加電老化試驗臺校驗比對與測試夾具技術研究

費翼

（中國電子科技集團公司第五十五研究所，江蘇 南京 210016）

“抽屜式”的高溫直流、射頻元器件老化篩選壽命試驗系統，給被試元器件加載電功率、溫度等應力負荷，以期加速暴露元器件內部的潛在缺陷，如圖1、2。

圖1 “抽屜式”微波器件老化篩選設備

圖2 抽屜內加載試驗工位

同時，為了保障在試驗過程中，加載條件的準確性，以免過應力對器件造成新的損傷，這就要求我們對設備直接加載到試驗工位的試驗條件進行精確的校驗與比對。在諸多需校驗比對的參數中，電壓、電流參數可使用設備上自帶的試驗夾具，通過外接測試負載與測量儀表進行檢測，比較直觀簡單，在這里不作贅述。而校驗和比對器件殼溫，相對來說比較復雜。拆開老化設備抽屜里的試驗夾具后，發現設備溫度采集用帶彈簧的溫度探頭伸出溫控平臺的散熱器，直接接觸距離器件底部2mm左右紫銅老化夾具，如圖3所示。

在校驗比對溫度檢測是否準確反映器件真實殼溫的過程中，通過不斷的反復試驗比對后發現，需要重點考慮以下幾個方面：

（1）該溫度檢測探頭為一款名為AD590的集成IC型的溫度探頭，它的測溫點在探頭的頂部。由于拆開試驗夾具后，探頭通過自身的彈性全部暴露在空氣中，那么就務必要制作一款合適的校驗比對夾具固定在溫控平臺上，使得溫度檢測探頭上表面緊貼比對夾具（仿真實際老化夾具的安裝方式）。

（2）由于安裝比對夾具后，夾具緊貼溫控平臺散熱器，使得整個溫控部分的熱沉較大，溫度均勻后在比對夾具上表面（與空氣直接接觸）和下表面（無縫對接在溫控平臺上）的溫差仍然加大（后期驗證100℃時，上下表面的溫差≥10℃）。所以，在上表面直接通過外接溫度校驗的標準探頭+儀表并不能真實計量比對老化系統的殼溫檢測精度。于是，需要將校驗比對用的溫度探頭通過在比對夾具側面打孔埋入夾具內部直至溫控平臺自帶探頭測試點2mm以內的位置。

（3）由于在真實老化試驗過程中，被試器件在加載功率后形成了一個發熱源，在最終殼溫穩定平衡的過程中，溫控平臺在加熱和散熱模式中頻繁切換，其整套系統的熱量傳導反向比較復雜。為了更為貼近實際使用時的效果，真實反應老化過程中的實測殼溫精確度，需要在比對夾具內部安裝加熱電阻（通過實際操作發現，如貼附在夾具的上表面則加熱功率損耗很大，且所需的加熱功率無法計算），通過外接電源，使比對夾具也成為一個類似器件的加熱源。

通過反復幾次一系列的改進，我們最終設計、加工了一款帶加熱功能的“抽屜式”老化系統殼溫檢測校驗與比對夾具，通過實際的校驗比對工作檢驗，通過該自制比對夾具的使用非常好地解決了“殼溫校驗比對”工作比較模糊、難以精確定量的問題，最終具體設計方案如下。

（1）材料的選擇。整個比對夾具采用整塊紫銅一體化機加工而成。紫銅的導熱性能夠很好的保證熱量的均勻傳導；

（2）加熱電阻選擇。通過多種加熱電阻的選型，最終選用一款定制的圓柱形（市面上多為長方體形狀的，由于需要埋入夾具中，方形孔難以加工，故定制一款圓柱形的）不銹鋼封裝好的25Ω/50W的加熱電阻；綜合加熱功率（仿真我所一般的射頻器件老化時耗散功率≤100W），均勻加熱的考慮，采用填埋2根該型號加熱電阻棒，如圖4。

圖3 溫控平臺上的溫度探頭

圖4 加熱電阻棒

（3）溫度探頭安裝限位孔。在對比夾具根據AD590探頭的直徑打了一個φ4mm，深3mm的盲孔，便于探頭的定位；這樣設計可以避免在安裝夾具的過程中AD590溫度探頭容易壓偏心，導致測量不準的情況發生；

（4）生產工藝。①對比夾具由于整體設備需檢驗的工位有時多達100多個，所以要經常拆卸，故為防止滑絲，夾具固定孔采用φ4.0mm的不銹鋼鑲嵌；②加熱電阻棒和對比溫度探頭安裝孔安裝采用導熱硅膠進行灌裝固定，以免滑落或接觸不良；③為盡量好地貼合溫控平臺的散熱器表面，夾具下表面平整度加工要求為±0.05mm；④夾具所有邊緣均需倒角。通過實際使用，該夾具取得了良好比對的效果，下面是具體比對方案和數據（列選）（表1）。

表1