引言：

在功率半导体器件（如 IGBT、SiC-MOSFET 等）的生产和质量控制过程中，自动测试设备（ATE）扮演着至关重要的角色。而测试治具作为自动测试设备与被测器件之间的连接桥梁，其性能优劣直接影响测试结果的准确性与可靠性。一套优良的测试治具能够保障测试的高效性、重复性以及稳定性，对整个测试工作意义重大。Firstack与合作方联合开发的自动测试设备ME100DS-PIM，在该架构下设计的治具可以测试不同类型的器件，满足客户的各种需求。

1自动测试设备治具的关键要素

1.1 接触电阻

工装治具与被测器件引脚之间的接触电阻必须尽可能小。过大的接触电阻会在测试电流通过时产生额外的电压降，从而干扰测试结果，导致对被测器件功率损耗等参数的误判。例如，在高电流测试场景下，即使微小的接触电阻增加，也可能引发显著的功率损耗误差。

1.2 稳定可靠的连接

确保器件与测试电路之间的电气连接稳定，避免接触不良导致的测试数据波动或错误。

1.3 精确的引脚定位

保证器件的引脚与工装夹具的连接点准确对应，防止短路或断路情况的发生。

1.4 可重复性

能够多次重复使用，且每次安装器件后的测试条件保持一致，从而保证测试结果的可重复性和可比性。

2 Firstack设计的治具组成

2.1 测试治具的框架

测试治具的框架（图1），是由铝合金制成，用于提供稳定的支撑。框架的作用是确保在测试过程中不会因为轻微的碰撞或震动而影响测试结果，配备锁紧机构（图2），保证测试过程中稳定的接触。

图1 框架 

图2 锁紧机构

2.2 用于固定被测器件的夹具

用于固定被测器件的夹具可设计成不同的规格适配不同的器件封装。自动化量产模式下，夹具通过定位柱和机械臂精准下压固定住模块。而手动测试模式下，夹具通过定位柱和手测盖固定住模块。飞仕得提供两种解决方案，确保在测试过程中器件的引脚和夹具中的探针能够精确对接。

 图3  夹具示例图

2.3 治具PCB板卡

治具PCB板卡（图4）由各个元器件，连接器接口、继电器等组成。连接器接口一端连接测试机内部的测试板卡，另外一端通过PCB内部走线连接到夹具探针，探针可以精确地接触到模块的引脚，实现信号的传输；继电器作用是可以切换不同的测试机内部信号到探针，实现测试不同参数的功能。

图4 治具PCB

3.Firstack设计的治具功能

3.1 测试治具识别功能（防呆）

测试治具都有单独的电阻检测功能，通过电阻阻值能够识别对应的测试治具。电流源给电阻的两端施加小电流I，电压源检测到电阻两端电压U。通过公式R=U/I，软件可以计算出焊接在治具上特定电阻，通过设置上下限，识别出是否是需要测试的治具。

3.2 测试夹具与模块的准确定位

通过测试治具的夹具将被测器件固定好，确保器件与探针良好连接。使用四线开尔文法测试每个器件针脚和夹具探针的接触电阻。如图5所示，运用四线开尔文测试原理，电流源在Force端施加电流，电压源通过Sense端检测被测器件针脚和夹具探针的接触电阻。只有当电阻值小于某一值时，接触测试才能通过。

 图5 开尔文测试

3.3 测试治具栅极驱动功能

测试治具自带驱动单元（图6），栅极驱动单元输出高电平V_gh范围额定为0V~25V；输出低电平V_gl范围额定为-25V~0V；电压输出窗口为4V~35 V；栅极驱动电流最大为110A。

图6 栅极驱动单元

4.Firstack设计的治具测试优势

4.1 提高测试准确性和可靠性

确保精确和稳定的电气连接，减少接触电阻和信号干扰，从而获得更准确和可重复的测试结果。精确固定器件的位置，避免在测试过程中由于模块移动或振动导致的测量误差。

4.2 增强测试效率

快速、方便地安装和拆卸器件，节省测试准备时间。

4.3 通用性和兼容性

治具能够适应引脚结构相同，参数不同的器件，减少了为每种特定模块设计专用治具的需求和成本。

4.4 降低成本

通过提高测试效率、减少测试误差和降低模块及设备的损坏率，从长期来看可以显著降低测试成本。

4.5 便于维护和维修

结构设计合理，易于进行日常的维护和保养，以及在出现故障时进行快速的维修和更换部件。

5.结语

自动测试设备测试工装治具是测试系统不可或缺的重要组成部分。其电气连接性能、机械稳定性以及信号传输特性等方面的表现直接关系到测试结果的准确性和可靠性。通过深入研究不同类型夹具的特点，运用仿真分析技术、合理选择材料以及采用模块化与可调节设计等方法，可以不断优化测试工装治具的设计与性能。这将有助于提高功率测试的质量和效率，推动功率半导体器件产业的发展，为相关领域的技术进步提供有力的测试技术支撑。

参考文献

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[3]王晖;.国产操作系统自动化测试平台技术研究[J].无线互联科技,2017(10):54-57.