Способ контроля качества сборки модуля с силовым полупроводниковым прибором

Способ контроля качества сборки модуля с силовым полупроводниковым прибором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 падения 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1448313

А1!

511 4 6 01 R 31/26, 31/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4 155507/24-21 (22) 04. 1 2. 86 (46) 30, 12.88, Бюл. N - 48 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта, Производственное объединение "Таллинский элек гротехнический завод им. М.И. Калинина" и Рижский политехнический институт им. А.Я. Пельше (72) В.М. Антюхин, Г.В. Лаужа, В.Я. Узарс, В.П. Феоктистов, В.Н. Храмцов и О.Г. Чаусов (53) 62!.317.799(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1247798, кл. G 01 R 31/26, 1984 °

Зотов А.К. и др. Электрическая и тепловозная тяга. !985, N 5, с. 40. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СБОРКИ

МОДУЛЯ С СИЛОВЫМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ

ПРИБОРОМ, (57) 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 падения напряжения, счетно-решающий блок

9 и блок 12 программного управления.

Качество сборки определяют по критерию который представляет собой от1 ношение разности падения 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.

1448313

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике и может быть использовано для массового экспресс-контроля модулей с силовыми

5 полупроводниковыми приборами на заводе-изготовителе или в сфере эксплуатации.

Цель изобретения — повьппение достоверности контроля за счет оценки тепловых контактов сборки модуля.

На фиг. I изображена схема стенда массового контроля модулей, на фиг. 2 — диаграмма управления контролем, на фиг. 3 — диаграммы изме- !5 ,нения температуры полупроводниковой структуры в .процессе контроля.

Способ реализуется в схеме стенда (фиг. I), к которой подключают контролируемый модуль 1, т.е.. собст- 20 венно силовой полупроводник 1.1 с ох ладителями 1.2 и 1.3, а также с прижимным приспособлением и токоотводами. Собственно стенд содержит стаби.лизированный источник греющего тока

2, подключаемый к полупроводнику 1.1 через контактор 3 и быстроразъемные силовые клеммы 4 и 5.

Кроме того, к полупроводник-;- 1.! через слаботочные клеммы б и 7 подключен 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- 40 вибратор 1 О. Вход блока 8 соединен с выходом логического элемента ИЛИ

11, один из входов которого подключен к выходу 12.1 блока программного управления 12, выход 12.2 которого 45 соединен с входом 10.! одновибратора

10, выходы 12.3, 12.4 — с входами элемента ИЛИ ll, выход 12.5 — с входом блока 9.

Способ реализуется следующим образом.

После установки модуля 1 на стенде и присоединения клемм 4 — I про= изводят запуск блока 12, который автоматически включает блоки 8, 9 и 55 одновибратор 10 стенда в соответствии с диаграммой фиг ° 2, а именно в момент tö по выходу 12.1 генерируется импульс, который проходит через элемент 11 и запускает блок измерения 8, фиксирующий падение напряжения А U на структуре I A при токе I„значение А,11, в цифровой форме передается в блок 9; в момент t по выходу 12.2 генерируется импульс, который запускает одновибратор 0 и на время с включает контактор 3, ббеспечивая нагрев полупроводника I А током I èñточника 2, 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 4U,; следующий импульс блок 12 генерирует по выходу 12.4 в момент спустя фиксированный промежуток времени <. после окончания импульса с в, по этому импульсу блок 8 выполняет замер падения напряжения на структуре!<, д, последний импульс генерируется в момент запуская счетно-решающий блок 9, который вычисляет величину

3 — IhU - "-! (1)

Зта величина является показателем качества сборки модуля 1. Ее сравнивают с допусковым значением 3>,Д при

3 Здоп модуль браку т, а при Э-ЭА.. считают прошедшим испытания.

Для обоснования представительности величины Э на фиг. 3 рассмотрен процесс нагрева структуры импульсом тока I и ее последующее остывание, На фиг.3с< показан импульс Е„ длительностью, а на фиг. 3 — процесс изменения температуры О структуры при действии этого импульса и после него для "хорошего" и "плохого"модулей. В хорошем модуле полупроводник имеет низкое тепловое сопротивление

"корпус-охладитель" и хорошие тепловые контакты внутри полупроводникового прибора. Поэтому из-за хорошей отдачи тепла в.охладитель структура лх нагревается до температуры которая меньше, чем у плохого модуля, у которого из-за больших тепловых сопротивлений структура нагревает мо< кс.

При охлаждении.т.е. при t > t имеет место обратное соотношение: хороший модуль остывает быстрее, B плох хой - медленнее, так что (О -О,) >

>(0 — Й,). Следовательно, если взять

i 448313 соотношение изменений температуры при нагреве и остывании, то получим величину, которая более чувствительна к качеству сборки модуля, чем

5 каждая из рассматриваемых величин в отдельности.

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

На фиг. 3 6 показан в качестве примера процесс нагрева и охлаждения вентиля "В" с высоким падением напряжения на структуре и вентиля "Н" с низким падением напряжения. Процесс показан для случая одинаковых тепловых сопротивлений модуля !. Вен- 20 тиль "В" быстрее нагревается и после отключения его температура тоже падает быстрее. Экспоненты остывания имеют одинаковую постоянную времени и отличаются лишь начальными значе- 25 в н ниями gU u gU . При одинаковых тепловых характеристиках, т.е. оди11 11 иаковом качестве сборки модулей B и 11Н 1

Таким образом, обеспечивается стабильность метода независимо от электрических параметров структуры,т.е. независимо от 11 U . Важно также отметить, что выражение (1) дает один и тот же результат при подстановке в 40 него значений падения напряжения на структуре или же соответствующих им значений температуры структуры. Объясняя это тем, что коэффициент К температурной чувствительности напряже- 45 ния 5U стабилен в широком диапазоне температур для постоянного измерительного тока I> = const т.е. 5U =

= К О, 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), позволяет получить критерий 1Э" для контроля качества сборки модуля в от-,55 носительной (безразмерной) форме, причем величина "Э" мало зависит от разброса значений Ь У, В целях повышения чувствительности "Э" к температурному сопротивлению модуля следует правильно выбрать параметры и t, а также амплитуду I„. Параметры л Л и 1. должны быть равны постоянным времени нагрева — охлаждения полупроводника 1.1 (беэ охладителей 1.2, 1.3). Ток Т должен быть таким, чтобы обеспечивался максимально допустимый нагрев структуры за время . При этом обеспечивается быстрый и эффективный контроль модулей по крите рию "Э".

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ контроля качества сборки модуля с силовым полупроводниковым прибором, заключающийся в том, что измеряют падение напряжения на прямосмещенном 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 сравнивают его с допустыкым значеС нием, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет оценки качества тепловьм контактов сборки модуля, выдерживают полупроводниковый прибор обесточенным в течение .заданного интервала времени после окончания импульса нагревающего тока, измеряют падение напряжения на прямосмещенном переходе полупроводникового прибора по окончении заданного интервала времени выцержки,определяютинформативный параметрпо отношению разности значения падения напряжения на прямосмещенном переходе полупроводникового прибора по окончании импульса нагревающего тока и первоначального значения падения напряжения на прямосмещенном переходе к разности значений падения напряжения на прямосмещенном переходе по окончании импульса нагревающего тока и по окончании заданного интервала времени выдержки и по результату сравнения полученного информативного параметра судят о качестве сборки модуля с си— ловым полупроводниковым прибором.

1448313

1 б 4

Составитель В. Степанкин

Редактор М, Товтин Техред Л.Сердюкова Корректор B. Гирняк

Заказ б844/51 Тираж 7?2 Подписное

ВНИИПИ Государственного коьятета о изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д., 4/5 ааю ««««««евее«а««« «еееаеэ«вюе«ююю ««ю

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4