Power Tester功率循環及熱測試平臺

 

一、產品概述

先進的測試理念：同一個測試平臺可以同時進行功率循環和熱測試，任何與老化降級相關的熱效應都可以在不移動待測器件的情況下通過結構函數在線監測，與傳統的老練設備相比更加節省時間，能獲得完整的失效數據。

先進的測試技術：熱測試設備T3Ster的熱瞬態測試技術及結構函數分析方法。

測試范圍廣：可測試MOSFET, IGBT以及二極管等器件。

簡單易用的觸摸屏界面：Power Tester 在功率循環測試期間能夠記錄包括電流、電壓、溫度、結構函數等信息在內的參數。

多種功率循環模式：Power Tester 包含了恒定時間Ton和Toff，恒定電流，恒定殼溫變化ΔTC，恒定結溫變化ΔTJ以及恒定功率變化ΔP等模式。

實時結構函數診斷：方便用戶快速地獲得循環過程中的缺陷，對應的循環數以及失效原因等。

無需功率循環后的實驗室檢測及破壞性失效分析：無需再使用傳統的x射線、超聲波或者其他的破壞性方法來進行失效分析。

測試操作簡便：用戶只需根據系統提示將器件對應管腳連接到設備，無需了解復雜的測試電路。

幫助用戶設計更加可靠的電子封裝產品：Power Tester提供的特性化測試數據，可以直接導出給熱仿真軟件FloTHERM，利用實測結果來實現模型自動校準功能，幫助用戶得到精確的，符合實際的仿真模型。

預估器件壽命：幫助用戶獲得功率電子器件在真實應用條件下的使用壽命。

 

二、產品信息

      

       PWT 1500A/1800A/3600A                        PWT 600A                        PWT2400A                                     

 

 

1、產品型號

型號	1500A 3C 12C	PWT 1800A 12C 12V	PWT 3600A 12C 6V	PWT 600A 16C 48V	2400A 16C12V
加熱通道數	3	3	3	2	4
最大輸出電流	500A * 3	600A *3	1200A *3	300A*2	600A*4
最大輸出電壓	8V	12V	6V	48V	12V
測試通道數	3/12(3*4)	12(3*4)	12(3*4)	16(2*8)	16(4*4)
測試電流源	3	3	3	2	4
外部PT100連接器	3	3	3	16	16
是否含有液冷板，流量控制器	是	是	是	否	否

PWT 1500 功率輸出模塊示例

 

2、測試模塊

熱瞬態測試通道	柵極電流I(g,off)監測通道
內置T3Ster技術，瞬態采樣率最快1μs， 可在功率循環期間定期生成結構函數	測試范圍：250 pA.. 100μA

 

3.溫度探測器

1、每塊液冷板的出水口和中心位置各有一個pt100探測器

2、額外預置了三個溫度傳感器接口，可利用其測試任意位置的溫度。用戶需自行提供傳感器，支持負溫度系數傳感器或熱電偶。

 

4、冷板

1）左板

      用于K-系數測試

      需要外部的溫控循環設備(推薦Julabo)

2）右板

      用于功率循環

      需要外部的冷水機或者循環水

      可配置冷卻液流量 (手動)

3）樣品固定夾具

      每塊冷板上配備有可移動的導軌，導軌上有壓緊桿。

       可以將器件固定在冷板上任意位置.

4）液體泄漏保護

       內嵌液體探測器，配備泄漏排水管

 5）通過T型閥門，支持第三方冷板

   

 

5、安全設計

1）一體化實驗箱設計

2）透明的Lexan保護罩方便目測，防止測試期間受外界干擾

3）自動探測保護罩是否打開大電流僅在保護罩關閉的情況下才允許開起防止被高溫金屬燙

4）煙霧探測器 系統將會緊急停止一旦探測到煙霧

5）液體泄漏探測器 系統將會緊急停止一旦探測到液體泄漏

6）系統狀態燈塔

7）緊急停止按鈕

 

6、計算機配置

1）內嵌控制PC高可靠性工控機& 自帶操作系統保證長時間工作的穩定性

2）觸摸屏操作不需要鼠標或鍵盤

3）為PC專門提供UPS,保證緊急斷電或其他情況下的數據安全

 

三、測試模式及測試原理

1、全新測試模式：同時進行功率循環和熱測試模式

? 利用功率循環對待測器件施加老化應力

? 根據器件達到失效的循環數預估其壽命

? 功率循環期間定期進行熱瞬態測試，并監控系統參數

? 功率循環期間，任何與老化降級相關的熱效應都可以在不移動待測器件的情況下通過結構函數在線監測

? 系統會根據用戶提前設定的條件增加熱瞬態測試的頻率

2、熱瞬態測試：用于測試待測器件的結溫，熱阻，并進行結構函數分析 

– 遵循JEDEC JESD 51-1 靜態測試法 

– 遵循IEC 60747的測試方法 

– 利用結構函數分析散熱路徑的熱傳導結構 

– 支持利用JEDEC JESD 51-14標準定義的瞬態熱界面法測試結殼熱阻RthJC

 

1）k系數測試

 

 

 

 

2）熱測試

– 通入工作功率，使結溫在特定的散熱環境下升高達到飽和。

– 將工作功率快速切換到進行k系數測試時的測試電流。

– 在結溫下降過程中，實時采集pn結電壓，再通過K系數得到結點的降溫曲線，采樣間隔最快為1us。

 

3）結構函數分析——描述器件熱傳導路徑的模型

 

 

? 結構函數上越靠近y軸的地方代表著實際熱流傳導路徑上接近芯片有源區的結構，而越遠離y軸的地方代表著熱流傳導路徑上離有源區較遠的結構。

? 積分結構函數是熱容—熱阻函數，曲線上平坦的區域代表器件內部熱阻大、熱容小的結構，陡峭的區域代表器件內部熱阻小、熱容大的結構。

? 在結構函數的末端，其值趨向于一條垂直的漸近線，此時代表熱流傳導到了空氣層，由于空氣的體積無窮大，因此熱容也就無窮大。從原點到這條漸近線之間的x值就是結區到空氣環境的熱阻，也就是穩態情況下的熱阻Rja 。

 

3、功率循環測試

1）功率循環模式

在功率循環過程中，提供各種不同的功率模式，包括：

– 恒定電流

– 恒定殼溫的變化ΔTC

– 恒定結溫的變化ΔTJ

– 恒定功率的變化ΔP

 

2）、功率循環功能

– 功率循環期間，記錄的數據包括：

電學參數：UCE ，柵極電流I(g,off)， ΔP等

熱學參數 ：ΔTJ ， Tjmax， Tjmin，， ΔTJ / ΔP，Rth以及結構函數等

電學參數記錄

熱學參數記錄

功率循環信息記錄

 

 

四、測試流程

1、創建器件并定義器件參數

（1）定義器件種類并選擇測試方法。系統會根據用戶的選擇自動切換不同的接線方式

（2 ) 系統會根據用戶的選擇自動切換不同的接線方式，即使非電子專業背景的操作人員也能夠按照標準定義的測試方法對器件進行測試。

 

創建器件

（2）、設置k系數測試參數

          用戶可設置測試電流，柵壓，溫度范圍以及溫度穩定判據

         

器件定標參數設置

2、 熱測試

設置熱測試的參數，用戶可自定義測試時間，也可以使用自動熱穩態判定。由系統自動識別器件是否達到熱穩定狀態。

         

3、 功率循環測試

（1） 設置功率參數,包括熱測試加熱電流，功率循環電流等

功率參數設置

（2） 設置測試參數

設置熱測試間隔時間，柵極電流測試間隔時間等。

       

測試參數設置

用戶可提前預設電壓，結溫，電流等參數，當該指標達到一定條件后，可以自動更改熱測試間隔。

自動測試間隔設置

 

（3） 設置功率循環參數

選擇功率循環模式，設置on和off的時間以及最大功率循環數等參數

設置功率循環參數

（4） 設置失效判據

用戶可通過絕對值或者百分比的方式設置器件失效的判據，當器件參數達到失效判據，功率循環將停止。

設置失效判據

（5）設置液冷板的水流量

設置水流量

 

1、先進的測試理念：同一個測試平臺可以同時進行功率循環和熱測試，任何與老化降級相關的熱效應都可以在不移動待測器件的情況下通過結構函數在線監測，與傳統的老練設備相比更加節省時間，能獲得完整的實效數據。

2、先進的測試技術：使用熱測試設備T3Ster的熱瞬態測試技術及結構函數分析方法。

3、測試范圍廣：測試包括功率MOSFET，功率IGBT以及功率二極管等電力電子設備。

4、簡單易用的觸摸屏界面：功率循環測試期間能夠記錄包括電流、電壓、結溫、結構函數以及結構改變等信息在內的參數。

5、多種功率循環模式：測試平臺包含了恒定時間Ton和Toff，恒定電流，恒定殼溫變化ΔTC，恒定結溫變化ΔTJ以及恒定功率變化ΔP等模式。

6、實時結構函數診斷：方便用戶快速地獲得循環過程中的缺陷，對應的循環數以及失效原因等。

7、無需功率循環后的實驗室檢測及破壞性失效分析：無需再使用傳統的x射線、超聲波或者其他的破壞性方法來進行失效分析。

8、測試操作簡便：用戶只需根據提示將器件對應管腳連接到設備，無需了解器件的具體接線方式。