IGBT模塊認證測試規(guī)范

1、測試部測試標準英威騰電氣股份測試部標準編碼：版本：密級：機密生效日期：頁數：40頁IGBT模塊認證測試標準擬制：張廣文審核：姜明批準: 董瑞勇日 期：2021-03-07.日期：，日期：更改信息登記表標準名稱：IGBT模塊認證測試標準標準編碼:版本更改原因更改說明更改人更改時間標準升級新擬制測試工程，升級原測試工程內容及標準。張廣文評審會簽區(qū):人員簽名意見日期董瑞勇吳建安唐益宏林金良張波目錄1. 目的62. 范圍63. 定義64. 弓丨用標準85. 測試設備86. 測試環(huán)境97. 測試工程9規(guī)格參數比對 9封裝結構測試107.2.1 封裝外觀檢查107.2.2 封裝外形尺寸測試 11基板平整度

2、測試12封裝內部結構測試 13晶體管電特性測試15集-射極耐壓 VCES測試 157.3.2 IGBT 集-射極飽和壓降 VCE(sat)測試 167.3.3 IGBT 柵-射極閥值電壓 VGE(th)測試 177.3.4 IGBT 內置二極管正向壓降 VF測試 18Ices和IR測試19絕緣耐壓測試21高溫電應力老化測試 23上下溫老化測試24NTC熱敏電阻特性測試 25驅動波形測試267.9.1 驅動波形質量測試 26開通關斷時間測試 28驅動電壓幅值測試 30死區(qū)時間測試31限流測試32均流測試33短路測試35溫升測試39IGBT晶元結溫測試 428. 數據記錄及報告格式 45IGBT模

3、塊認證測試標準1. 目的檢驗IGBT模塊各項性能指標是否滿足標準和產品設計要求。本標準主要從IGBT結構、電氣性能、可靠性等方面全面評估IGBT模塊各項性能指標。2. 范圍本標準規(guī)定的IGBT模塊性能測試方法，適用于英威騰電氣股份IGBT模塊器件選型認可及產品開發(fā)過程中IGBT模塊單體性能測試。3. 定義絕緣柵雙極型晶體管 IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor:是由 BJT雙極型三極管和MOS絕緣柵型場效應管組成的復合全控型電壓驅動式功率半導 體器件，兼有MOSFET勺高輸入阻抗和 GTR勺低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較

4、大。MOSFE驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅動功率小而飽和 壓降低。IGBT伏安特性：指以柵源電壓Ugs為參變量時，漏極電流與柵極電壓之間的關系 曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs控制，Ugs越高，Id越大。它與GTR勺輸出特性相似，分為飽和區(qū)、放大區(qū)和擊穿特性三局部。在截止狀態(tài)下的IGBT,正向電壓由J2結承當，反向電壓由 J1結承當。如果無 N+緩沖區(qū)，那么正反向阻斷電 壓可以做到同樣水平，參加N+緩沖區(qū)后，反向關斷電壓只能到達幾十伏水平，因 此限制了 IGBT的某些應用范圍。IGBT轉移特性：指輸出漏極電流Id與柵源電壓Ugs之

5、間的關系曲線。它與MOSFET 的轉移特性相同，當柵源電壓小于開啟電壓 Ugs(th)時，IGBT處于關斷狀態(tài)。在 IGBT導通后的大局部漏極電流范圍內，Id與Ugs呈線性關系。最高柵源電壓受最 大漏極電流限制，其最正確值一般取為15V左右。IGBT開關特性：指漏極電流與漏源電壓之間的關系。IGBT處于導通態(tài)時，由于它的PNP晶體管為寬基區(qū)晶體管，所以其B值極低。盡管等效電路為達林頓結構，但流過MOSFE的電流成為IGBT總電流的主要局部。 通態(tài)電壓Uds(on)可用下式 表示：Uds(o n)= Uj1 + Udr+ Id*Roh式中：Uj1 JI結的正向電壓，其值為IV。Udr 擴展電阻

6、Rdr上的壓降。Roh溝道電阻。通態(tài)電流Ids可用下式表示：Ids=(1+Bp np)*Imos式中：Imos 流過 MOSFE的電流。由于N+區(qū)存在電導調制效應， 所以IGBT的通態(tài)壓降小， 耐壓1000V的IGBT通態(tài) 壓降為23V。IGBT處于斷態(tài)時，只有很小的泄漏電流存在。平整度：物體外表凹凸不平及厚薄不均的程度。熱阻(Thermal Resista nee ):在熱平衡條件下，兩規(guī)定點(或區(qū)域)之間溫度差 與產生這兩點溫度差的耗散功率之比。結殼熱阻為半導體器件結溫和管殼規(guī)定點 的溫度差與器件耗散功率之比，散熱器熱阻為散熱器上規(guī)定點和環(huán)境規(guī)定點溫度 的差與產生這兩點溫差的耗散功率之比。

7、緊固力(Tighten Pressure ):保證電力半導體器件與散熱器具有良好熱接觸的組 裝壓力/力矩。4. 引用標準GB電工術語電力半導體器件GB 04586-1994-T半導體器件 分立器件 第8局部：場效應晶體管GB 04587-1994-T 半導體分立器件和集成電路第7局部：雙極型晶體管GB 半導體器件 第10局部：分立器件和集成電路總標準GB半導體器件機械和氣候試驗方法第1局部：總那么GB半導體器件機械和氣候試驗方法第2局部：低氣壓GBT半導體管特性圖示儀測試方法GBT半導體集成電路封裝術語GB半導體器件 集成電路 第11局部：第1篇：半導體集成電路 內部目檢不包括混合電路5. 測

8、試設備BJ4822智能大功率圖示儀北京無線電儀器廠34972A安捷倫數據采集儀美國安捷倫科技DSO 5014A安捷倫示波器美國安捷倫科技SD-089電子數顯卡尺上海量具刃具廠CS9932B綜合安規(guī)測試儀南京長盛儀器KMH-1000RL5型可程式快速溫變濕熱箱科明科技QTT-80L可程式濕熱箱深圳市環(huán)亞科技1147A電流探頭美國安捷倫科技i1000S電流探頭美國福祿克國際公司PT-8010高壓差分探頭臺灣品質6. 測試環(huán)境室溫環(huán)境：25C± 2C濕熱環(huán)境：85 C, 85%高溫環(huán)境1: 85 C高溫環(huán)境2: 120C低溫環(huán)境：-40 C7. 測試工程測試工程清單規(guī)格參數比對封裝結構測試

9、晶體管電特性測試Ices和I R測試絕緣耐壓測試高溫電應力老化測試咼低溫老化測試NTC熱敏電阻特性測試驅動波形測試限流測試 ?均流測試 ?短路測試 ?溫升測試 ? IGBT晶元結溫測試規(guī)格參數比對參數比對目的對于可以相互替代或應用于同一功率等級的IGBT模塊，根據廠商規(guī)格書對不同廠商不同型號模塊參數進行比照，通過比照規(guī)格參數差異確保模塊替代選型滿足產品設 計要求。參數比對方法對于可以相互替代的模塊，根據IGBT模塊參數比照數據表中的參數，將各個廠商參數值及測試條件分別填寫在對應參數欄中。假設某些參數只在某一方廠商規(guī)格書中體 現，那么無此參數的其他廠商對應規(guī)格欄填寫“-。具體數據記錄格式請參見附

10、表模塊參數比照數據表。參數比照判定標準參數比照需要同時滿足以下條件方為合格IGBT的關鍵參數，替代器件規(guī)格不得低于被替代器件規(guī)格。關鍵參數為：Ptot、Vce(sat)/Vf 、Vces/Vr、Ices/Ir 、Ic、Icm、Isc、Rth。其余參數綜合評估。 所有廠商器件規(guī)格均應在產品設計要求規(guī)格內。封裝結構測試測試目的對IGBT模塊外形尺寸、基板平整度、內部結構等封裝規(guī)格進行測量檢查，確認IGBT模塊封裝規(guī)格是否與廠商宣稱規(guī)格一致，或符合我司新器件標準要求。測試細項封裝外觀檢查封裝外形尺寸測試基板平整度測試封裝內部結構測試封裝外觀檢查721.1測試方法注：測試前，需記錄反響模塊特征的整體圖

11、片模塊絲印前上方45°角拍攝記錄。在室溫25C± 2C下，使用20X放大鏡下觀察封裝外觀絲印是否清晰、模塊引腳鍍層是否氧化、生銹。模塊封裝殼體結構是否存在形變縫隙，如有縫隙需要使用厚 薄塞規(guī)量測縫隙大小。在完成基板平整度測試及模塊老化測試后，重新量測模塊以上 尺寸參數。此過程要求對模塊進行前視、后視、左視、右視、俯視以及底部視角進行 拍照留底，具體數據填寫格式參見附表模塊封裝測試數據記錄表 。7.2.1.2 判定標準封裝外觀檢查需要同時滿足以下要求方為合格：封裝外觀絲印清晰且標識的規(guī)格、品牌、封裝信息等與廠商規(guī)格書一致。模塊引腳鍍層光潔無氧化、生銹。模塊外觀在放大鏡下觀察無

12、明顯形變。樣品老化測試前封裝無縫隙，老化后封裝縫隙寬度w0.2mm且縫隙長度w 10mm封裝外形尺寸測試7.2.2.1 測試方法在室溫25C± 2C下，使用數顯卡尺量測IGBT模塊的封裝外形尺寸，量測內容包括IGBT模塊封裝的長、寬、厚、安裝孔位置尺寸、安裝孔位直徑、引腳位置尺寸、 引腳高度、引腳直徑以及廠商規(guī)格書上所標注的其他外形尺寸。在完成基板平整度測 試及模塊老化測試后，重新量測模塊以上尺寸參數。具體數據填寫格式參見附表模塊封裝測試數據記錄表。7.2.2.2 判定標準封裝外形尺寸應同時滿足以下要求方為合格：模塊規(guī)格書中安裝尺寸、引腳定義以及引腳截面積符合電路板設計要求。模塊規(guī)格

13、書中引腳定義與替代模塊引腳定義一致，且引腳截面積不低于產品設計規(guī)格，及跟替代模塊引腳截面積相近滿足載流能力。在室溫以及老化測試后，模塊外形尺寸均在廠商規(guī)格書宣稱公差范圍內。基板平整度測試測試方法在室溫25C± 2 C下，使用散熱膏涂抹工裝在IGBT模塊基板上均勻涂抹散熱膏，散熱膏的厚度不超過 500卩m,推薦300卩m依據IGBT模塊固定所使用組合螺絲 型號，設定扭力電批/扭力螺絲刀力矩將IGBT模塊固定在標準散熱器上。按照模塊規(guī) 定的緊固力矩和緊固順序安裝模塊，所有螺絲緊固分為按照以下步驟進行：按照要求緊固順序及緊固力矩對所有螺絲進行預緊。按照要求緊固順序及緊固力矩將所有螺絲打緊固

14、定。所有螺絲打緊后確認模塊處于緊固狀態(tài)，按照規(guī)定的緊固力矩和緊固順序按照以下步驟撤除模塊。按照要求緊固順序及緊固力矩對所有螺絲預松。按照要求緊固順序及緊固力矩將所有螺絲取下。扭力電批/扭力螺絲刀緊固與撤除力矩設置請參見表一：力矩參照表。表一：力矩參照表螺絲規(guī)格緊固力矩預松力矩螺絲規(guī)格緊固力矩預松力矩M36kgf cm6kgf cmM528kgf cm28kgf cmM414kgf cm14kgf cmM648kgf cm48kgf cm模塊撤除后，將模塊基板底部向上與散熱器對應固定區(qū)域并排放置。將1cnf網格工裝放置于該區(qū)域上方進行拍照，具體放置方式如圖1:模塊平整度測試比照圖所示。圖1模塊平

15、整度測試比照圖按照要求緊固順序及緊固力矩采用標準緊固力矩電批，對模塊進行反復20次緊固撤除操作，對模塊進行緊固力測試。緊固力測試期間，對模塊及散熱器不需要重新涂 抹散熱膏及拍照，測試過程可以更換緊固螺絲但不得更換模塊樣品。在完成反復20次緊固撤除后，擦去模塊及散熱器上殘留散熱膏。重新為模塊涂抹散熱膏，并按照要求緊固順序及緊固力矩重新緊固和撤除模塊。模塊撤除后，將模塊 基板底部向上與散熱器對應固定區(qū)域并排放置。將1cmf網格工裝放置于該區(qū)域上方進行拍照，測試過程中數據及圖片填寫格式參見附表模塊封裝測試數據記錄表 。判定標準基板平整度測試要求同一模塊完成測試全部步驟后同時滿足以下要求方為合格：功能

16、性能正常。外觀及封裝尺寸仍符合要求?；迮c散熱器導熱硅脂接觸面積必須大于總體基板面積80%內部晶圓集成區(qū)域對應基板位置與散熱器導熱硅脂接觸面積應大于晶圓面積2倍。封裝內部結構測試7.241測試方法完本錢標準要求的其他測試工程后，在室溫25C± 2 C環(huán)境下，使用專用工具將IGBT模塊外殼封裝去除。 模塊外殼封裝去除過程中，應防止破壞模塊內部引線。模塊外殼封裝去除后，對內部結構圖進行拍照留底。拍照要能夠詳細反映模塊內部晶圓布局、綁定線及晶元拓撲方式和走線工藝布局，并且需要與同類型其他廠商內部結構圖片進行比照分析。晶圓布局比照拍照例如如圖2 :模塊晶圓布局圖所示。圖2模塊晶圓布局圖FS1

17、50R12KT3GD150FFL120C6S測試過程中數據及圖片填寫格式參見附表模塊封裝測試數據記錄表。7.242判定標準 封裝內部結構測試應同時滿足以下要求方為合格:要求內部晶圓分布均勻合理。引線布局美觀，不同電信號嚴禁交叉布線，嚴禁采用飛線方式布線。內部溫度檢測電阻位置應布置于或接近內部熱源集中區(qū)域。模塊內部爬電距離及電氣間隙應符合安規(guī)要求。晶體管電特性測試測試目的評判模塊晶體管電特性是否符合產品設計要求，確認模塊晶體管電特性與廠商宣 稱規(guī)格一致性。注：受儀器限制，lc 400A或Vces 3000V以上的模塊暫時無法測試晶體管特性。測試細項集-射極耐壓Vce：測試集-射極飽和壓降VcEs

18、at測試柵-射極閥值電壓VGEth測試內置二極管正向壓降Vf測試集-射極耐壓VCES測試測試方法在室溫25C± 2 C環(huán)境下，將待測的IGBT柵-射極短路，接線方式為儀器HV端接IGBT集電極，COM端接發(fā)射極。集電極電源設置的極性選擇設為NPN+ HV連續(xù)，峰值功率選擇設為 30W階梯發(fā)生器設置的階梯源選擇為電壓，階梯發(fā)生器的階數設 為0。測量方法選擇的測量方式設為重復模式。點擊軟件的開始測試按鈕，將集電極 電源掃描調節(jié)設為適宜檔位，一般開始可設為額定VCES的1/10左右，緩慢地增加集電極電源的掃描電壓。電壓接近器件額定Vces時，將集電極電源的掃描調節(jié)為額定VCes的1/100

19、左右，繼續(xù)增加集電極掃描電壓，調節(jié)過程中注意觀察曲線，當電流到達器 件的額定Ices時，停止增加電壓，讀取此時的電壓，此電壓即為IGBT的實際集-射極耐壓，具體數據記錄格式請參見附表晶體管電特性數據記錄表。完成模塊上下溫沖擊測試后，在室溫25 C± 2 C環(huán)境下按照以上步驟重新測試，并記錄測試數據，具體數據記錄格式請參見附表晶體管電特性數據記錄表 。測試過程中需要注意以下事項：測試多管IGBT時，必須同時將每個管子的柵-射極獨立短路。測試時保證接線正確，注意人身平安。合上保護蓋才可以測試，防止接觸測試端子。假設無法合上保護蓋，必須在測試樣品旁邊放高壓警示，防止旁人靠近測試樣品。要注意

20、集電極電源的掃描電壓設置不可過大，一般可設為 VCES的1/10 。在增加集電極電壓過程中，一旦發(fā)現電流突然迅猛增大 遠遠超過規(guī)定的漏電流標準時，必須直接將集電極電源電壓歸零，以保護儀器和器件。假設需要保存曲線，將測量方法選擇的測量方式設單次模式再保存。測試結束后必須及時退出軟件，注意退出前集電極電源必須先回零，退出軟件后才能關主機。7.3.1.2 判定標準測試所得V=ES電壓?額定VCES電壓。7.3.2 IGBT集-射極飽和壓降VCEsat測試7.3.2.1 測試方法室溫25C± 2C環(huán)境下，測試模塊接線方式為儀器HC端主電流回路及Hcsen端電壓感測接IGBT集電極、儀器 CO

21、M端 主電流回路及 COMser端 電壓感測 接IGBT發(fā)射極、儀器SGV端接IGBT柵極。集電極電源設置的極性選擇設為NPN+ HC脈沖，峰值功率選擇設為 3kW階梯發(fā)生器設置的階梯源選擇為電壓，階梯發(fā)生器的 階數設為3，階梯/偏移幅度設為5V。顯示設置中的水平檔設為 VDS 2V/格或5V/ 格,垂直檔按需求設置。測量方法先設為單次方式，點擊軟件的開始測試按鈕，將集 電極電源掃描調節(jié)設為適宜檔位一般可設為1,緩慢地增加集電極電源的掃描電壓。觀察第3階的輸出曲線VGE=15V,使電流到達1 2倍的lc額定值左右由于儀器 限制，電流最大不可超過 400A,再把測量方法設為掃描方式，并設置適宜的

22、掃描步長。讀取電流在Ic額定值時候的電壓數據，此電壓即為實際VCEsat，具體數據記錄格式請參見附表晶體管電特性數據記錄表。完成模塊上下溫沖擊測試后， 在室溫25 C± 2 C環(huán)境下按照以上步驟重新測試， 讀取電流在Ic額定值時候的電壓數據，此電壓即為實際 Esat，具體數據記錄格式請 參見附表晶體管電特性數據記錄表 。測試過程中需要注意以下事項：測試時保證接線正確。在增加集電極電壓過程中，一旦發(fā)現電流突然迅猛增大突然超過I C額定值幾倍以上時，必須直接將集電極電源電壓歸零，以保護儀器和器件。儀器HC端和COM端為大電流主回路，連線盡量短，而且必須保證和器件接觸良好。測試100A以上

23、時，測試設備使用4分鐘需要休息10分鐘以上。測試結束后必須及時退出軟件，注意退出前集電極電源必須先回零，退出軟件后 才能關主機。7.322 判定標準模塊老化測試前后室溫環(huán)境下測量的WEsat電壓均小于模塊廠商規(guī)格中VCE sat的最大允許值方為合格。7.3.3 IGBT柵-射極閥值電壓VGEth測試7.3.3.1 測試方法室溫25C± 2C環(huán)境下，將待測的IGBT柵-集電極短路，模塊測試接線方式為 儀器HC端主電流回路及 Hcsen端電壓感測接IGBT集電極、儀器 COM端主 電流回路及COMsen電壓感測接IGBT發(fā)射極、儀器SGV端接IGBT柵極。集電 極電源設置的極性選擇設為N

24、PN+HC脈沖，峰值功率選擇設為 300W階梯發(fā)生器設置的階梯源選擇為電壓，階梯發(fā)生器的階數設為 0,階梯/偏移幅度設為2V。顯示設置中的水平檔先設為 VDS 2V/格，垂直檔設為 500mA/格 最小檔。測量方法先設為單次 方式，點擊軟件的開始測試按鈕，將集電極電源掃描調節(jié)設為適宜檔位一般可設為1,增加集電極電源的掃描電壓到10V左右。然后將顯示設置中的水平檔改設為Vgs1V/格，緩慢增加階梯發(fā)生器的偏移設置值，調節(jié)過程中觀察電流，當電流開始抬起，達幾十或幾百 mA時，將測量方法先改為掃描方式。在曲線中找到IC的值為器件規(guī)格中的參考電流值的點，讀取此時的電壓值，即為閥值電壓，具體數據記錄格式

25、請參見附表晶體管電特性數據記錄表 。完成模塊上下溫沖擊測試后，在室溫25C± 2C環(huán)境下按照以上步驟重新測試柵-射極閥值電壓VGEth，具體數據記錄格式請參見 附表晶體管電特性數據記錄表。測試過程中需要注意以下事項：測試時保證接線正確。在增加集電極電壓過程中，一旦發(fā)現電流突然迅猛增大突然超過I c額定值幾倍以上時，必須直接將集電極電源電壓歸零，以保護儀器和器件。儀器HC端和COM端為大電流主回路，連線應盡量短，且必須保證和器件接觸良好。測試結束后必須及時退出軟件，注意退出前集電極電源必須先回零，退出軟件后 才能關主機。7.3.3.2 判定標準模塊老化測試前后室溫環(huán)境下測量VGEth電

26、壓均在模塊廠商要求規(guī)格范圍內方為合格。7.3.4 IGBT內置二極管正向壓降VF測試測試方法室溫25C± 2C環(huán)境下，將待測的IGBT柵-射極短路。模塊測試接線方式為儀器HC端主電流回路及 Hcsen端電壓感測接IGBT發(fā)射極、儀器 COM主電 流回路及COMser端電壓感測接IGBT集電極、儀器SGV端接IGBT柵極。集電極 電源設置的極性選擇設為 NPN+H脈沖，峰值功率選擇設為 3kW階梯發(fā)生器設置的階 數設為0,顯示設置中的水平檔設為 VCE 500mV/格,垂直檔按需求設置。 測量方法先 設為單次方式，點擊軟件的開始測試按鈕，將集電極電源掃描調節(jié)設為適宜檔位一般可設為1，緩

27、慢地增加集電極電源的掃描電壓。觀察電流，使電流到達12倍的If額定值左右時由于儀器的限制，電流最大不可超過400A,再把測量方法設為掃描方式，并設置適宜的掃描步長。讀取電流在IF額定值時候的電壓數據，此電壓即為實際VF,具體數據記錄格式請參見附表晶體管電特性數據記錄表。完成模塊上下溫沖擊測試后， 在室溫25C± 2C環(huán)境下按照以上步驟重新測試 內置二極管正向壓降 Vf,具體數據記錄格式請參見 附表晶體管電特性數據記錄表 。 測試過程中需要注意以下事項：測試多管IGBT時，必須同時將每個管子的柵-射極獨立短路。測試時保證接線正確。在增加集電極電壓過程中， 一旦發(fā)現電流突然迅猛增大突然超

28、過IC額定值幾倍以上時，必須直接將集電極電源電壓歸零，以保護儀器和器件。儀器HC端和COM端為大電流主回路，連線盡量短，而且必須保證和器件接觸良好。測試100A以上時，使用4分鐘儀器要休息10分鐘以上。測試結束必須及時退出軟件，退出前集電極電源必須先回零，退出軟件后再關主機。7.342 判定標準模塊老化測試前后室溫環(huán)境下測量Vf電壓均小于模塊廠商規(guī)格的最大允許值方為合格。Ices和IR測試測試目的評判模塊晶體管電特性是否符合產品設計要求，確認模塊晶體管電特性與廠商宣稱規(guī)格一致性。測試方法在室溫25C± 2C環(huán)境下，將待測的IGBT門極端子短路，分別在輸入/輸出主 端子與直流側主端子之

29、間反向施加測試電壓。測試電壓等級為廠商器件數據表給定的VCes/VRRM直。電壓上升時間設定為10S,電壓持續(xù)時間為 60S，電壓下降時間設定為10S,漏電流上限設定為Ices或I R值，漏電流下限設定為0。記錄測試過程的最大漏電流，具體數據記錄格式請參見 附表4. Ices和IR及絕緣數據記錄表。完成室溫25 C± 2 C環(huán)境下Ices和Ir測試后，將模塊放置于溫箱中設定溫度 85C、濕度85%模塊在設置溫濕度環(huán)境穩(wěn)定后保持4小時，保持溫濕度環(huán)境不變按照以上測試步驟進行Ices和Ir測試。并記錄測試數據，具體數據記錄格式請參見附表4. Ices和I R及絕緣數據記錄表。完成濕熱溫度

30、85C、濕度85%環(huán)境下Ices和IR測試后，將模塊放置于溫箱 中設定溫度120C，模塊在設置溫濕度環(huán)境穩(wěn)定后保持4小時，保持溫濕度環(huán)境不變按照以上測試步驟進行Ices和I r測試。并記錄測試數據，具體數據記錄格式請參見附表4. Ices和I r及絕緣數據記錄表。完成高溫溫度120C環(huán)境下Ices和I R測試后，將模塊放置于室溫25C± 2C 環(huán)境下，模塊在室溫環(huán)境放置12小時后，在室溫25C± 2C環(huán)境下按照以上測試步驟進行Ices和I R測試。并記錄測試數據，具體數據記錄格式請參見附表4. Ices和I R及絕緣數據記錄表。測試過程中需要注意以下事項：測試所用電源誤差小

31、于土2%測試電壓。測試多管IGBT時，必須同時將每個管子的門極端子獨立短路。測試時保證接線正確，在測試樣品旁邊放高壓警示，注意人身平安。測試完成后必須使儀器復位；測試結束后須及時關閉儀器。Ices和I R測試包括模塊中所有晶元。743判定標準Ices和Ir測試應同時滿足以下要求方為合格:室溫環(huán)境下：測試電壓為額定濕熱環(huán)境下：測試電壓為額定高溫環(huán)境下：測試電壓為額定VCes/V rrM寸，漏電流w額定常溫lces/1 RoVces/V RRM，漏電流w額定常溫lces/1 RoSes/VRRM寸，漏電流w常溫lces/1 R的3倍。注：如器件資料中給定了85C或120C時Ices和IR的值，那么

32、依器件Ices和IR的值判定；如器件資料中未給定85C或120C時Ices和IR的值，那么以上述標準判定。絕緣耐壓測試測試目的評判模塊晶體管電特性是否符合產品設計要求，確認模塊晶體管電特性與廠商宣稱規(guī)格一致性。測試方法在室溫25C± 2C環(huán)境下測試，將IGBT模塊主端子和門極端子分別短接起來, 在主端子的短接線和模塊基板之間施加測試電壓。測試電壓等級為廠商器件數據表給 定的VISO/VISOL和安規(guī)耐壓測試等級中的最大值。安規(guī)耐壓測試等級請參見表二：表二：安規(guī)耐壓測試等級電壓表系統(tǒng)電壓等級耐壓測試電壓等級系統(tǒng)電壓等級耐壓測試電壓等級ACDCACDC220150021206601800

33、2550380150021206901800255059018002550114035004800電壓等級可采用內差法計算。耐壓測試時，模塊所有端子的短接端作為一極，模塊基板作為另一極。電壓上升 時間設定為10S,電壓持續(xù)時間為 60S，電壓下降時間設定為 10S，漏電流上限設定為 5mA漏電流下限設定為 0mA記錄測試過程的最大漏電流，具體數據記錄格式請參見 附表4. Ices和I r及絕緣數據記錄表。完成室溫25C± 2C環(huán)境下耐壓測試以及模塊老化測試后，將模塊放置于溫箱中設定溫度85C、濕度85%模塊在設置溫濕度環(huán)境穩(wěn)定后保持4小時，保持溫濕度環(huán)境不變按照以上測試步驟進行耐壓測

34、試。記錄測試過程的最大漏電流，具體數據記 錄格式請參見附表4. Ices和I R及絕緣數據記錄表。完成濕熱溫度85C、濕度85%環(huán)境下耐壓測試后，將模塊放置于溫箱中設定 溫度120C，模塊在設置溫濕度環(huán)境穩(wěn)定后保持4小時，保持溫度環(huán)境不變按照以上測試步驟進行耐壓測試。記錄測試過程的最大漏電流，具體數據記錄格式請參見附表4. Ices和I R及絕緣數據記錄表。完成以上設定環(huán)境下耐壓測試后，將模塊放置于室溫 25C± 2C環(huán)境下，模塊在室溫環(huán)境穩(wěn)定后保持 12小時，在室溫25 C± 2 C環(huán)境下按照以上測試步驟進行 耐壓測試。記錄測試過程的最大漏電流，具體數據記錄格式請參見附表

35、4. Ices和I R及絕緣數據記錄表。測試過程中需要注意以下事項：測試所用電源誤差小于土 2%測試電壓。按照儀器使用說明書正確接線。在如果功率模塊集成了整流、逆變單元，整流模塊絕緣測試和逆變模塊絕緣測試可以合并進行，但注意另外把IGBT的門極端子全部短接好，在主端子和基板之間施加測試電壓。測試判據耐壓測試結束，模塊未擊穿損壞，且漏電流w2mA方為測試合格。高溫電應力老化測試測試目的評判模塊晶體管電特性是否符合產品設計要求，確認模塊晶體管電特性與廠商宣 稱規(guī)格一致性。測試方法高溫85 C,濕度85%環(huán)境下，將門極端子短路好的IGBT樣品，在輸入/輸出功率端子與直流側功率端子之間，分別施加廠商器

36、件數據表給定的VCes/VRRM測試電壓，維持此種狀態(tài)持續(xù) 4小時。如模塊正常，那么維持溫度不變然后分別進行標準“Ices和I R測試中高溫 85C時的Ices/I R測試，和“絕緣耐壓測試中高溫 85C時的絕 緣耐壓測試，并記錄測試過程中的最大漏電流，具體數據記錄格式請參見 附表4. Ices和I R及絕緣數據記錄表。注：此項測試可在“Ices和IR測試中高溫85C測試完成后直接進行。測試過程中需要注意以下事項：測試所用電源誤差在土 1%以內。測試多管IGBT時，必須同時將每個管子的門極端子獨立短路。測試時保證接線正確，注意人身平安。須在測試樣品旁邊放高壓警示，防止旁人靠近測試樣品。測試完成

37、后必須使儀器復位，測試結束后須及時關閉儀器。高溫電應力老化測試須包括模塊中所有晶元。判定標準IGBT功能性正常，無損壞。高溫85 C環(huán)境下，測試電壓為額定高溫85 C環(huán)境下：測試電壓為額定VWVrrm時，漏電流w額定常溫Ices/I RVso時，漏電流w 2mA上下溫老化測試測試目的對IGBT模塊施加溫度老化應力，確認IGBT模塊各項性能指標在老化試驗前后致性。測試方法完成標準中室溫25C± 2 C模塊測試后，將模塊放到溫度沖擊箱中，進行-40 C120C溫度沖擊測試。上下溫駐留時間為 30分鐘，共進行12個溫度沖擊循環(huán)。 溫度 沖擊循環(huán)測試結束后，將模塊在室溫25C± 2

38、C環(huán)境下恢復12小時，然后分別進行標準“Ices和IR測試中常溫25C時的lces/1 R測試，和“絕緣耐壓測試中常 溫25C時的絕緣耐壓測試，以及“晶體管電特性測試中的測試工程，并記錄測試過 程中的最大漏電流值及相關數據。具體測試數據記錄格式請參見附表晶體管電特性數據記錄表，和附表 4. Ices和I R及絕緣數據記錄表。判定標準IGBT功能性正常，無損壞。室溫環(huán)境下：測試電壓為額定VCes/VRRM時，漏電流W額定常溫lces/1R；室溫環(huán)境下：測試電壓為額定 Vso時，漏電流w 2mA 室溫環(huán)境下：晶體管電特性工程測試結果符合規(guī)格書標準。NTC熱敏電阻特性測試測試目的評判模塊NTC熱敏電

39、阻特性是否符合產品設計要求，確認模塊NTC熱敏電阻特性與廠商宣稱規(guī)格一致性。模塊自帶的NTC熱敏電阻不使用的不用測試。測試方法在室溫25C± 2C環(huán)境下，將待測的IGBT安裝在相應機型上，放入可程式快速溫變濕熱箱中，要求變頻器風扇處于運轉狀態(tài)。然后使溫變濕熱箱按下表中給定的溫度依次運行，每個溫度段運行時間不低于 30分鐘。在每個溫度段結束的前 5分鐘查 看變頻器IGBT溫度功能碼，并記錄數據，注：待測機型體積要小于 0.2立方米，否那么 無法測試此項。具體數據記錄格式請參見 附表熱敏電阻特性測試數據表 。判定標準IGBT溫度功能碼顯示值與溫變濕熱箱給定的溫度在土5C以內，或符合軟件設

40、計。測試過程中模塊功能正常。驅動波形測試測試目的測試變頻器在不同的運行狀態(tài)下，IGBT驅動波形是否正常測試細項驅動波形質量測試開通關斷時間測試驅動電壓幅值測試驅動死區(qū)時間測試驅動波形質量測試測試方法在室溫25C± 2C環(huán)境下，將IGBT模塊裝配在相應功率等級的變頻器上測量IGBT門極引腳處的電壓波形。為了盡量減小波形失真，必須使用隔離電源給示波器供電，并使用如圖3-4所示的兩種方法連接示波器探頭。圖3使用帶短地線的探頭帽圖4使用同軸轉接頭自制的小工具利用示波器截取在電流突變時，如限流時1個SPWM周期和35個開關周期的波 形，看是否有異常。然后測量單次開通關斷門極電壓波形及門極電流波

41、形利用示波 器的邏輯運算功能，可測量出門極驅動功率波形，看是否有異常。然后在變頻器正常 運行載頻為缺省載頻時，分別測試負載為電機空載、滿載以及限流狀態(tài)下的門極驅動 電壓和驅動電流波形包括開通和關斷波形并記錄；并測試變頻器在輸出相間及相 對地短路狀態(tài)下的門極驅動電壓波形詳見短路測試，具體數據記錄格式請參見 附表6.驅動波形測試數據記錄表。測試過程中需要注意以下事項：焊接的IGBT須按照如下圖的方法連接示波器探頭，插接的IGBT假設不采用帶短地線的探頭帽方式放置探棒，可用標準探頭，但需將地線纏繞在探棒上，盡量使探頭主信號線與地線構成的回路面積最小。為了盡量減小由于示波器各通道之間相互耦合造成測試波

42、形失真的影響，六橋驅 動波形單獨抓取。如需同時測量上下橋驅動電壓波形，一定要將所使用的兩個通道隔離。即一個通道用普通探頭測量，另一個通道用高壓差分探頭測量，并且注意把有源差分探頭的電源隔離或將差分探頭的電源適配器的地線端去掉，否那么可能會燒壞差分探頭。抓取波形時，示波器橫軸時間軸設為1卩S/div推薦,縱軸幅值軸設為5V/div推薦。每種運行狀態(tài)下，分以下兩種情況記錄波形：IGBT通過電流時的開通關斷波形和續(xù)流二極管通過電流時的開通關斷波形。每個IGBT驅動橋都需測量，包含并聯(lián)使用的模塊。7.10.1.2 判定標準開通波形平滑無震蕩，或有少許震蕩，但震蕩峰值電壓小于+20V。如圖5所示:2卯冋

43、1K2VK 740n$Max( FWAFopli k 13 3VAgilenl TEchnnlogiesr r - /1 00 A/9.13VSourceSettnaStatisticsRi««MeasureWED NOV 10 15:37 37 2021布 2 I2DK I OQOE/ Stop圖5 IGBT開通驅動波形例如關斷波形平滑無震蕩，或有少許震蕩，但震蕩峰值電壓大于-20V。如圖6所示:圖6 IGBT關斷驅動波形例如開通關斷時間測試7.9.2.1 測試方法在室溫25C± 2C環(huán)境下，將IGBT模塊裝配在相應功率等級的變頻器上測量RiseIGBT開通、關

44、斷時間測試可以在IGBT驅動波形測試的過程中進行，記錄波形的time與Fall time ,即為IGBT開通與關斷時間。測量變頻器在正常運行時載頻為缺省 載頻，負載分別為電機空載、滿載、限流狀態(tài)下的IGBT開通、關斷時間，并記錄測量值。具體數據記錄格式請參見附表6.驅動波形測試數據記錄表。測試過程中需要注意以下事項：用示波器測量波形時，要使探棒回路面積盡量小。如果同時測量上下橋驅動電壓波形，必須使兩個測量通道之間相隔離。即一個通 道用普通探頭測量，另一個通道用高壓差分探頭測量，并且注意把有源差分探頭 的電源隔離或將差分探頭的電源適配器的地線端去掉，否那么可能會燒壞差分探頭。抓取波形時，示波器橫

45、軸時間軸設為1卩S/div,縱軸幅值軸設為 5V/div。792.2 判定標準卩SW開通時間三卩S或符合設計參數。圖7所示。0： Agil«rttTBchnolugi«iWED OCT 13 1623:39 201DIIgjgQ 5 00V/ 荼 3.260E1 000£/ 停止 4. 3C9V圖7 IGBT開通波形上升時間卩SW關斷時間Wy S或符合設計參數。圖 8所示。TiTS址計13息普圖8 IGBT關斷波形下降時間E課間Agilenr TvchnologiesWED OCT 13 16 S3 14 201QU1fl 5 00V/ 氣 3 2BDS 1 CO

46、OS/序止 H 9 38V驅動電壓幅值測試7.9.3.1 測試方法在室溫25C± 2C環(huán)境下，將IGBT模塊裝配在相應功率等級的變頻器上測量 IGBT開通、關斷驅動電壓幅值測試可以在IGBT驅動波形測試的過程中進行，記錄波形的Top與Base,即為IGBT開通驅動電壓幅值與關斷驅動電壓幅值。測量變頻器在 正常運行時載頻為缺省載頻，負載分別為電機空載、滿載、限流狀態(tài)下的IGBT開通、關斷驅動電壓幅值，并記錄測量值。具體數據記錄格式請參見附表6.驅動波形測試數 據記錄表。測試過程中需要注意以下事項：用示波器測量波形時，要使探棒回路面積盡量小。如果同時測量上下橋驅動電壓幅值，必須使兩個測量

47、通道之間相隔離。抓取波形時，示波器橫軸時間軸設為1uS/div，縱軸幅值軸設為 5V/div。7.9.3.2 判定標準< Top w V、-12V< Base < 0V或符合設計參數。死區(qū)時間測試測試方法在室溫25C± 2C環(huán)境下，將IGBT模塊裝配在相應功率等級的變頻器上測量IGBT開通、關斷驅動波形死區(qū)時間。上下橋死區(qū)時間定義為：從上橋下橋IGBT柵-射極驅動電壓降至 0V到下橋上橋IGBT柵-射極驅動電壓升至 0V的時間，如圖 9所示：用示波器同時測量同相的上下橋驅動電壓波形，在抓取的波形上用示波器的游標測量功能測量死區(qū)時間。測試變頻器在正常運行時，載頻為缺省

48、載頻，負載分別為電機空載、滿載、限流狀態(tài)下IGBT上下橋死區(qū)時間，并記錄測量值。具體數據記錄格式 請參見附表6.驅動波形測試數據記錄表 。測試過程中需要注意以下事項：測量上下橋驅動波形的死區(qū)時間，必須使兩個測量通道之間相隔離。即一個通道 用普通探頭測量，另一個通道用高壓差分探頭測量，并且注意把有源差分探頭的 電源隔離或將差分探頭的電源適配器的地線端去掉，否那么可能會燒壞差分探頭。 用示波器測量波形時，要使探棒回路面積盡量小。抓取波形時，示波器橫軸時間軸設為500nS/div,縱軸幅值軸設為10V/div 。7.9.4.2 判定標準220V、380V電壓等級變頻器的上下橋死區(qū)時間?卩S或符合設計

49、參數為合格。660V電壓等級變頻器的上下橋死區(qū)時間?S或符合設計參數為合格。1140V電壓等級變頻器的上下橋死區(qū)時間?或符合設計參數卩S為合格。高壓變頻器上下橋死區(qū)時間?卩S或符合設計參數為合格。限流測試測試目的驗證IGBT輸出特性，在突變載的情況下輸出特性是否正常，與我們現有的變頻器系統(tǒng)是否匹配。注：無限流功能的機型不需測試此項。測試方法在室溫25C± 2C環(huán)境下，將IGBT模塊裝配在相應功率等級的變頻器上，選 擇V/F模塊，進行突變載測試，測試在變頻器缺省參數時進行。要求電機功率匹配。測試包括，在變頻器恒速時，直接加載至限流水平，維持這種狀態(tài)至變頻器跳過載故障；在變頻器加速過程中

50、，直接加載至限流水平，維持這種狀態(tài)至變頻器跳過載 故障；在變頻器減速過程中，直接加載至限流水平，維持這種狀態(tài)至變頻器跳過載故 障；在電機空載且轉速超過1000rpm時，使用直接啟動方式啟動變頻器，維持這種狀態(tài)至變頻器跳過載故障或繼續(xù)加速運行。上述4個測試工程每個工程間需間隔5分鐘，且每個工程測試不低于10次。測試過程要注意以下事項：測試前要保證變頻器輸出三相平衡，且變頻器檢測到的電流符合標準。測試時選擇與變頻器匹配的電機，或大一檔的電機。測試時注意查看電流變化，如果振蕩嚴重應立即切斷變頻器電源，防止炸機。沒有匹配電機時，使用電感進行測試，具體操作方法：“變頻器輸出頻率設定為10HZ速度方式為

51、V/F模式，加速時間設定為 3S,減速時間設定為 0,輸出電壓 從50V開始每次5V遞加，增加至變頻器過載。這種狀況下，只需測試“變頻器 恒速時過載即可。判定標準測試過程，IGBT模塊功能性正常，不炸機。測試過程，變頻器不誤報除過載以外的故障如：OUT OC。均流測試測試目的驗證多個IGBT模塊并聯(lián)使用情況下，并聯(lián) IGBT模塊工作電流均衡性是否符合產 品設計要求。注：非并聯(lián)使用模塊的機型不需測試此項。測試方法對于并聯(lián)使用模塊的機型， 完成“驅動波形測試及“限流測試后，在室溫25C ± 2C環(huán)境下，按照模塊適配機型的最大功率且默認載頻運行，分別在負載電機或電感空載、滿載、限流的工況下

52、，同時測量同相每個并聯(lián)模塊的輸出電流有效值均方根值，及輸出總電流，每個均流測試不低于5次，并記錄測試數據及均流波形，如圖10-11。具體數據記錄格式請參見附表模塊均流測試數據記錄表 。測試過程中需要注意以下事項：測量時要使用相同型號的電流采樣設備不同型號會導致采樣波形相位不一致 。均流測試要求被測電路對稱，在電路不對稱情況下，測試數據只能做參考使用。<?' Agilent TBchnologieMON NOV 15 15 5C40 2O1OIODA/ 因 IC：AZ £ IU：A/ Q宰 0 Os 50 OOT/ 停止 £* HBA峽計色總均方|1B1 BA常

53、翩1均聲馬3 1均.(2921A均右，的F 89 SA圖10空載均流波形Agilent TBchnologiBfMON NOV 15 15 53 46 2021圖11限流均流波形判定標準并聯(lián)模塊輸出電流相位一致。同相并聯(lián)模塊，每個模塊輸出電流均方根值差值W±3%平均均方根值。短路測試測試目的驗證IGBT模塊在輸出短路情況下，模塊是否可以承受廠商宣稱的電流應力以及是否可以及時保護。測試方法在室溫25C± 2C環(huán)境下，將IGBT模塊裝配在相應功率等級的變頻器上。使 用特制的短路測試工裝，小短路測試工裝規(guī)定導線長度1米，導線截面積25m適用30KW以下變頻器的短路測試；大短路測試工裝規(guī)定導線長度1米，導線截面積2 .185mm,適用37KW以上變頻器的短路測試。短路測試中，測量流過短路電流的上橋和下橋IGBT集-射極電壓Vce,并記錄最大峰值，計算 U=Vce峰值-實驗中的變頻器的母線電壓值。測試中注意判別所測量的Vce電壓是否正確，正確的 IGBT發(fā)生短路關斷時的電壓波形應如下列圖中的綠