專利名稱：一種二極管壽命測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種二極管壽命測試儀。
技術(shù)背景在使用二極管制造電子產(chǎn)品前，電子產(chǎn)品開發(fā)廠家一般總是從有信譽(yù)、 具有一定規(guī)模的制造廠采購特定型號的生產(chǎn)的二極管，對于二極管制造廠 而言，合格產(chǎn)品是可以達(dá)到所設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)的。然而，從二極管出廠 到用戶使用總要經(jīng)歷一個(gè)或長或短的庫存時(shí)間，總要由人來發(fā)貨，運(yùn)輸過 程中也難免對二極管產(chǎn)生一定的傷害，這些都是降低二極管可靠性的客觀 原因。作為使用二極管的用戶而言，怎樣驗(yàn)證即將使用的二極管的可靠性指 標(biāo)，確認(rèn)即將使用的二極管的壽命是電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中不能回避的問題， 否則將很難保證自己所生產(chǎn)出的電子產(chǎn)品的可靠性?？墒悄壳吧形匆娪心?測試二極管壽命的儀器，這對使用二極管的用戶而言非常不方便。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型就是為了克服以上的不足，提出了一種二極管壽命測試儀。 本實(shí)用新型的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決 一種二極管壽 命測試儀，包括溫度試驗(yàn)箱、電源提供模塊、負(fù)載、電性能采集模塊和主 控裝置；所述待測二極管置于所述溫度試驗(yàn)箱內(nèi)，所述溫度試驗(yàn)箱為待測 二極管提供加速老化環(huán)境；所述電源提供模塊、負(fù)載和待測二極管串聯(lián)形 成測試回路；所述電性能采集模塊連接在待測二極管與主控裝置之間，所 述電性能采集模塊采集待測二極管在通有電源時(shí)的反饋電信號并輸出至主 控裝置，所述主控裝置接收、分析所述反饋電信號以得出測試結(jié)果。優(yōu)選地，所述電性能采集模塊包括電流取樣電阻、電壓信號轉(zhuǎn)換器和 電流信號轉(zhuǎn)換器，所述主控裝置為計(jì)算機(jī)；所述電流取樣電阻連接在待測 二極管陰極和地之間；所述電壓信號轉(zhuǎn)換器連接在待測二極管陽極和計(jì)算 機(jī)之間，用于從所述待測二極管陽極采集出電壓信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸 出至計(jì)算機(jī)；所述電流信號轉(zhuǎn)換器連接在待測二極管陰極和計(jì)算機(jī)之間，用于從所述待測二極管陰極采集出流過待測二極管的電流并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號輸出至計(jì)算機(jī)。還包括開關(guān)，所述開關(guān)串聯(lián)在測試回路上；所述主控裝置與所述開關(guān) 控制端相連，控制開關(guān)進(jìn)行開通和閉合。所述主控裝置還與溫度試驗(yàn)箱相連，所述主控裝置控制溫度試驗(yàn)箱的 溫度值。所述電源提供模塊為正弦波電源，所述主控裝置還與正弦波電源相連， 所述主控裝置控制正弦波電源輸出信號的電壓、電流和頻率。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是本實(shí)用新型的二極管壽命 測試儀可以對不同公司的、不同時(shí)期所生產(chǎn)的各種型號的二極管進(jìn)行壽命 測試，而且測試結(jié)果具有可比性、可追溯性，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。本實(shí) 用新型的二極管壽命測試儀可以自動(dòng)測試，降低了操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提 高了測量效率，避免引入人為錯(cuò)誤，保證了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體的實(shí)施方式并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)際二極管的失效都脫離不了物理的或化學(xué)的作用，如果隨意抽取幾 個(gè)失效元件來分析，有的是內(nèi)部電路短路或開路性損壞，有的是外殼碎裂 造成器件損壞，有的是管腳折斷而損壞，表面上看，二極管失效原因各不 相同，似乎沒有直接聯(lián)系。然而分析足夠多失效二極管后，可以發(fā)現(xiàn)所有 按相同工藝制造的二極管的壽命分布特征都具有相同的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。因此， 可以建立二極管的可靠性數(shù)學(xué)模型，通過抽取少量二極管樣品作可靠性試 驗(yàn)，即可得到具有相同制造工藝元件的二極管的壽命預(yù)估值。由于二極管的外殼一般由塑料或陶瓷組成，塑料在環(huán)境的作用下會(huì)老 化變質(zhì)，陶瓷會(huì)在環(huán)境中的振動(dòng)等因素作用后改變外型，這些都會(huì)使二極 管的外殼逐漸老化而漏氣，進(jìn)而導(dǎo)致二極管內(nèi)部電路損壞，二極管的壽命 結(jié)束。二極管的引腳全都由金屬組成，受到環(huán)境有害氣體的腐蝕后逐步減 小，當(dāng)引腳小于設(shè)計(jì)允許的最小尺寸后，二極管使用性能不再滿足設(shè)計(jì)要 求，壽命結(jié)束。在實(shí)際使用二極管時(shí)，只要嚴(yán)格執(zhí)行二極管制造廠規(guī)定的 技術(shù)條件，二極管壽命是能夠得到保障的，在這種情況下，環(huán)境溫度是影響二極管壽命的主要原因。在用戶執(zhí)行二極管制造廠規(guī)定技術(shù)條件前提下， 只要做溫度加速壽命試驗(yàn)，得到的二極管壽命指標(biāo)會(huì)與二極管的實(shí)際壽命 基本一致。根據(jù)上述情況，本實(shí)用新型提出了一種二極管壽命測試儀。如圖1所示的二極管壽命測試儀，包括溫度試驗(yàn)箱7、電源提供模塊1、負(fù)載2、電性能采集模塊6和主控裝置4。所述待測二極管5置于所述溫度 試驗(yàn)箱7內(nèi)，所述溫度試驗(yàn)箱為待測二極管5提供加速老化環(huán)境，即使 待測二極管5在溫度試驗(yàn)箱7設(shè)定溫度下進(jìn)行老化。例如可使溫度試驗(yàn) 箱7升溫至特定溫度值并使二極管在該溫度下維持一段時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)二極 管的加速老化。所述主控裝置5還與溫度試驗(yàn)箱相連，所述主控裝置自動(dòng) 控制溫度試驗(yàn)箱7的溫度值，以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的二極管壽命測試儀的自 動(dòng)化，省去人工操作。主控裝置在溫度試驗(yàn)箱允許的技術(shù)條件范圍內(nèi)，通 過程序的運(yùn)行，按照測試儀測量工藝條件的規(guī)定，控制溫度試驗(yàn)箱增加或 降低試驗(yàn)二極管所在的環(huán)境溫度所述電源提供模塊1、負(fù)載2和待測二極管5串聯(lián)形成測試回路，所 述電性能采集模塊6連接在待測二極管5與主控裝置4之間，所述電性能 采集模塊6采集待測二極管5在接通有電源提供模塊1所提供的試驗(yàn)電源 時(shí)的反饋電信號并輸出至主控裝置4，所述主控裝置4接收、分析所述反 饋電信號以得出測試結(jié)果。所述電源提供模塊1為程控正弦波電源，所述 主控裝置4還與程控正弦波電源相連、對程控正弦波電源進(jìn)行控制，所述 主控裝置4控制程控正弦波電源輸出電源信號的電壓、電流和頻率，無需 人工調(diào)節(jié)，進(jìn)一步增強(qiáng)了本實(shí)用新型的二極管壽命測試儀自動(dòng)化。所述負(fù) 載2可為電容性負(fù)載或電阻性負(fù)載。所述電性能采集模塊6包括電流取樣電阻61、電壓信號轉(zhuǎn)換器62和 電流信號轉(zhuǎn)換器63，所述主控裝置4為計(jì)算機(jī)；所述電源提供模塊l經(jīng)負(fù) 載2與待測二極管5陽極相連，所述電流取樣電阻61連接在待測二極管5 陰極和地之間(實(shí)際上，負(fù)載2也可以接在待測二極管5陰極與程控正弦 波電源之間)；所述電壓信號轉(zhuǎn)換器62連接在待測二極管5陽極和計(jì)算機(jī) 之間，用于從所述待測二極管5陽極采集出電壓模擬信號，并轉(zhuǎn)換成與電 壓模擬信號成正比的數(shù)字信號后輸出至計(jì)算機(jī)；所述電流信號轉(zhuǎn)換器63 連接在待測二極管5陰極和計(jì)算機(jī)之間，用于從所述待測二極管5陰極采 集出流過待測二極管5的電流模擬信號并轉(zhuǎn)換成與電流模擬信號成正比的 數(shù)字信號輸出至計(jì)算機(jī)。所述計(jì)算機(jī)接收從電壓信號轉(zhuǎn)換器62和電流信號轉(zhuǎn)換器63輸出的數(shù)字信號并自動(dòng)處理這些測量所得的數(shù)字信號、得出測試 結(jié)果、輸出報(bào)表并將報(bào)表在計(jì)算機(jī)的顯示器上顯示出來。所述二極管壽命測試儀還包括開關(guān)K，所述開關(guān)K串聯(lián)在所述測試回 路上。例如可將開關(guān)K設(shè)置在電源提供l與負(fù)載2之間，或者將開關(guān)K 設(shè)置在負(fù)載2與待測二極管5陽極之間。所述主控裝置4還與所述開關(guān)K 控制端相連，控制開關(guān)K進(jìn)行開通和閉合。通過設(shè)置開關(guān)K，用戶可以在 需要測試時(shí)閉合開關(guān)、其余時(shí)間將開關(guān)斷開，增強(qiáng)本實(shí)用新型的二極管壽 命測試儀的安全性。如果需要同時(shí)多個(gè)二極管進(jìn)行測試，本實(shí)用新型可增設(shè)電性能采集模 塊，并將各個(gè)待測二極管及其所對應(yīng)的電性能采集模塊并聯(lián)。上述二極管壽命測試儀的使用方法包括如下步驟-第一步從一批二極管(母體)中抽樣部分二極管(樣本)進(jìn)行壽命 測試。根據(jù)GB/T 13393-1992《抽樣檢査導(dǎo)則的規(guī)定》，可按照下面兩種標(biāo) 準(zhǔn)進(jìn)行抽樣。GB 8053《不合格品率的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)型一次抽樣檢査程序及表》 或GB/T 8054-1995《平均值的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)型一次抽樣檢驗(yàn)程序及抽樣表》?？蓪⒚總€(gè)抽樣二極管按圖1接線，并將抽樣二極管放入溫度試驗(yàn)箱中。 計(jì)算機(jī)按照規(guī)定工藝控制溫度試驗(yàn)箱的初始加熱溫度和持續(xù)加熱時(shí)間。優(yōu) 選地，所述初始加熱溫度可為125°C，即控制溫度試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度達(dá)到 125°C;所述持續(xù)加熱時(shí)間為20分鐘，g卩使待測的抽樣二極管在125°C 的溫度下維持20分鐘，以完成老化。加熱結(jié)束，計(jì)算機(jī)控制溫度試驗(yàn)箱降 低溫度到25'C，冷卻30分鐘。第二步:計(jì)算機(jī)控制開關(guān)K閉合，待測二極管上接通測試電源。電壓 信號轉(zhuǎn)換器62和電流信號轉(zhuǎn)換器63分別采樣電壓信號、流過二極管的電 流信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出至計(jì)算機(jī)。第三步:所述計(jì)算機(jī)對這些數(shù)字信號進(jìn)行分析。如果分析出該待測二 極管達(dá)到試驗(yàn)結(jié)束條件，則停止對該待測二極管進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)處 理測量所得的數(shù)據(jù)(數(shù)字信號)，即根據(jù)阿倫尼斯(Arrhenius)元件壽命 l(TC法則，將快速壽命試驗(yàn)所測得的壽命值轉(zhuǎn)換到二極管在額定溫度時(shí)的 壽命數(shù)值。如果分析出沒達(dá)到試驗(yàn)結(jié)束條件，則按照試驗(yàn)工藝提高溫度試 驗(yàn)箱的加熱溫度。優(yōu)選地，可以按級步進(jìn)升溫，即由計(jì)算機(jī)控制溫度試驗(yàn) 箱內(nèi)的溫度增加一個(gè)步進(jìn)溫度差值，所述步進(jìn)溫度差值優(yōu)選l(TC (例如 當(dāng)上個(gè)周期為135。C時(shí)，此時(shí)可升溫至145。C—)，并在升溫后的溫度下持續(xù)加熱時(shí)間為20分鐘，以進(jìn)一步加速該待測二極管的老化并重新進(jìn)入第二 步。所述試驗(yàn)結(jié)束條件是指待測二極管進(jìn)入了失效狀態(tài)，具體的失效狀態(tài) 可以參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4023《半導(dǎo)體器件分立器件和集成電路第2部 分整流二極管》；也可由用戶自己設(shè)定所需的標(biāo)準(zhǔn)，例如用戶可設(shè)定當(dāng) 二極管出現(xiàn)短路、斷路時(shí)，則表示進(jìn)入了失效狀態(tài)。第四步計(jì)算機(jī)分析所抽樣的二極管中失效的二極管的數(shù)量是否達(dá)到 預(yù)設(shè)值(一般可以設(shè)定預(yù)設(shè)值為所抽樣二極管的個(gè)數(shù)的0.9倍)，如果是則 結(jié)束整個(gè)試驗(yàn)，如果否則繼續(xù)對未失效二極管測試(測試方法同上第一步 至第三步)。計(jì)算機(jī)根據(jù)測得的抽樣二極管的壽命，按照相應(yīng)概率統(tǒng)計(jì)分布 進(jìn)行計(jì)算，得出該批二極管(母體)的壽命。計(jì)算機(jī)還可將所得出的該批 二極管的壽命在計(jì)算機(jī)的顯示器上顯示。下面以一個(gè)例子來說明如何計(jì)算母體壽命。從一批待測量可靠性指標(biāo) 的二極管母體中抽出235個(gè)待試驗(yàn)樣品，計(jì)算試驗(yàn)截止條件 235x90%=211.5 (個(gè))。選擇累計(jì)212個(gè)二極管失效作為試驗(yàn)截止條件。按 照上述方法進(jìn)行測試，我們可以先假定失效分布符合威布爾分布。先將測 量得到的一系列快速壽命數(shù)據(jù)用圖估法進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)恰好符合威布爾分 布，這就說明選擇這種分布是恰當(dāng)?shù)?。?shí)際上，失效分布類型可以是正態(tài) 分布或其它類型的分布。如果處理所得并非威布爾分布則再重新進(jìn)行假定， 并用圖估法進(jìn)行處理。即以試探法的原則處理測量數(shù)據(jù)，符合什么失效類 型就用相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行處理。如果根據(jù)測量得到數(shù)據(jù)求得母體快速壽 命試驗(yàn)的平均無故障時(shí)間(MTBF)約為48.9小時(shí)，則根據(jù)阿倫尼斯 (Arrhenius)元件壽命l(TC法則，換算得到二極管在35'C條件下的壽命為 48. 9x211 =100147. 2 (小時(shí))。本實(shí)用新型的二極管壽命測試儀通過上述方法可以自動(dòng)測試出各種型 號二極管的壽命。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì) 說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新 型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下， 還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種二極管壽命測試儀，其特征在于包括溫度試驗(yàn)箱、電源提供模塊、負(fù)載、電性能采集模塊和主控裝置；所述待測二極管置于所述溫度試驗(yàn)箱內(nèi)，所述溫度試驗(yàn)箱為待測二極管提供加速老化環(huán)境；所述電源提供模塊、負(fù)載和待測二極管串聯(lián)形成測試回路；所述電性能采集模塊連接在待測二極管與主控裝置之間，所述電性能采集模塊采集待測二極管在通有電源時(shí)的反饋電信號并輸出至主控裝置，所述主控裝置接收、分析所述反饋電信號以得出測試結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管壽命測試儀，其特征在于所述電性能 采集模塊包括電流取樣電阻、電壓信號轉(zhuǎn)換器和電流信號轉(zhuǎn)換器，所 述主控裝置為計(jì)算機(jī);所述電流取樣電阻連接在待測二極管陰極和地 之間；所述電壓信號轉(zhuǎn)換器連接在待測二極管陽極和計(jì)算機(jī)之間，用 于從所述待測二極管陽極采集出電壓信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出至計(jì) 算機(jī)；所述電流信號轉(zhuǎn)換器連接在待測二極管陰極和計(jì)算機(jī)之間，用 于從所述待測二極管陰極采集出流過待測二極管的電流并轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號輸出至計(jì)算機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二極管壽命測試儀，其特征在于還包括 開關(guān)，所述開關(guān)串聯(lián)在測試回路上；所述主控裝置與所述開關(guān)控制端 相連，控制開關(guān)進(jìn)行開通和閉合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二極管壽命測試儀，其特征在于所述主 控裝置還與溫度試驗(yàn)箱相連，所述主控裝置控制溫度試驗(yàn)箱的溫度值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二極管壽命測試儀，其特征在于所述電 源提供模塊為正弦波電源，所述主控裝置還與正弦波電源相連，所述 主控裝置控制正弦波電源輸出信號的電壓、電流和頻率。
專利摘要本實(shí)用新型公告了一種二極管壽命測試儀，包括溫度試驗(yàn)箱、電源提供模塊、負(fù)載、電性能采集模塊和主控裝置；待測二極管置于溫度試驗(yàn)箱內(nèi)，溫度試驗(yàn)箱為待測二極管提供加速老化環(huán)境；電源提供模塊、負(fù)載和待測二極管串聯(lián)形成測試回路；電性能采集模塊連接在待測二極管與主控裝置之間，電性能采集模塊采集待測二極管在通有電源時(shí)的反饋電信號并輸出至主控裝置，主控裝置接收、分析反饋電信號以得出測試結(jié)果。本實(shí)用新型可以對不同公司的、不同時(shí)期所開發(fā)的各種型號的二極管進(jìn)行壽命測試，而且測試結(jié)果具有可比性、可追溯性，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號G01R31/26GK201096866SQ200720122630
公開日2008年8月6日 申請日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者吳志毅 申請人:比亞迪股份有限公司