淺談B4 封裝三極管壽命試驗臺的設計

孫佳良

（中國振華集團永光電子有限公司，貴州 貴陽550018）

1 概述

半導體產品生產試驗過程中，器件的壽命試驗是質量考核中的一項重要內容。本文是針對B4 型封裝三極管的壽命試驗工作原理及模擬其工作狀態(tài)設備線路設計的簡單解析。器件的試驗過程為常溫環(huán)境下進行，所加試驗條件為高精度恒流穩(wěn)壓試驗條件，這樣要求恒流源及穩(wěn)壓源要具有較高的精度和可靠性，才能使器件在連續(xù)1000 小時以上的試驗時間內正常工作。

2 設備機柜的設計

2.1 設備面板功能的設計。為實現B4 型封裝三極管的壽命試驗要求，其設備面板功能應包括以下方面內容：（1）IC電流數字顯示表頭。（2）VCE電壓數字顯示表頭。（3）IC調節(jié)部分。（4）VCE調節(jié)部分。（5）工位檢測轉換部分。（6）N/P 型轉換部分。

2.2 設備整體機柜的設計。（1）外部結構的設計。由于B4 型三極管的封裝外形結構特點，為此，設備機柜器件安裝應采用平臺式，以方便器件的安裝及拆卸。機柜的前面板部分設計為各試驗區(qū)的各項參數的數字表頭顯示、工位檢測轉換開關、N/P型轉換部分和強電控制開關；中間平臺部分為試驗夾具部分。為考慮設備的整體散熱效果，機柜的左、右兩側蓋板加開條形通風孔，并可拆卸。機柜的后面板為開兩扇對開門，以方便維修使用。機柜的底部安裝四個大腳輪，便于設備的整體移動。（2）內部結構的設計。機柜的下半部分安裝功率變壓器、控制變壓器，中間隔板安裝各工位限流功率電阻、肖振電路及恒流控制等部件。機柜的中間隔板安裝為四組試驗恒流穩(wěn)壓電源，供兩路獨立試驗單元進行壽命試驗使用。機柜的上面水平面板上設計為兩路，每路為45 只夾具座，供試驗老化器件安裝使用。夾具上方為控制面板，用于安裝設備各控制按鈕、轉換開關以及電流、電壓參數顯示數字表頭。

3 控制電路的設計

3.1 主機部分。由控制變壓器供給各恒流源控制電路電源，由功率變壓器、各工位控制回路、電流表、工位轉換開關組成，整機共兩組恒流源和兩組穩(wěn)壓源，一共有兩個獨立試驗區(qū)。

圖1

3.2 電源功率及試驗工位。每路恒流源電壓輸出最高為100V，電流輸出最大為5A，每路穩(wěn)壓源電壓輸出最高為100V，電流輸出最大為5A，每組電源對應一塊夾具板，每塊夾具板為48 個工位，共96 個工位，能同時滿足兩組45 只不同試驗條件的器件進行試驗要求。

3.3 設備面板功能設計。該設備面板設計有IC 電流顯示，VCE 電壓顯示，還有IC/VCE 調節(jié)旋鈕，以及N/P 型器件選擇開關，管位檢測按鈕。具有操作方便，設計簡潔等優(yōu)點。

3.4 控制電源部分設計。控制電源電路由交流控制變壓器輸出的6組抽頭分別供給集成穩(wěn)壓器CW7805/CW1815/CW7915，輸出為＋5V 和±15V，分別供給檢測數字面板表頭和集成電路的工作電壓。

3.5 主回路電路設計。由于半導體產品生產試驗標準要求，B4 型封裝三極管器件在壽命試驗中電路設計為共基極線路，因此該設備主回路電路設計為共基極老化電路，保證B4 型封裝三極管的壽命試驗符合試驗標準要求，所加試驗條件為高精度恒流穩(wěn)壓條件，且恒流源及穩(wěn)壓源具有較高的精度和可靠性。

3.6 整機規(guī)格尺寸。設備體積：L1000×W780×H1200（mm）；設備重量：100Kg；設備功率：1.5KW。

3.7 試驗區(qū)域。試驗區(qū)域是用于試驗器件的安裝，整機有兩塊夾具板，共96 個試驗工位。

安裝時要注意器件的引腳排列。

3.8 主回路原理圖的設計。（1）強電開關具有斷電保護功能，當試驗過程因各種原因發(fā)生斷電后自動斷電，在電源恢復后設備不會開機，只有當試驗員發(fā)現并將所加試驗條件全部降為零位時，重新開機試驗，以防止被試驗器件受到沖擊而損害。（2）主回路分為恒流控制單元（如圖1 所示）。

3.9 工位檢測電路。該設備各試驗區(qū)具有獨立恒流IC電流、VCE電壓顯示，用于進行各工位被試器件的試驗參數檢測和試驗過程監(jiān)視。

4 達到的技術效果

4.1 試驗范圍。滿足B4 封裝三極管進行壽命試驗要求。

4.2 技術參數。（1）單工位試驗電流：0～100mA（連續(xù)可調）。（2）單工位試驗電壓：0～100V（負載為獨立恒流工作方式）。（3）精度：電流精度：≤±1%，電壓精度：≤±1%。

4.3 試驗容量。每塊板2 個工位，共有96 工位，滿足試驗抽樣使用要求。

5 材料的選擇

在設備的設計研制過程中，筆者查閱了大量的資料，對元器件的相關知識得以深入的了解，對線路應用技術得以靈活應用是設計好該設備恒流穩(wěn)壓源的前提。對元器件的透徹了解和應用，才能更好的解決制造、調試過程中出現的各種異常現象。在設計的最初，各個元器件的選擇非常重要。例如：恒流調整管的選擇，采用高可靠金屬封裝3DK109 來實現，可靠性較高。

6 結論

在設計和實際制造過程中，每一個小小的失誤都有可能引起設備在通電調試過程中出現各種異常現象，設計者要對原理、功能、各元器件的性能參數使用都要有一定水平的應用基礎。否則設備在制造調試過程將會出現各種無法意料的現象，使得設備難以順利進行，乃至無法進行，以失敗而告終。

該設備從最初電路圖的設計、材料清單計劃、元器件的選擇，還有機柜結構的設計加工都十分成功。為考慮設備工作過程中的散熱問題，主回路變壓器、調壓器等發(fā)熱器件的位置擺放也十分關鍵，在線路連接及調試過程中出現的各種各樣現象，筆者充分應用線路知識，通過元器件或線路消除制造過程中的各種問題，從而制造出精確、測試精度較高、滿足試驗要求的試驗臺。

筆者在設計、制造、調試全過程中，在原器件的選購、安裝、測試及制造過程都本著嚴謹、科學的態(tài)度，精益求精的精神，認真的分析其中的不足，分析其中的問題所在，這樣才使該設備得以設計更合理。