一种用于压接型功率器件的测试设备的制作方法

1.本发明涉及功率半导体器件测试技术领域，特别是涉及一种用于压接型功率器件的测试设备。


背景技术：

2.在电力和工业技术领域，推动低碳和零碳技术将是未来的主要发展方向。在此背景下，广泛应用于柔性直流输电(vsc-hvdc)技术，具有双面散热、失效短路等优良特性的压接型功率器件得到了高度重视和发展。
3.压接型功率器件作为柔性直流输电技术中换流的核心部件，工作在高电压、大电流环境下，其安全性、可靠性对电网的稳定运行具有重要意义。对于具有较大生产规模的器件厂家而言，压接型功率器件测试作为压接型功率器件生产制备流程中的重要环节，需要进行大量的重复性测试。同时，由于压接型功率器件的动、静态特性受温度、压力的影响较大，故还需在不同温度、不同压力的条件下对压接型功率器件进行测试。因此，高效、快捷地实现不同温度、压力下条件的压接型功率器件测试是十分有必要的。在传统测试方法中，通常需要先将待测压接型功率器件放到测试平台上，通过肉眼观察、手动调节等方式对待测压接型功率器件与压力、温度施加装置的相对位置进行人工调节。
4.传统测试方法存在以下缺陷：
5.人工调节效率低下，在需要进行大规模测试时，严重影响测试进程。
6.手动调节存在一定误差，将会极大影响测试结果的准确性。
7.待测压接型功率器件更换时，需将整个测试平台断电，无法实现连续测量。
8.测量设备功能单一，拓展性差。
9.如何提高压接型功率器件测试设备的自动化程度，成为一个亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

10.有鉴于此，本发明提供了一种用于压接型功率器件的测试设备，以提高压接型功率器件测试设备的自动化程度。
11.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
12.一种用于压接型功率器件的测试设备，所述测试设备包括：热压机构、热压传感器组件、传动机构和控制机构；
13.所述热压机构设置在所述传动机构的预设位置；
14.所述热压传感器组件设置在所述热压机构上，所述热压传感器组件与所述控制机构连接；所述热压传感器组件用于检测温度信号和压力信号；
15.所述控制机构与所述传动机构连接，所述控制机构用于对传动机构进行控制，所述传动机构用于在所述控制机构的控制下，将待测试模块传输至预设位置；
16.所述控制机构与所述热压机构连接，所述控制机构还用于根据所述温度信号和所
述压力信号对所述热压机构进行控制，所述热压机构用于在所述控制机构的控制下对预设位置的待测试模块进行加压和加热。
17.可选的，所述传动机构包括传送带支架、伺服电机、主动轮轴、从动轮轴和传送带；
18.所述主动轮轴和所述伺服电机固定在所述传送带支架的一端，所述伺服电机的输出轴与所述主动轮轴通过轮带连接，所述从动轮轴设置在所述传送带支架的另一端，所述传送带套设在所述主动轮轴和所述从动轮轴上，并贴合在传送带支架的固定钢轨的上表面；所述传送带上均匀的设置有多个开口槽，所述开口槽用于放置待测试模块；
19.所述伺服电机与所述控制机构连接。
20.可选的，所述传送带支架包括固定钢轨和多个支撑柱；
21.所述固定钢轨设置在多个所述支撑柱上。
22.可选的，所述传动机构还包括两组限位装置；
23.两组所述限位装置分别设置于主动轮轴至预设位置之间的传送带的两侧和从动轮轴至预设位置之间的传送带的两侧。
24.可选的，所述限位装置包括：两个限位软管和多个限位软管卡；
25.多个所述限位软管卡分别在所述传送带的两侧，并与传送带支架固定；
26.两个所述限位软管分别与位于传送带两侧的限位软管卡固定。
27.可选的，所述传动机构还设置有收集箱，所述收集箱与位于从动轮轴至预设位置之间的传送带两侧的限位装置连接。
28.可选的，所述热压机构包括：气缸支撑架、气缸、固定导柱、压条、热压固定板、电磁加热板、上电极压板、集电极压板和下电极压板；
29.所述气缸设置在所述气缸支撑架的气缸固定板上；
30.所述压条通过所述固定导柱连接在所述气缸固定板的下部，所述气缸的输出端与所述压条连接；
31.所述压条与所述热压固定板通过弹簧连接；
32.电磁加热板、上电极压板和集电极压板按照从上到下的顺序依次同轴的固定在所述热压固定板的下部；
33.所述下电极压板设置在传送带的预设位置的下部，并与集电极压板同轴。
34.可选的，所述气缸支撑架包括气缸固定板和两个支撑板；
35.两个所述支撑板将所述气缸固定板固定在控制机构的箱体控制台上。
36.可选的，所述控制机构包括总控制器、温度控制器、压力控制器、集线器、箱体控制台和支撑圆柱；
37.所述箱体控制台设置在所述预设位置，所述箱体控制台中空，传动机构的固定钢轨和下部的传送带穿过所述箱体控制台，所述箱体控制台的上表面与所述上部的传送带的下表面贴合；
38.所述支撑圆柱设置在所述箱体控制台的下部，用于支撑所述箱体控制台；
39.所述下电极压板设置在所述箱体控制台的上表面；
40.所述温度控制器通过集线器与热压传感器组件中的温度传感器和热压机构中的电磁加热板连接；
41.所述压力控制器通过集线器与热压传感器组件中的压力传感器和热压机构中的
气缸连接；
42.所述总控制器通过集线器与所述伺服电机连接。
43.可选的，热压传感器组件包括压力传感器和温度传感器；
44.所述压力传感器设置在热压固定板和电磁加热板之间；
45.所述温度传感器设置在箱体控制台上。
46.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
47.本发明公开一种用于压接型功率器件的测试设备，所述测试设备包括：热压机构、热压传感器组件、传动机构和控制机构；热压机构设置在传动机构的预设位置；热压传感器组件设置在热压机构上，热压传感器组件与控制机构连接；热压传感器组件用于检测温度信号和压力信号；控制机构与所述传动机构连接，所述控制机构用于对传动机构进行控制，传动机构用于在所述控制机构的控制下，将待测试模块传输至预设位置；控制机构与热压机构连接，控制机构还用于根据温度信号和压力信号对热压机构进行控制，热压机构用于在控制机构的控制下对预设位置的待测试模块进行加压和加热。本发明通过设置热压机构、热压传感器组件、传动机构和控制机构，实现了待测试模块的自动传送、压力和温度的自动调节，提高了压接型功率器件测试设备的自动化程度。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1为本发明提供的一种用于压接型功率器件的测试设备的结构示意图；
50.图2为本发明提供的传动机构的结构示意图；
51.图3为本发明提供的热压机构和控制机构的结构示意图；
52.图4为本发明提供的热压机构的结构示意图；
53.图5为本发明提供的待测试模块的结构示意图。
具体实施方式
54.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
55.本发明的目的是提供一种用于压接型功率器件的测试设备，以提高压接型功率器件测试设备的自动化程度。
56.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
57.如图1所示，本发明所提供的一种用于压接型功率器件的测试设备，包括热压机构1，传动机构2，控制机构3和热压传感器组件，热压传感器组件包括压力传感器113和温度传感器114。
58.如图3所示，热压机构1包括：气缸11、固定导柱12、气缸固定板13、压条14、弹簧15、热压固定板16、电磁加热板17、上电极压板18、集电极压板19、支撑板111、下电极压板112。
59.热压机构1中各组件的连接关系为：气缸11与气缸固定板13、压条14三者通过中心导柱和气缸固定件连接。两个支撑板111上方对称位置均设有四个孔径相同的开口槽，左右两侧共8个螺栓通过开口槽与气缸13固定板形成紧密连接。支撑板111与箱体控制台35的上台面垂直并紧密连接。气缸13固定板与、压条14之间通过两个固定导柱12连接。压条14为长方体，四个顶角对称位置设有四个孔径相同的开口槽，压条14与热压固定板16通过四个螺栓连接，每个螺栓穿过一个开口槽，并套有一个弹簧15。热压固定板16中间对称位置设有两个孔径相同的开口槽，热压固定板16、压力传感器113、电磁加热板17、上电极压板18、集电极压板19，按此上下顺序通过两个螺栓连接，两个螺栓穿过热压固定板16中间对称位置的开口槽。温度传感器114放置于箱体控制台35的上表面，并与下电极压板112的中心对齐。下电极压板112为箱体控制台35上台面的中间块，其面积与电磁加热板17、上电极压板18、集电极压板19均相同，四者竖直中心轴线均重合。
60.如图2所示，传动机构包括：伺服电机21、轮轴22、传送带23、固定钢轨24、限位软管卡25、限位软管26、收集箱27、支撑柱28。
61.传动机构中各组件的连接关系为：伺服电机21通过轮带与轮轴22连接，轮轴22两侧连接有固定板，两侧固定板末端连接有滑块，轮轴22通过固定板和滑块与固定钢轨24连接，滑块左右两端设置有可调节的定位螺栓，对侧从动轮轴不与伺服电机相连，其余连接情况与上述相同。固定钢轨24两侧有滑动槽，固定钢轨24两侧分别设置有四个限位软管卡25，限位软管卡25下端为h型滑臂，h型滑臂左右两端设置有可调节的定位螺栓。四根限位软管26与两侧的8个限位软管卡25接，每根限位软管26与两个限位软管卡25配合卡接。伺服电机21对侧两个限位软管25通过固定螺栓与收集箱27连接。支撑柱28共有四根，分布在固定钢轨24两侧，每侧分布两根，并于固定钢轨牢固栓接。
62.如图3所示，控制机构包括：总控制器31、温度控制器32、压力控制器33、集线器34、箱体控制台35、支撑圆柱36
63.连接关系：总控制器31、温度控制器32、压力控制器33主体放置在箱体控制台35内部，数显及控制部分通过箱体控制台35侧面开口露出，对侧设有三个集线器34。箱体控制台35底连接有四个支撑圆柱36。
64.如图5所示，结合压接型功率器件的封装特点，单个测试模块构成如下：待测器件42放置在上圆盘电极41和下圆盘电极43之间，圆盘电极的半径与传送带23与集电极压板19上的圆形开口槽半径一致，待测器件42的集电极在上、发射极在下。
65.本发明的用于压接型功率器件的测试设备的工作原理为：
66.测试人员将若干测试模块四个一组放置在传送带23对应的圆形开口槽内，开启总控制器31、温度控制器32、压力控制器33，设定温度、压力值。总控制器31向伺服电机21发送控制信号，伺服电机21转动一定圈数将测试模块运送到相应位置(预设位置)，此时传送带开口槽及其上的一组测试模块与集电极压板19竖直中心轴重合，伺服电机停止转动。此时，总控制器向压力控制器发出信号，气缸11通过气缸固定件带动压条14、弹簧15、热压固定板16、压力传感器113、电磁加热板17、上电极压板18、集电极压板19以共同速率竖直向下运动，在集电极压板19接触到测试模块上端的电极时，下降速率变慢，压条14四个顶角对称位
置的四个弹簧开始压缩，压力传感器113实时测量压力大小，直至压力传感器返回到压力控制器的示数等于设定值，气缸11停止运行。在测试模块到达相应位置的同时，总控制器31向温度控制器32发送控制信号，电磁加热板17内部的线圈通过电磁感应原理开始给加热板加热，电磁加热板17通过热传递将热量传导给测试模块，温度传感器114能够反馈实时温度，当温度达到设定温度时，电磁加热板17进入保温状态，维持当前温度不变。另需说明的是，为提高本发明的可拓展性，并未展现外部测试电路，外部测试电路的选择可根据使用者需求决定，如：静态特性测试电路，动态特性测试电路等。如图2、图4所示，本发明在上电极压板18、集电极压板19、传送带23、下电极压板112处均设有大小相同、用于放置外部测试电路电极的方形口槽，在上电极压板18、下电极压板112处还设有导线槽，导线可通过设置在箱体控制台35侧面的三个集线器34引出。在外部测试电路的配合下完成一次测试，重复上述过程，便可实现高效、大批量的压接型功率器件测试。
67.本发明有益效果：
68.效率高、精度高。针对现有需要进行温度、压力施加装置位置人工调节的问题，本发明施加压力过程中，传送带23和集电极压板19上设有圆形开口槽，其大小与待测试模块中上圆盘电极41和下圆盘电极43一致，集电极压板19、测试模块、传送带23三者对应部分实现完整压合，保证压力中心一致。同时在传动机构中设置有两侧限位软管，保证测试模块在运送过程中不发生偏移。为保证压力均匀分布，压条14与热压固定板16通过四个螺栓连接，每个螺栓套有一个弹簧15，在压力分布不均时，通过15-弹簧进行压力补偿，实现压力均衡，同时通过压力传感器113返回实时压力值，为压接型功率器件提供精准压力。现有加热方式主要为电阻式加热器，加热箱，为提高加热效率，减少能量损耗，如图4所示，本发明采用电磁加热板17，其内部设置有线圈，电磁加热板17采用良导热导磁材料，预热时间更短，加热效率更高。同时为提高导热效能，电磁加热板17、上电极压板18、集电极压板19三者的接触面上均涂有导热硅脂，同时通过温度传感器114返回实时温度值，从而实现温度的精准控制。
69.可实现大规模连续测试。针对无法实现大规模连续测试的问题，本发明可通过传动机构2同时运送多个待测试模块，与热压机构1配合，实现不断电高效连续测试。
70.拓展性强。针对测量设备功能单一，拓展性差问题，本发明在上电极压板18、集电极压板19、传送带23、下电极压板112处均设有大小相同、用于放置外部测试电路电极的方形口槽，在上电极压板18、下电极压板112处还设有导线槽，导线可通过设置在箱体控制台35侧面的三个集线器34引出。外部测试电路可根据需求自主选择，可拓展性强。
71.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
72.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种用于压接型功率器件的测试设备，其特征在于，所述测试设备包括：热压机构、热压传感器组件、传动机构和控制机构；所述热压机构设置在所述传动机构的预设位置；所述热压传感器组件设置在所述热压机构上，所述热压传感器组件与所述控制机构连接；所述热压传感器组件用于检测温度信号和压力信号；所述控制机构与所述传动机构连接，所述控制机构用于对传动机构进行控制，所述传动机构用于在所述控制机构的控制下，将待测试模块传输至预设位置；所述控制机构与所述热压机构连接，所述控制机构还用于根据所述温度信号和所述压力信号对所述热压机构进行控制，所述热压机构用于在所述控制机构的控制下对预设位置的待测试模块进行加压和加热。2.根据权利要求1所述的用于压接型功率器件的测试设备，其特征在于，所述传动机构包括传送带支架、伺服电机、主动轮轴、从动轮轴和传送带；所述主动轮轴和所述伺服电机固定在所述传送带支架的一端，所述伺服电机的输出轴与所述主动轮轴通过轮带连接，所述从动轮轴设置在所述传送带支架的另一端，所述传送带套设在所述主动轮轴和所述从动轮轴上，并贴合在传送带支架的固定钢轨的上表面；所述传送带上均匀的设置有多个开口槽，所述开口槽用于放置待测试模块；所述伺服电机与所述控制机构连接。3.根据权利要求2所述的用于压接型功率器件的测试设备，其特征在于，所述传送带支架包括固定钢轨和多个支撑柱；所述固定钢轨设置在多个所述支撑柱上。4.根据权利要求2所述的用于压接型功率器件的测试设备，其特征在于，所述传动机构还包括两组限位装置；两组所述限位装置分别设置于主动轮轴至预设位置之间的传送带的两侧和从动轮轴至预设位置之间的传送带的两侧。5.根据权利要求4所述的用于压接型功率器件的测试设备，其特征在于，所述限位装置包括：两个限位软管和多个限位软管卡；多个所述限位软管卡分别在所述传送带的两侧，并与传送带支架固定；两个所述限位软管分别与位于传送带两侧的限位软管卡固定。6.根据权利要求4所述的用于压接型功率器件的测试设备，其特征在于，所述传动机构还设置有收集箱，所述收集箱与位于从动轮轴至预设位置之间的传送带两侧的限位装置连接。7.根据权利要求1所述的用于压接型功率器件的测试设备，其特征在于，所述热压机构包括：气缸支撑架、气缸、固定导柱、压条、热压固定板、电磁加热板、上电极压板、集电极压板和下电极压板；所述气缸设置在所述气缸支撑架的气缸固定板上；所述压条通过所述固定导柱连接在所述气缸固定板的下部，所述气缸的输出端与所述压条连接；所述压条与所述热压固定板通过弹簧连接；电磁加热板、上电极压板和集电极压板按照从上到下的顺序依次同轴的固定在所述热
压固定板的下部；所述下电极压板设置在传送带的预设位置的下部，并与集电极压板同轴。8.根据权利要求7所述的用于压接型功率器件的测试设备，其特征在于，所述气缸支撑架包括气缸固定板和两个支撑板；两个所述支撑板将所述气缸固定板固定在控制机构的箱体控制台上。9.根据权利要求7所述的用于压接型功率器件的测试设备，其特征在于，所述控制机构包括总控制器、温度控制器、压力控制器、集线器、箱体控制台和支撑圆柱；所述箱体控制台设置在所述预设位置，所述箱体控制台中空，传动机构的固定钢轨和下部的传送带穿过所述箱体控制台，所述箱体控制台的上表面与位于上部的传送带的下表面贴合；所述支撑圆柱设置在所述箱体控制台的下部，用于支撑所述箱体控制台；所述下电极压板设置在所述箱体控制台的上表面；所述温度控制器通过集线器与热压传感器组件中的温度传感器和热压机构中的电磁加热板连接；所述压力控制器通过集线器与热压传感器组件中的压力传感器和热压机构中的气缸连接；所述总控制器通过集线器与所述伺服电机连接。10.根据权利要求9所述的用于压接型功率器件的测试设备，其特征在于，热压传感器组件包括压力传感器和温度传感器；所述压力传感器设置在热压固定板和电磁加热板之间；所述温度传感器设置在箱体控制台上。

技术总结
本发明涉及一种用于压接型功率器件的测试设备，所述测试设备包括：热压机构、热压传感器组件、传动机构和控制机构。本发明通过设置热压机构、热压传感器组件、传动机构和控制机构，实现了待测试模块的自动传送、压力和温度的自动调节，提高了压接型功率器件测试设备的自动化程度。自动化程度。自动化程度。


技术研发人员：冯甘雨 李学宝 傅实 赵志斌 崔翔 唐新灵 代安琪 林仲康
受保护的技术使用者：全球能源互联网研究院有限公司
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2022/3/8