电子元器件高压测试技术分析

电子元器件高压测试技术分析

袁以保

佛山市蓝箭电子股份有限公司； 528000

摘　要：电子元器件的高压测试存在许多风险。本文主要分析在电子元器件生产中的测试环节高压测试注意事项与正确测试方法。

关键词：电子元器件；高压测试；技术

开尔文测试在电子元器件测试生产中应用是比较广泛的，现在分析电子元器件高压测试过程中为什么不能使用开尔文接触法，和如何正确安全高效测试高压。

1. 什么是开尔文测试方法

为了提高测试精度，我们很多时候都会采用开尔文接触方法来运行测试，我们所说的开尔文测试文法也叫四线接触方法，如图1。

图1

开尔文连接原理：每个测试点都有一条激励线F与一条检测线S，二者是分开各自构成独立回路；同时S线必须接到一个有很高输入阻抗的测试回路上，使得检测线S的电流极小，接近零。

2. 测试机台的测试原理分析

我们现在的测试生产过程中使用的机台每一路的资源均有F线与S线，都能满足开尔文测试的要求，它实际工作原理我们可以这么理解，比如想加30V的电压，激励线F就是施加电压，检测线S就会检测被测点的电压达到30V没，实现动态的30V的稳定电压，但是如果检测线S断开检测不到电压，那么激励线F的电压一直往上加，会形成一个不受控的电压。

3. 高压测试原理

在电子器件的测试里需要测试器件的反向击穿电压或漏电流，高压测试用得比较多的是MOS、AC-DC的测试，具体的测试原理是：被测点施加一个电流（比如250uA）去测试该点的电压既是反向击穿电压，被测点施加一个高压（比如500V）去测试该点的电流既是漏电流。

4. 高压测试相关测试异常分析

随着我们国内的半导体技术的发展，其参数要求也不断地提高，精度要求不断提高，所以我们经常使用到开尔文测试方法，但是高压测试是不能使用开尔测试的，如果使用开尔文测试会有可能烧坏被测器甚至会造成测试逃逸。

1、使用开尔文测试高压的风险：如果我们在测试高压时使用了开尔文测试，当提供高压的激励线F端会根据我们要求提供高压，检测线S不断地检测被测试点的电压，使其电压稳定在我们所需要的电压，但是如果检测线S接触不良甚至断开，那F线所给我电压就不是我们所想要的电压，有可能会比我们所需的电压高很多，如果超过我们被测器的耐压，就会把器件烧坏；如果是激励线F端接触不良甚至断开，那么检测线一直检测到被测点的电压为零，所以激励线F一直不断地施加更高的电压，但是如果电压高到一定时就会击穿空气，造成尖端放电的现象，瞬间产生大于我们需要的电压的脉冲，大于一定电压时就会烧坏被测器件。

2、尖端放电：在强电场作用下，物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的顶端)，等电位面密，电场强度剧增，致使它附近的空气被电离而产生气体放电。尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。故要观察尖端放电的现象，除了要有足够高的电压外，还必须有适当的形状配合，才容易做到。如图2。

图2

3、那在元器件测试过程中怎么产生尖端放电的现在呢？首先测试时连接测试机与被测器件是使用簧片或弹簧针，无论簧片或弹簧针与被拉测器件的管脚接触面均不可能是圆润平滑的，或多或少都是存在一个锥面，这就满足尖端放电的一个条件，高压测试它又满足足够高的电压的另一个条件。所以元器件在高压测试时会存在尖端放电的可能性。那它是怎么产生的呢？

在元器件测试时也是在特定的条件下才会产生尖端放电的，第一测试机施加高压时如果是受控的，也就是我们想加多少电压测试机可能给到稳定的电压一般情况下是不会对被测器件造成损坏的，因为满足不了有足够高的电压的条件。那么什么情况下才会造成损坏器件呢？首先测试时如果采用开尔文的测试方法测高压就有可能会出现尖端放电从而导致损坏元器件，开尔文测试时会有一条激励线F和一条检测线S，如果测试过程中激励线F出现接触不良甚至断开时，检测线S一直检测到被测点的电压为0，测试机就会判断施加的电压还不够，会继续增加电压，当电压高到一定时就会产生气体放电的现象也就是尖端放电现象，这样就会瞬间有个高压脉冲电压加到被测的元器件上当高于器件的击穿电压时就会瞬间损坏被 测器件。

4、测试逃逸：什么叫测试逃逸呢？是指测试元器件的废次品混入正品中。那么高压测试过程中的测试逃逸是指在测试高压的过程中损坏的元器件被判为正品混入正品中，但是并不是误判。因为高压测试采用开尔文测试时因为接触不良引起的尖端放电从而损坏被测元器件，由于是激励线F端接触不良或断开引起的，激励线F端断开的情况下就说明电路是开路的流经的电流基本为0uA，所以测试出来的漏电流接近0uA，由于元器件的高压漏电流越小说明这样产品参数越优越，那说明接近0uA也在高压漏电流的管控范围内，所以测试机台会判为正品，但是这个产品已经损坏了从而造成逃逸，这种逃逸现象在AC-DC产品的测试中会出现比较多。

五、正确的高压测试方法

通过以上的分析，元器件的高压测试过程中存在那么多的风险，那么如何测试才是正确的高压测试方法呢？

接线方式的选择：在元器件的测试生产当中尽量不要采用开尔文的接线方式，这样可以避免由于接触不良导致损坏被测元器件造成测试逃逸，可以采用开尔文出线方式在接黄片处取消开尔文，这样可以增加测试精度的同时也可以高压测试异常。

1. 高压防呆：在高压测试时必须用到高压源，那要设计测试系统时要加入高压防呆，防止从测试机到被测元器件管脚处均处于接通状态，如果是断开的测试机测到的高压漏电流接近0uA，也是判为正品，但是实际是没有测试高压，虽然没有损坏元器件，但是本身高压漏电大的产品也会被判为正品，从而造成测试逃逸。

2. 优化高压漏电流的管控下限：因为高压测试异常时测试的漏电流均是接近0uA，根据元器件实际测试的数值分析在保证良率的情况下提高下限，但是并不适用所有的产品（不适用于产品实际漏电流就是接近0uA）。

3. 在测试流程最后增加围堵项目：在整个测试流程后面增加安全的测试项目，围堵已经损坏的产品，避免次品流出。

六、结束语

总之，在元器件的测试过程中特别是高压测试会存在各种各样的测试风险，但是我们可以通过风险分析，寻找合适的方法和技术来建立安全的完整的测试系统来避免风险，从而使得测试结果即准确、精确又安全。