专利名称：半导体整流器件动态寿命试验机及质量分级方法
技术领域：
本发明属于半导体基本元器件的质量分析仪器及其质量分级方法，主要是涉及在标准工况下对半导体整流器件进行寿命试验或老化处理中应用到的技术和设备。
半导体整流器件是应用在各类电子产品中最常见的关键元器件，也是易损件。因此，其质量好坏、寿命长短植接影响到整机的质量和信誉。因而，整机生产厂和元器件的生产厂从不同的角度出发均对其寿命参数有严格的要求。尤其是产品批号变换，工艺变化或者是整机工况调整时都需要按一定的标准抽测其各次指标，特别是寿命估算。
目前，国内外普遍采取的试验方法是将整流器设置在标准工况下，例如用在电视机上的高频高压硅堆即是装到实际电视机上，让其连续工作。在试验过程中仅监视其试验条件的变化。达到约定的时数后根据实际情况给出“失效”或“合格”的判定，最后得出寿命试验合格率。这类试验和质量评价方法所存在的缺陷是，并不了解寿命试验中所发生质量变化过程与规律，也无法正确评估那些所谓“合格”品可能的寿命极限，有可能将那些看来合格实际上已达到寿命极限的产品认为优质品。
本发明的目的是构思一种利用动态参数
R进行寿命试验并可以估价其真实寿命的方法以及根据这种方法所设计寿命试验装置，从而使寿命试验为生产产品和使用厂提供更加可靠的参考数据。
本发明建立在发明人提出的动态反向平均电流
R理论基础上，其详细内容可以参阅发明专利85107867《半导体整流器件动态分析仪及其质量分析方法》。本发明所涉及到的方法是根据实际寿命试验中，在典型工况下对动态反向平均电流
R的监测值及与最大允许值
Rm比较结果而设计的，其基本构思结合

图1、图2进行说明。
图1为本方法涉及到的工作步骤及主要工作程序。
图2为对某批元器件三个试样(A、B、C)进行寿命试验时所测绘的 R-t(时间)曲线。
从图2中可以看出，在t＝240H，环境温度Ta＝Ta1时，试件A就已经失效了。在T＝480H，增加了温度应力，Ta＝Ta2剩下两只继续接受时间考验。在达到寿命试验时现限960H时，试件B，C均可认为通过了寿命试验。但从曲线中可以明显看出，试件B虽然通过了寿命试验全程，但其距离失效已经不远了，如果寿命试验时间再长些或者试验条件应力再加大一点就可能通不过寿命试验。而试件C则有很大区别，其特征曲线平稳，试验结束时的 R终值离失效值还有很大余量，两试件相比当然质量上，尤其寿命上有很大区别。另外，从图2中可以看出每个曲线表现的规律不尽相同，经过数据处理可以得到每个器件的相应函数，那么也就不难在结束寿命试验后根据其规律及 R终值来推算其连续工作的实际寿命。例如试件B就是以指数函数来推测，而试件C则用近似直线函数来推测，则其寿命估算可以较准确求出，并可据此来估计产品的质量等级。
图1即给出了本方法的工作程序框图。工作程序可为三大部分，其中第一部分M是在寿命试验过程中监测其动态反向平均电流 R的值，它包括建立典型工作环境，设置被测器件，通过相应电路提取在线 R值，并且根据 R数据处理为 R-t关系曲线。第二部分是判别过程，根据所设定的极现限参数 Rm，对随时提取的 R进行比较，如果发现 R值超限即刻判为失效，即判为末通过寿命试验。如果达到寿命试验预定时间时仍未超限，则判为通过寿命试验。第三部分是寿命参数推算及质量分级。其中包括的主要工作是将通过试验的试件的 R-t曲线处理成函数关系，再根据寿命试验结束时的 R终值推算其连续工作寿命，并据此将产品分类定级。以上的方法将有效地保证产品的质量，并在测试过程中得到其有价值的技术参考资料。
本发明根据以上的方法设计了动态寿命试验机，其工作程序基本参照以上方法。下面结合附图进一步说明本发明的目的是如何实现的图3为该机的结构原理图。
由图3可以看出，本发明可以由多个工位组成。该图中仅给出了其中一个工位的具体结构。它包括一个可以公用的振荡器1，工况设置部分2，动态反向平均电流
R的提取电路3，微电脑控制器4，外记录装置5和配套的电源6所组成。振荡器1的作用是提供试验所用的电源的基波，例如当工况为正弦电源时应为一个正弦波发生器。为保证对不同型号整流器件通用，振荡器的频率，和波形做成可调节式的。振荡信号f送入工况建立部分4中的功率放大器21的输入端激励产生势试验用的电源电压V，并将其接到恒温箱22内的所试元器件D的正极端。此部分还设置有恒温控制器23，通过传感器元件L做为环境温度Ta的检测和反馈元器件。被测元器件负极接至
R提取电路3的动态
Ra电桥上通过它提取动态参数
R的电压信号。该信号和其它相关信号送入微电脑控制器4中。微电脑控制器包括A/D转换接口41，微型机或单片机为主体的数据处理单元42，输出接口43。它将在软件控制下对采集的数据处理后通过输出接口控制打印机，或其它外记录装置5，记录下被测元器件的
R-t曲线。经过软件处理可以从连续监测到的
R数据中近似求出曲线对应的函数之类型。外记录装置5可以采用自动绘图机或其它类型。
输入到计算机内的信号包括温度信号Ta，负载电压信号Vu，负载电流信号IL，电源电压信号Ve，频率信号f。
为使系统工作正常，动态试验机中设置了专用的电源和失效处理软件。失效软件的程序框图可参看图4，它的工作内容是当供电正常的情况下如果实测
R值超过了
RM就判定为短路失效，而实测
R值低于某一下限值时则判定为开路失效，以上情况下可自动中止测试工作。
本发明所涉及到的寿命试验机，如果在设立工况时考虑加大某一参数应力，则同时可用作老化处理机。其监控过程也相同，不同的是元器件所经历的实际考验时间参照老化工艺的标准。
由于本发明所提出的寿命试验的方法和装置不但能判断器件是否能通过寿命试验，而且还能给出合格器件的寿命推算值，因而可以更加科学准确地对器件的质量做出评价，对生产厂和使用厂来讲均有很高的使用价值，实际试验中其可以保证较高的上机合格率，因而它是一种理想的寿命试验方案，对电子工业产品国产化和提高质量都有一定作用。
权利要求
1.一种对半导体整流器件寿命试验和质量评价方法，其特征在于a.在典型工况下监测其动态反向平均电流
的值，b.根据所监测到的
值与典型环境温度下的最高临界值Ipm相比较的结果来判定其是否通过寿命试验，c.根据寿命试验终了时的
值与
－t关系曲线去估算被测器件的实际寿命，并以此为标准对被测元器件质量分级排队。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于实测器件的
值等于或大于最高临界动态反向平均电流
Rm值则认为未通过寿命试验，在任何时候均不大于
Rm时认为通过寿命试验。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据实测
R与时间t的关系曲线来推算被测元器件的寿命，并根据测试终了时的
R值和寿命估算值进行质量的认定与分级。
4.一种半导体整流器件动态寿命试验机，其特征在于该试验机由振荡器1，工况建立部分2，动态反射平均电流
R提取电路3，微电脑控制器4，记录装置5和配套电源6组成。
5.根据权利要求4所说的试验机，其特征在于振荡器1是频率可调的振荡发生电路，其振荡信号送至工况设置中的功率放大电路21，经放大后加在被测元件D的正极上。
6.根据权利要求4所说的试验机，其特征在于工况建立部分包括一个功率放大电路21、恒温测试箱22及恒温控制器23。
7.根据权利要求4所说的试验机，其特征在于IP提取电路为一动态
R电桥，提取的
R参数送入微电脑控制器中的A/D转换接口41。
8.根据权利要求4所说的试验机，其特征在于微电脑控制器中包括一个A/D接口41，微型机或单片机管理单元42，其输出控制接口43与外记录装置相连。
9.根据权利要求4或8所说的试验机，其特征在于记录装置是一个绘图机，它在微机管理软件的控制下绘制出实时动态
R与时间t的关系曲线。
10.根据权利要求4所说的试验机，其特征在于加强工况设立部分的某个试验条件时，可以做为动态老化处理机应用。
全文摘要
本发明公开了一种半导体整流器件动态寿命试验机及其寿命估算与质量评价方法。可以更加科学、准确地对器件的连续寿命参数做出有价值的分析。其基本设计思想是在标准工况下建立器件的动态试验装置。在提取IR参数的监测中得出其寿命估价函数，从而不但能判断其是否通过寿命试验，而且可估算通过器件的寿命。因而它和现有寿命试验相比有更加实用的价值。
文档编号G01R31/26GK1030301SQ8710459
公开日1989年1月11日 申请日期1987年7月1日 优先权日1987年7月1日
发明者赵富, 李增锡, 葛淑欣, 霍一平 申请人:石家庄市自动化研究所