一種電力電子晶片的高壓檢測裝置和高壓檢測方法與流程

2023-12-01 07:07:11

本發明涉及一種半導體器件的檢測裝置及檢測方法，具體涉及一種電力電子晶片的高壓檢測裝置和高壓檢測方法。

背景技術：

我國經濟的持續高速發展帶來了環境保護和能源供應的壓力。積極發展綠色經濟、低碳經濟已逐步成為我國經濟發展的新模式，節能減排已成為我國的重要戰略任務。而綠色能源是對節能減排具有直接重大貢獻的產業。

為解決當前所面臨的環境問題和能源危機，實現更高的能源轉換效率和電力傳輸效率是核心要素。作為提高電網清潔能源接納能力、智能化程度、資源調配能力以及提升安全穩定可靠性能的核心技術，大功率電力電子裝置技術的發展離不開基礎元器件性能的提高。

電力電子器件是電網中電力轉換和控制的核心元件，其性能直接決定了整個電網的表現。隨著世界電網進入智能電網發展階段，新能源技術、分布式發電技術、大規模儲能技術、超遠距離超大規模輸電技術、信息網絡技術和智能控制技術的飛速發展對高壓、大容量、高頻、耐高溫的電力電子器件提出了更高的需求。

寬禁帶半導體材料碳化矽(SiC)臨界場強高、禁帶寬度大、熱導率高，非常適用於研製高壓、大功率、高頻功率器件。用SiC材料製備的器件能夠承受的電壓是同類矽器件的10倍，比Si器件的功耗降低了50％，並且在峰值功率下，工作效率大於96％，開關頻率比矽器件提高數十倍，可以在更高的溫度下(300℃以上)工作，散熱系統可以大大簡化甚至可以完全取消，最終使整個系統的體積和重量顯著降低。根據美國Cree公司的研究，如果在全球範圍內廣泛使用SiC材料，節能將達到每年350億美元。因此研究開發碳化矽器件及其在電力電子裝置中的應用具有十分重要的社會意義和良好的經濟效益。

由於碳化矽器件的耐壓等級高，在進行耐壓測試的過程中需要施加較高的測試電壓。當電力電子晶片的耐壓等級達到1200V或更高水平時，在對其進行高壓檢測的過程中，高電壓與潮溼空氣產生的放電現象，會導致檢測得到的數據不準確並出現嚴重錯誤，甚至會損壞被測的電力電子器件，導致高壓檢測無法完成。

目前，在對電力電子晶片的高壓檢測過程中，尚沒有能夠有效避免高電壓與潮溼空氣產生放電現象的裝置或方法，因此，需要提供一種能夠對電力電子晶片進行準確、安全、可靠的高壓檢測裝置及方法。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明提供一種電力電子晶片的高壓檢測裝置和高壓檢測方法，簡單且易於實現，其避免了高壓檢測過程中打火現象的發生，同時也有效的保護了待測的電力電子晶片，使其不被損毀；同時保證了高壓檢測的順利開展；該檢測裝置及檢測方法有效且可靠，提高了電力電子晶片檢測結果的準確性。

一種電力電子晶片的高壓檢測裝置，包括用於放置待測的電力電子晶片的探針臺和向所述電力電子晶片導通高壓電的探針，

所述探針臺的檯面上設有用於盛放所述電力電子晶片的導電盤；

所述導電盤內有隔離劑，且所述導電盤中隔離劑的高度高於所述電子電力晶片的厚度。

優選的，所述導電盤的底面與所述探針臺的臺面貼合；所述導電盤的內表面與所述電力電子晶片貼合，且所述導電盤的邊沿高出所述內表面0.1cm至5.0cm；

所述導電盤的底面與內表面均平整光滑。

優選的，所述導電盤內設有2個或2個以上用於固定所述電力電子晶片的伸縮單元，每個所述伸縮單元包括伸縮架和安裝在所述伸縮架一端的卡條；

所述伸縮架的另一端固定在所述導電盤邊沿的內壁上。

優選的，所述卡條的長度為0.5cm至2cm，每個所述卡條均用1個所述伸縮架連接至所述導電盤邊沿。

優選的，所述卡條的長度大於2cm，每個所述卡條均用2個所述伸縮架連接至所述導電盤邊沿。

優選的，所述伸縮架、卡條和導電盤的材質均為銅、鋁、銅合金或鋁合金；所述隔離劑為氟化油。

一種電力電子晶片的高壓檢測方法，所述檢測方法包括：

I-1、烘烤待測的電力電子晶片5至20分鐘；

I-2、將所述電力電子晶片固定在檢測用儀器的探針臺上，並浸沒在隔離劑中；

I-3、在檢測用的探針與所述探針臺之間施加高電壓，對所述電力電子晶片進行高壓檢測；

I-4、將檢測完成後的電力電子晶片從隔離劑中取出並烘烤，直到其表面無殘留的隔離劑。

優選的，所述步驟I-2，包括：

II-1、將所述電力電子晶片放入導電盤中，用所述導電盤中的伸縮裝置固定所述電力電子晶片；

II-2、向所述導電盤中加入隔離劑，直到所述電力電子晶片浸沒在所述隔離劑中；

II-3、將底部平整光滑的所述導電盤固定在所述探針臺上。

優選的，所述步驟I-3，包括：

III-1、在所述探針與所述探針臺之間施加高電壓；

III-2、將所述探針伸入所述導電盤的隔離劑中，並與所述電力電子晶片的正面電極接觸，對所述電力電子晶片進行高壓檢測。

優選的，所述步驟I-1和步驟I-2中，所述烘烤所述電力電子晶片的方式為：將所 述電力電子晶片放置於熱板上烘烤，或所述電力電子晶片放置於烘箱內烘烤。

從上述的技術方案可以看出，本發明提供了一種電力電子晶片的高壓檢測裝置和高壓檢測方法，該裝置的探針臺的檯面上設有用於盛裝電子電力晶片的導電盤，導電盤內盛裝有高度高於電子電力晶片的厚度的隔離劑；該方法包括烘烤待測的電力電子晶片，並將其固定在檢測用儀器的探針臺上浸入到隔離劑中，然後施加高電壓進行高壓檢測，檢測完成後將電力電子晶片從隔離劑中取出並烘烤。和現有技術相比，本發明提供的技術方案簡單且易於實現，其避免了高壓檢測過程中打火現象的發生，同時也有效的保護了待測的電力電子晶片，使其不被損毀；同時保證了高壓檢測的順利開展；該檢測裝置及檢測方法有效且可靠，提高了電力電子晶片的檢測結果的準確性。

與最接近的現有技術比，本發明提供的技術方案具有以下優異效果：

1、本發明提供的技術方案中，通過在探針臺的檯面上放置用於盛放待測的電力電子晶片且盛有隔離劑的導電盤，避免了待測的電力電子晶片與潮溼空氣直接接觸，從而避免了高壓檢測過程中打火現象的發生；同時也有效的保護了待測的電力電子晶片不被損毀，保證了檢測的順利開展；該檢測裝置及檢測方法可靠，提高了檢測結果的準確性與有效性。

2、本發明提供的技術方案中，導電盤的底面及內表面平整光滑的設置，使得導電盤與探針臺和待測的電力電子晶片之間均形成了有效且可靠的電氣連接，從而保證了檢測的順利進行，提高了檢測的效率與可靠性。

3、本發明提供的技術方案中，伸縮單元的設置，使得待測的電力電子晶片能夠有效固定在導電盤上，避免了因探針接觸或探針臺移動而發生位移，保證了實驗過程的準確性及有效性。

4、本發明提供的技術方案中，卡條設置為不同的長度，使得其可適用於不同型號的電力電子晶片，即可對晶圓形式的電力電子晶片和晶圓形式的電力電子晶片經過劃片後的單個的方形電力電子晶片均進行檢測，提高了檢測裝置的實用性及適應性。

5、本發明提供的技術方案中，伸縮架、卡條和導電盤採用銅、鋁、銅合金或鋁合金的材質，保證了檢測裝置中的各部件之間有效地電氣連接，從而保證了檢測的順利進行，提高了檢測的效率與可靠性。

6、本發明提供的技術方案中，隔離劑採用氟化油或其他液態高介電常數高壓測試介質，避免了待測的電力電子晶片與潮溼空氣直接接觸，且其容易去除，不會對待測的電力電子晶片產生汙染，且不會對晶片的後續封裝產生影響，保證了電力電子晶片的後續封裝得以順利進行。

7、本發明提供的技術方案中，通過烘烤待測的電力電子晶片並將其固定在檢測用儀器的探針臺上浸入到隔離劑中，然後施加高電壓進行高壓檢測，檢測完成後將電力電子晶片從隔離劑中取出並烘烤，避免了待測的電力電子晶片與潮溼空氣直接接觸，從而避免了高壓檢測過程中打火現象的發生；同時也有效的保護了待測的電力電子晶片不被損毀，保證了檢測的順利開展；該檢測裝置及檢測方法可靠，提高了檢測結果的準確性與有效性。

8、本發明提供的技術方案，應用廣泛，具有顯著的社會效益和經濟效益。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡要地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明的圓形電力電子晶片的高壓檢測裝置的結構示意圖。

圖2是本發明的方形電力電子晶片的高壓檢測裝置的結構示意圖。

圖3是本發明的設有伸縮單元的圓形電力電子晶片的高壓檢測裝置的結構示意圖。

圖4是本發明的盛放有圓形電力電子晶片的導電盤的俯視圖。

圖5是本發明的設有伸縮單元的方形電力電子晶片的高壓檢測裝置的結構示意圖。

圖6是本發明的盛放有方形電力電子晶片的導電盤的俯視圖。

圖7是本發明的電力電子晶片的高壓檢測方法的流程圖。

圖8是本發明的電力電子晶片的高壓檢測方法的中步驟I-2的細化流程圖。

圖9是本發明的電力電子晶片的高壓檢測方法的中步驟I-3的流程圖。

其中，1-探針、2-探針臺、3-電力電子晶片、4-導電盤、401-導電盤的內表面、402-導電盤邊沿的內壁、5-隔離劑、6-伸縮單元、601-卡條、602-伸縮架。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

以圓形的探針臺2為例，詳細說明本發明提供的一種電力電子晶片的高壓檢測裝置。

如圖1和圖2所示，本發明提供的高壓檢測裝置對晶圓形式的電力電子晶片3及晶圓經過劃片後的單個的方形電力電子晶片3均可進行高壓檢測；

高壓檢測裝置包括用於盛放待測的電力電子晶片3的探針臺2和向電力電子晶片3施加高壓電的探針1；

探針臺2的檯面上設有用於盛放待測的電力電子晶片3的導電盤4；

導電盤4內盛裝有隔離劑5，且導電盤4內的隔離劑5的高度高於電子電力晶片3的厚度，從而將電子電力晶片3與潮溼空氣隔離開，避免了高電壓檢測過程中打火損壞電子電力晶片3。

導電盤4的底面與探針臺2的臺面貼合且形狀相同，導電盤4的底面的表面積小於探針臺2的臺面的表面積；

導電盤4的內表面401與電力電子晶片3貼合，且導電盤4的邊沿比其的內表面401高0.1cm至5.0cm；以確保隔離劑5能夠完全浸沒整個待測晶片3且不會從導電盤 4中溢出。

導電盤4的底面與其內表面401均平整光滑，使得導電盤4與探針臺2和電力電子晶片3均可靠電氣連接，同時確保待測的電力電子晶片3的背面電極與探針臺2臺面能夠形成良好的電氣接觸。

如圖3至4所示，導電盤4內設有2個或2個以上的伸縮單元6，伸縮單元6包括伸縮架602和連接在伸縮架602一側的卡條601；

伸縮架602的另一側安裝在導電盤邊沿的內壁402上。

其中，卡條601的長度為0.5cm至2cm，每個卡條601均與導電盤4的邊沿內壁402用1個伸縮架602連接，此種長度的卡條601較適用於圓形的電力電子晶片3，可根據電力電子晶片3的大小及檢測需要將伸縮單元6設置為2至8個。

如圖5至6所示，導電盤4內設有2個或2個以上的伸縮單元6，伸縮單元6包括伸縮架602和連接在伸縮架602一側的卡條601；

伸縮架602的另一側安裝在導電盤邊沿的內壁402上。

其中，卡條601的長度大於2cm，每1個卡條601與導電盤4的邊沿內壁402均用2個伸縮架602連接，此種長度的卡條601較適用於方形的電力電子晶片3，可根據電力電子晶片3的大小及檢測需要將伸縮單元6設置為2至4個。

其中，伸縮架602、卡條601和導電盤4由良導體材料製成，其材質可為銅、鋁、銅合金或鋁合金；隔離劑5為氟化油或其他液態高介電常數高壓測試介質，其易於去除且不會對電力電子晶片3的後續封裝產生影響。

如圖7所示，本發明提供的一種電力電子晶片3的高壓檢測方法，檢測方法包括：

I-1、烘烤待測的電力電子晶片5至20分鐘

I-2、將電力電子晶片3固定在檢測用儀器的探針臺2上，並浸沒在隔離劑5中；

I-3、在檢測用的探針1與探針臺2之間通高壓電流，對電力電子晶片3進行高壓檢測；

I-4、將檢測完成後的電力電子晶片3從隔離劑5中取出並烘烤，直到其表面無殘留的隔離劑5。

如圖8所示，步驟I-2包括：

II-1、將電力電子晶片3放入導電盤4中，用導電盤4中的伸縮裝置固定電力電子晶片3；

II-2、嚮導電盤4中加入隔離劑5，直到電力電子晶片3浸沒在隔離劑5中；

II-3、將底部平整光滑的導電盤4固定在探針臺2上。

如圖9所示，步驟I-3包括：

III-1、在探針1與探針臺2之間施加高電壓；

III-2、將探針1伸入導電盤4的隔離劑5中，並與電力電子晶片3的正面電極接觸，對電力電子晶片3進行高壓檢測。

其中，步驟I-1和步驟I-2中，烘烤電力電子晶片3的方式為：將電力電子晶片3放置於熱板上烘烤，或電力電子晶片3放置於烘箱內烘烤，其中，熱板或烘箱的烘烤溫度一般為60℃～150℃，烘烤時間為5至20分鐘。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而這些未脫離本發明精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均在申請待批的本發明的權利要求保護範圍之內。