Как решается проблема измерения статических электрических параметров высоковольтных IGBT полупроводников при низких минусовых температурах?

Как быть с «атмосферными осадками», которые выпадают на пластинах, зондах и столике Зондовой станции при измерении статических электрических параметров высоковольтных IGBT транзисторов при минусовых температурах в области минус -50℃? Если вы среди тех, кто столкнулся с подобной проблемой и находитесь в поиске решения, эта статья для вас.

Почему «выпадают осадки» и чем страшны их последствия

Зона измерения зондовой станции

Проблема образования инея, льда, росы на критических поверхностях возникает из-за наличия влажного воздуха в зоне измерений. Конденсат и иней образуются на всех холодных поверхностях: на пластине с кристаллами, на столике, на зондах. На кончиках зондовых игл порой возникает даже ледяная корка, препятствующая электроконтакту.

Происходит не только критическая потеря точности и даже возможности измерений, но и повреждение оборудования и измеряемого транзистора. В конечном счете получаем полную потерю контроля над процессом.

Комплексный подход к решению проблемы

В высоковольтных ЗС для измерений при глубоких минусовых температурах необходимо предпринять комплексный подход, который включает:

• Изоляцию зоны измерений от окружающей среды с помощью герметичной камеры, обеспечивающей стабильное избыточное давление 50-100 Па и герметичность электрических вводов.
• Продувку зоны измерений инертным газом, например, азотом (из дьюара или баллона). Азот должен быть обязательно ОСЧ марки 6,0 – 99,9999%! Точка росы должны быть ниже -45℃, если измерения нужны на -50℃. Продувку камеры начинают заранее, минут за 10 до достижения температуры измерений. Мониторьте точку росы!

Наилучшее решение — применять специальные ЗС (например, MPI), оборудованные изолированной термозоной и средствами управляемой продувки.

Шаги процесса:

Загрузка пластины в камеру в н.у. и герметизация камеры.

Включение продувки азотом для вытеснения остаточной влаги.

Проверка герметичности после стабилизации давления в камере.

Охлаждение до -50℃.

Измерения в герметичной камере с продувкой азотом.

Автоматическая выгрузка измеренной пластины.

Подача на столик ЗС и измерение следующей пластины.

В лабораторных целях, когда не требуется длительный непрерывный процесс измерений, все попроще — герметичную камеру можно кратковременно заменить экранами вокруг зоны измерения с изменением потока газа.

Для измерений на минусовой температуре в корпусе рекомендуем использовать оборудование для термостатирования типа Термострим, который задаёт температурные режимы и обеспечивает термостатирование в процессе измерений. Проблемы с конденсатом и инеем не будет. Однако следует позаботиться о специализированной измерительной оснастке, конструкция которой определяется для каждого типа объекта контроля (ОК) индивидуально в соответствии с требованиями:

• со стороны конструкции корпуса ОК,
• к подключению ОК к разъемам Тестера согласно ТУ,
• к установке колпака Термострима.

Измерение ППП в корпусе на -50℃ с Термостримом

В общем случае для контроля корпусированных полупроводниковых приборов требуется создание теплоизолированного объёма, в который заведены необходимые измерительные тракты от Тестера.

Важно, чтобы все специфические коммутационные узлы для конкретного Тестового решения размещались за пределами зоны температурного воздействия, чтобы провода и разъёмы не подвергались обледенению и не вносили ошибки.

 Комплекс ВВ GBT Modula® TXI

Приглашаем вас посетить нашу лабораторию для демонстрации измерений высоковольтных IGBT транзисторов и диодов до 6,5 кВ с применением Комплекса Modula®TXI, созданного нами на базе нашего нового высоковольтного Тестера Formula®TT4 и высоковольтной зондовой станции MPI Corporation TS2000-IFE.

Записывайтесь на демонстрацию по телефону +7(495)269-75-93