干簧继电器如何在 ATE 系统中为可靠的高脉冲电流测试提供动力

如果你有一些特定的方面需要帮助，可以随时跳到以下任意章节：

• 介绍
• 为什么高脉冲电流测试在 ATE 中很重要
• 干簧继电器的优势
• ATE 设计人员的关键收益
• 半导体测试中的应用
• SHV 和 MRE 系列：为高功率测试而生
• 高电流脉冲的最佳实践
• 为什么选择干簧继电器而非其他替代方案？
• 不止高电流开关：完整的干簧继电器产品组合
• 为什么选择 Standex Detect 干簧继电器？

介绍

自动化测试设备（ATE）在验证当今高性能功率半导体方面发挥着关键作用，包括 IGBT、SiC MOSFET 以及智能功率模块（IPM）。这些器件必须承受高脉冲电流、更高电压以及快速开关等严苛应力。为了充分保证芯片与基板的键合、在电应力下的结构完整性以及可靠的现场表现，测试系统必须在无失真的前提下输出精确的高电流脉冲。

在 ATE 平台内部实现可靠的高电流开关，是一项重大的工程挑战。测试设计人员需要能够承载 3 至 25 安培脉冲、耐受最高 7000 VDC、并能工作数亿次循环的器件。干簧继电器 凭借洁净的开关特性、快速响应时间、高隔离能力以及无与伦比的机械寿命，满足这些要求，因此成为功率半导体测试环境中的优选。

本文重点介绍 1 英寸级（小于 30 mm）的紧凑型干簧继电器，非常适合高通道密度的 ATE 系统。对于需要在更大封装尺寸中实现更高电压或电流的应用，我们的销售团队也能为你提供更多高性能选项支持。

为什么高脉冲电流测试在 ATE 中很重要

高电流脉冲对于评估功率半导体器件是否足够坚固、能否胜任其目标应用至关重要。这些脉冲有助于验证：

• 芯片与基板的正确键合
• 应力条件下的电气与热完整性
• 在电动汽车牵引逆变器、可再生能源变换器、BESS 模块以及工业驱动中的可靠性

在许多 ATE 平台中，测试机需要在静态负载测试、动态脉冲测试以及高压隔离测试之间反复切换。开关器件必须在所有这些场景中都保持一致的表现。随着现代 SiC 与 IGBT 器件因更高功率密度而导致测试电流上升，ATE 设计人员依赖能够保持脉冲保真度、低温升以及稳定电气特性的继电器。

干簧继电器在这些高电流测试环境中提供一致结果，并已成为停产的汞湿继电器的公认替代方案，在具备长寿命与环境安全性的同时，提供类似的脉冲洁净度。

干簧继电器的优势

干簧继电器是气密封装的开关元件，由位于抽真空玻璃胶囊内的铁磁干簧触点组成。这种设计带来若干固有优势：

固有优势

• 极长的工作寿命，经常可达到数亿次
• 不暴露于氧气、湿气或污染物，长期保持低电阻
• 快速、洁净的开关行为，非常适合高速 ATE 事件
• 高介电强度，Standex 干簧开关额定值最高可达 7kV
• 低接触电阻与极小信号失真，支持脉冲完整性

Standex Detect 高电流干簧继电器将这些优势拓展到需要 3 至 25 安培性能的应用中，可使用单个高电流开关（13 A 能力），或将 6 个干簧开关并联（最高 25 A）。

高电流、高电压与长寿命的组合，使干簧继电器特别适用于半导体 ATE 系统。

ATE 设计人员的关键收益

干簧继电器提供一组强有力的优势，可应对高电流 ATE 开关的核心挑战：

解决核心挑战

1. 卓越的可靠性

• 机械寿命可达数亿到数十亿次操作，取决于开关负载
• 寿命与速度远超典型机电继电器
• 即使在重复浪涌电流下也能保持稳定性能

2. 高电压能力

• 在约 1 英寸继电器尺寸下可实现最高 2000 V 开关
• 介电强度最高 7000 V
• 测试分段之间的可靠隔离

3. 高载流能力

• 3 – 10 A，适用于常见 ATE 脉冲与连续负载开关
• 使用单个 Standex 高电流干簧开关可达 13 A
• 使用 6 个开关并联最高可达 25 A

4. 脉冲完整性

• 上升沿与下降沿洁净，不会出现继电器引入的失真
• 脉冲形状一致，便于准确表征
• 对芯片键合验证与应力测试至关重要

5. 紧凑高效的外形

• 小封装内的气密封装开关可实现高密度 load-board 设计
• 非常适合高通道数的半导体测试机

这些优势结合在一起，使 ATE 设计人员能够构建更快、更可靠、更准确的测试系统。

半导体测试中的应用

干簧继电器支持广泛的 ATE 功能，包括：

• IGBT 与 SiC MOSFET 量产测试
• IPM 模块评估
• 静态与动态功率器件测试
• 脉冲完整性验证与浪涌能力测试
• 芯片到基板的键合评估
• 功率半导体的可靠性与应力筛选
• Load-board 开关矩阵
• 定制高功率测试夹具

这些继电器被全球领先的 ATE 制造商用于工程测试与量产测试平台，帮助确保性能测量准确性以及器件的长期可靠性。

SHV 和 MRE 系列：为高功率测试而生

Standex SHV 和 MRE 系列专为高电压、高电流 ATE 需求而设计。其气密封装的干簧开关可提供：

规格：

• 5 ms 条件下最高 10 A 脉冲电流
• 3 A 连续载流
• 1500 V 开关能力
• 7000 V 介电强度
• 1 亿次脉冲操作

干簧继电器的低接触电阻与密封结构可确保高电流脉冲通过开关时不发生失真，从而实现准确的器件表征。

紧凑的 SIL 封装让 ATE 设计人员在保持通道密度的同时，确保高隔离与可靠的长期运行。

高电流脉冲的最佳实践

为了在高电流测试环境中获得最佳性能：

1. 预留短暂的稳定时间
   • 线圈通电后至少等待 5 ms 再施加峰值电流脉冲，以确保簧片完全稳定。
2. 妥善管理热量
   • 在上限电流范围工作时，确保具备适当的气流或导热路径。
3. 使用合适的插座方式或 PCB 布局
   • 保持适用于高压应用的爬电距离与电气间隙。
4. 遵守脉冲占空比
   • 与任何高功率开关元件一样，在连续快速测试序列中要确保不超过热限制。

遵循这些指南可确保干簧继电器提供最大的寿命与脉冲性能。下方的图 1展示了干簧继电器在高电流测试中的性能优势。它描绘了一个 5 安培的理想方波脉冲穿过闭合的干簧开关接触面。可以看到，脉冲在完全穿过干簧继电器开关时仍保持无失真，证明该继电器即使在严苛条件下也能维持信号完整性。

为什么选择干簧继电器而非其他替代方案？

在评估用于高电流测试的开关方案时，工程师通常会比较：

继电器技术	特性
机电继电器（EMR）	高电流能力 工作寿命短（约 100 万次循环） 体积更大
固态开关	开关速度快 难以同时兼顾高电流与高电压 漏电流更高 散热挑战
汞湿继电器	此前提供出色的脉冲完整性 已停产，受环保限制
干簧继电器	单一器件即可同时具备高电流与高电压能力 数亿次操作 小型化外形 洁净的脉冲传递 气密封装触点

这使得干簧继电器成为适用于现代 ATE 系统的均衡、长寿且可靠的解决方案。

David Stastny，继电器产品经理

不止高电流开关：完整的干簧继电器产品组合

Standex Detect 提供完整的干簧继电器家族，支持广泛的 ATE 需求：

• SHV 系列 – 高压开关与洁净的脉冲完整性
• KT 系列 – 紧凑可靠，适用于高密度 ATE 开关矩阵
• MRE 系列 – 高电压与高电流耐久性
• BH 系列 – 具备出色热处理能力的高电流干簧开关解决方案
• 定制高电流解决方案 – 通过并联开关配置最高可达 25 A，并针对 IGBT、SiC 与功率模块测试进行定制

该产品组合确保测试工程师可以根据特定的电流、电压、隔离与寿命需求选择理想继电器。

为什么选择 Standex Detect 干簧继电器？

Standex Detect 将数十年的干簧开关工程专业能力与对高功率 ATE 系统的深厚应用知识相结合。我们的干簧继电器可提供：

• 在高电流半导体测试中无可匹敌的可靠性
• 洁净、精确的脉冲开关，用于器件完整性验证
• 紧凑封装中的高电压与高电流能力
• 气密封装结构，确保一致性能
• 面向最高 25 A 测试电流的定制设计

凭借在全球领先 ATE 制造商中的验证表现，Standex Detect 干簧继电器经过专门设计，以满足现代功率半导体测试不断增长的需求。

准备好优化你的 ATE 系统了吗？

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