功率器件,具有处理高电压、大电流能力的功率型半导体器件,也被称为电力电子器件。由于早期主要用于电力设备的电能转换和控制电路方面,因此得名“电力电子器件”。那么功率器件的高电压有多高,大电流有多大呢?目前来看,电压处理范围通常为数百伏上千乃至上万伏,电流可达几十及几千安。
典型的功率器件有Diode、SCR、MOSFET 、IGBT、MCT、IGCT、IEGT、IPEM、PEBB等。按照导通、关断的受控情况可分为不可控、半控和全控型功率器件;按照载流子导电情况可分为双极型、单极型和复合型功率器件;按照控制信号情况,可以分为电流驱动型和电压驱动型功率器件。
功率器件的市场非常庞大,它助力于全球的环境友好、节能减排事业。高铁、特高压、充电桩等电力转换的场合都离不开功率器件。每年功率器件都有巨大的出货量。由于现阶段生产还无法做到100%的合格率。所以每一颗功率芯片都要进行指标测试,每一张晶圆都要进行筛选测试。在片的筛选测试必须要具备的是晶圆自动化测试夹具,即自动化高压探针台,以及静态参数测试仪表。
功率电子在片测试所面临的困难及应对方案:
1、高电压:最高可达10kV;高压下保证低漏电测试;容易出现打火现象
2、大电流:最高可达600A在片电流;需要小的接触电阻保证精度;电压降明显
3、薄wafer:SiC薄wafer可达50μm厚度,易碎;采用TAIKO结构
4、温度范围广:-60℃~300℃变温测试;不同温度下探针台的性能需要保证
5、测试效率及安全性:自动化跑片;设备及人员安全
由此可见,功率器件在片测试在高电压或者大电流下进行,这对设备以及操作安全性都提出了很高的要求,需要在设计之初就考虑到如何应对。
1.应对高压,专用的大功率载物台设计,加入绝缘层,防止背电极加高压打火;三通轴设计,减小漏电流;绝缘油和高压探卡的加持,轻松解决高压打火。
2、应对大电流,加粗的电缆设计,加宽以及多指的大电流探针,载物体镀金减小接触电阻。
3、应对薄wafer,加密而又减小直径的真空孔设计,避免薄wafer吸附损伤;载物台可以完全拉出腔体,用滤纸取放薄wafer轻松自如;提供定制化的TAIKO载物台解决翘曲。
4、应对温度,集成的温控系统,只需干燥空气可实现-60℃~300℃的温度变化,温变效率高,稳定性好;低温轻松应对结霜问题;配合电动针座可实现任意多个温变下的无人值守测试;提供一站式方案。
功率电子起源早,发展快,尤其是造车新势力的异军突起,既实现了我国在机动车方面的弯道超车,也大大推动了国内功率电子的发展。
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