率应用场合。随着智能电网的发展，尤其是未来全球能源互联网的构建，压接型大功率半导体器件在电网中的需求量将会越来越大，这也对压接型大功率半导体器件的性能和可靠性提出了严格地要求。压接型大功率半导体器件一般通过器件间的串联来提高工作电压、通过器件内部多芯片并联来提高单个器件的电流。图1为压接型大功率半导体器件的内部截面示意图，如图所示，压接型大功率半导体器件包括多个并联的子模组，各子模组分别由集电极侧钼片21、半导体芯片22、发射极侧钼片23、银垫片24直接接触组成，通过外部施加压力使各子模组的各构件之间保持良好地电气与机械接触。当测试压接型大功率半导体器件的半导体芯片22的性能，尤其是测试单个半导体芯片22的性能时，子模组中各个构件之间存在与压力、温度等因素有关的接触热阻和接触电阻会对测试结果产生一定的影响。同时，子模组的封装管壳一般采用冷压焊的方法密封，对大量半导体芯片22进行性能测试时，必须破坏封装管壳逐个测试，测试步骤复杂、工作量大，不利于对大批量压接型大功率半导体器件进行性能串联。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本技术提供了一种功率半导体芯片测试单元。本技术的技术方案是：所述测试单元包括集电极(1)、被测芯片子模组(2)、PCB板(3)、固定框架(4)和发射极(5)；所述集电极(1)和发射极(5)的外部侧壁上分别设置有集电极限位凹槽(11)和发射极限位凹槽(51)，所述固定框架(4)的内部侧壁上设置有限位凸台(42)；所述集电极(1)、被测芯片子模组(2)、PCB板(3)和发射极(5)顺次叠放在所述固定框架(4)内，且所述限位凸台(42)嵌入在所述集电极限位凹槽(11)和发射极限位凹槽(51)内。进一步地，本方面提供一个优选技术方案为：所述测试单元还包括散热器；所述散热器分别固定在所述集电极(1)的上表面和所述发射极(5)的下表面；所述集电极(1)的上表面设置有集电极定位凹槽(12)，用于嵌入所述散热器的定位销；所述发射极(5)的下表面设置有发射极定位凹槽(52)，用于嵌入所述散热器的定位销。进一步地，本方面提供一个优选技术方案为：所述被测芯片子模组(2)包括集电极侧钼片(21)、功率半导体芯片(22)、发射极侧钼片(23)、垫片(24)和塑料框架(25)；所述集电极侧钼片(21)、功率半导体芯片(22)、发射极侧钼片(23)和垫片(24)顺次叠放在所述塑料框架(25)内；所述集电极侧钼片(21)与所述集电极(1)直接接触，所述垫片(24)与所述发射极(5)直接接触。进一步地，本方面提供一个优选技术方案为：所述被测芯片子模组(2)还包括弹簧引针(26)；所述塑料框架(25)包括一个弹簧引针通道(27)；所述弹簧引针(26)设置在弹簧引针通道(27)内，弹簧引针(26)的一端与所述功率半导体芯片(22)的门极直接接触，另一端与所述PCB板(3)直接接触。进一步地，本方面提供一个优选技术方案为：所述PCB板(3)上焊接有一个引线端子(31)，所述固定框架(4)的侧壁上还设置有预留窗口(41)；所述引线端子(31)与所述预留窗口(41)相对应，所述被测芯片子模组(2)的驱动信号线通过所述预留窗口(41)与所述引线端子(31)连接。进一步地，本方面提供一个优选技术方案为：所述固定框架(4)为环氧树脂框架。与最接近的现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术提供的一种功率半导体芯片测试单元，通过设置集电极限位凹槽11、发射极限位凹槽51和限位凸台42，可以固定集电极1、被测芯片子模组2、PCB板3和发射极5，限制测试单元内各部件的纵向位移而只存在轴向位移，不仅利于对被测芯片子模组2进行随时拆卸和压力加载，还能保证在多次测试过程测试单元内各部件的位置相对固定。附图说明图1：压接型大功率半导体器件的内部截面示意图；图2：本技术实施例中一种功率半导体芯片测试单元的爆炸视图；图3：本技术实施例中一种功率半导体芯片测试单元的剖视图；图4：本技术实施例中半导体芯片子模组的爆炸视图；图5：本技术实施例中半导体芯片子模组断面视图；其中，1：集电极；11：集电极限位凹槽；12：集电极定位凹槽；2：半导体芯片子模组；21：集电极侧钼片；22：功率半导体芯片；23：发射极侧钼片；24：银垫片；25：塑料框架；26：弹簧引针；27：弹簧引针通道；3：PCB板；31：PCB板外部插口；4：固定框架；41：固定框架预留窗口；42：限位凸台；5：发射极；51：发射极限位凹槽；52：发射极定位凹槽；6：基座。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。下面结合附图，对本技术实施例提供的一种功率半导体芯片测试单元进行说明。图2为本技术实施例中一种功率半导体芯片测试单元的爆炸视图，图3为本技术实施例中一种功率半导体芯片测试单元的剖视图，如图所示，本实施例中功率半导体芯片测试单元包括集电极1、被测芯片子模组2、PCB板3、固定框架4和发射极5。其中，集电极1的外部侧壁上设置有集电极限位凹槽11。发射极5的外部侧壁上设置有发射极限位凹槽51。固定框架4的内部侧壁上设置有限位凸台42，本实施例中固定框架4可以采用环氧树脂框架。集电极1、被测芯片子模组2、PCB板3和发射极5顺次叠放在固定框架4内，且限位凸台42嵌入在集电极限位凹槽11和发射极限位凹槽51内。本实施例中通过设置集电极限位凹槽11、发射极限位凹槽51和限位凸台42，可以固定集电极1、被测芯片子模组2、PCB板3和发射极5，限制测试单元内各部件的纵向位移而只存在轴向位移，不仅利于对被测芯片子模组2进行随时拆卸和压力加载，还能保证在多次测试过程测试单元内各部件的位置相对固定。进一步地，本实施例中测试单元还可以包括下述结构。本实施例中测试单元还包括散热器，散热器分别固定在集电极1的上表面和发射极5的下表面。其中，集电极1的上表面设置有集电极定位凹槽12，用于嵌入散热器的定位销，从而固定散热器。发射极5的下表面设置有发射极定位凹槽52，用于嵌入散热器的定位销，从而固定散热器。本实施例中散热器可以对被测芯片子模组2进行散热，还可以向其发射极传导电流，向其集电极传导电流和传递压力。同时，通过控制散热器内冷却液的流通可以实现对被测芯片子模组2进行单面散热和双面散热，从而满足对被测半导体功率芯片的所有测试要求。本实施例中对被测半导体功率芯片的测试主要包括静态测试、动态测试、压力测试和可靠性测试，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体芯片测试单元，其特征在于，所述测试单元包括集电极(1)、被测芯片子模组(2)、PCB板(3)、固定框架(4)和发射极(5)；所述集电极(1)和发射极(5)的外部侧壁上分别设置有集电极限位凹槽(11)和发射极限位凹槽(51)，所述固定框架(4)的内部侧壁上设置有限位凸台(42)；所述集电极(1)、被测芯片子模组(2)、PCB板(3)和发射极(5)顺次叠放在所述固定框架(4)内，且所述限位凸台(42)嵌入在所述集电极限位凹槽(11)和发射极限位凹槽(51)内。

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体芯片测试单元，其特征在于，所述测试单元包括集电极(1)、被测芯片子模组(2)、PCB板(3)、固定框架(4)和发射极(5)；所述集电极(1)和发射极(5)的外部侧壁上分别设置有集电极限位凹槽(11)和发射极限位凹槽(51)，所述固定框架(4)的内部侧壁上设置有限位凸台(42)；所述集电极(1)、被测芯片子模组(2)、PCB板(3)和发射极(5)顺次叠放在所述固定框架(4)内，且所述限位凸台(42)嵌入在所述集电极限位凹槽(11)和发射极限位凹槽(51)内。2.如权利要求1所述的一种功率半导体芯片测试单元，其特征在于，所述测试单元还包括散热器；所述散热器分别固定在所述集电极(1)的上表面和所述发射极(5)的下表面；所述集电极(1)的上表面设置有集电极定位凹槽(12)，用于嵌入所述散热器的定位销；所述发射极(5)的下表面设置有发射极定位凹槽(52)，用于嵌入所述散热器的定位销。3.如权利要求1所述的一种功率半导体芯片测试单元，其特征在于，所述被测芯片子模组(2)包括集电极侧钼片(21)、功率半导体芯片(22)、发射极侧钼片(23...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓二平，李现兵，张朋，温家良，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国家电网公司，国网浙江省电力公司，华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京,11