Anatech技术介绍

1厂家介绍：型号Phase12热阻测试系统产自美国Analysis Tech(Anatech)公司，其研发团队均来自于美国麻省理工。

本系统具备JEDEC51-1所定义的动态和静态两种测试方法，也满足IEC60747和美军标MIL750/883等标准的测试要求，并可实现JEDEC 51-14所给定双界面测试方法之功能。

Analysis Tech Inc.成立于1983年，坐落于波士顿北部，是电子封装器件可靠性测试的国际设计，制造公司。

创始人John W.Sofia是美国麻省理工的博士，并且是提出焊点可靠性,
热阻分析和热导率理论的专家. 发表了很多关于热阻测试于分析，热导率及焊点可靠性方面的论文. Analysis Tech Inc.在美国有独立的实验室提供技术支持. 在全世界有几百家知名企事业单位使用该品牌的热阻测试系统.
该系统主要用于测试二极管，三极管，线形调压器，可控硅，LED，MOSFET，MESFET ,IGBT，IC等功率器件的热阻测试及分析。

尤其擅长于半导体功率器件及IGBT模块的热阻参数的测试与分析。

可完成器件的Rja，Rjc，Rjb Rjl等热阻参数的测试
在美军标MIL-750中所用的标准曲线就是取自于该司PHASE10设备所测的曲线（见附图1）。

2.系统的功能：系统具备极强的测试与分析功能，可测试稳态热阻，瞬态热阻，粘接工艺的评估，多芯片器件热阻测试，浪涌测试等。

测试后可得出的曲线有：K曲线，升温响应曲线，降温曲线，微分结构函数曲线，积分结构函数曲线，时间谱曲线，在不同占空比条件下测试动态热阻抗的曲线，SOA安全工作区曲线等。

可构造出以Ri和τi为自变量功率器件瞬态热阻（Zth(j-c)）的n阶分析函数，并可根据Ri和τi以及Ci的数据生产该器件的热阻热容结构图。

机器自动记录绘制这些曲线同时还提供采样点的数据。

且具有良好的测试重复性。

3.系统技术指标：New Extended Heating Voltages:
热阻的分辨率为0.0001，热阻测试的精度为±1%.
加热电压测量精度Heating voltage measurement accuracy:
±0.2% of reading ±0.025% of full scale (typical 30V full scale)
低范围加热电流精度Heating current, low-range measurement accuracy:
2A systems:±1mA，10A systems:±5mA，20A systems:±10mA
高范围加热电流精度Heating current, high-range measurement accuracy:
2A systems:±4mA，10A systems:±20mA，20A systems:±40mA
热耦精度Thermocouple measurement accuracy (type T standard):±0.1°C typical,
结温测量精度Junction temperature measurement accuracy:±0.1°C typical，±0.01°C. 结温测量延时Junction Temperature measurement delay: 1 microseconds minimum。

结温分辨率：Tj Digital resolution: ±0.007°C typical。

最高采样速率Maximum sampling rate: 1MHz。

AC Power Supply: 220VAC, 3A, 50/60Hz (standard unless otherwise specified)
最大加热电压Maximum Heating Supply Voltage: 30 volts (standard) ranges to 300V Maximum Heating Supply Current: 2, 10 or 20 amps
感应电流选择Tj Sense Current : 1mA~ 50mA, and adjustable 0.1 –50mA.
Voltage Sensing Accuracy (0 to 20V)：+/- 10 mV
4.机器的特点：主机具有两个独立的功率输出端口，即双通道输出，以便能按照标准规
定的正确方法测试三端功率器件的热阻参数。

在测试功率器件热阻时机器必须具备此功率器件本身作为加热源和温度敏感参数的测试功能。

其加热时间可自行设定。

5.可实时监测待测器件的结温，升温曲线，冷却曲线，加热电压/电流曲线。

6.电流源有：100A,200A，400A,800A,1000A可选
7.采样能力：实时连续采样数据量在65000点以上，策动点1微秒。

见图23所示
8.测试方法：本系统具备JEDEC51-1所定义的动态和静态两种测试方法，见图19,20所示，也满足IEC60747和美军标MIL750/883等标准的测试要求.有国内权威机构所出具的检测报告佐证。

并可实现JEDEC 51-14所给定双界面测试方法之功能，见图8.所示。

热阻表达式：Rth = (Tj – Tref)/Pd or Imped. = (Tj – Tref)/Pd
图1.美军标MIL-750中所采用的PHASE10的升温曲线
图2.测试主机,静止空气箱示意图
表1.某半导体器件Rjc参数的测试数据
Test #1 of 1: Rjc Saturated model
[Ch1 Cal & Recal: -492.6, 275.9, -17.3, @20 mA]
Wind : none 12-10-2010 01:05 S/N:1100820 Ch# |Power(W)| Tj(℃) | Vj(V) | Tr(℃) | Ts(℃) | Tt(℃) | I-Rjx(℃/W) | A-Rjx(℃/W)
1 | 267.21 | 115.81 | 0.290 | 30.3
2 | | | .3199
3 | .31653 <EQ Power: (VportV, VportI, IportV, IportI) = 0.39V, 0.000A, 2.68V, 99.659A
Meas. Delay: 30 μecs Test Duration: 6.75 min.
Rjc=0.31653℃/W
图3.K曲线图。

也是PN结的压降与PN结的温度响应曲线
图 4. 瞬态热阻抗（Zth(j-c)）曲线，在图的左上
角生成了Ri 和τi
图6.冷却曲线
图6.1升温曲线(
瞬态温度响应曲线Measured
response ）
图7，微分结构函数曲线图8.用JEDEC51-14方法测试获得积分
结构函数曲线
图9.设备校准装置
图10.热耦校准装置
图12.夹具施加紧固力装置
图13.恒温油槽控范围为+25～+150℃图14.TO220/254AA/257AA封装测试夹具
图15.用静态方法测出的升温曲线
图16.粘接工艺的评估图图17.器件热阻热容结构图，包含Ri,Ci,τi的值图18.器件的SOA安全工作区图
图19. 动态测试示意图，符合JEDEC51-1标准对
此的要求。

图20.静态测试示意图，符合JEDEC51-1
标准对此的要求，该电路图也与
JEDEC51-1标准的第13页图基本相同。

图21.BGA封装集成电路测试实例图22.TO3/39封装测试夹具
图23.精确和高速采样曲线图
采样点从1μs开始，此图也是冷却曲线。

图24.时间常数谱曲线
图25.设备具有两个独立的功率输出端口Vport端口的电压/电流和Iport端口的电压/电流输出端口。

此可实现测试功率器件热阻时机器具备此功率器件本身作为加热源和温度敏感参数的测试功能。

以及具备3个T型热电偶放大器
图26. K系数校准时通道为8个
图27.加热电压曲线图28.加热电流曲线
图30对于结温的实时监测
图32.N阶RC网络示意图图31.浪涌电流测试界面
图25.PHASE11设备测试电路示意图，说明设备在测试功率器件热阻时机器具备此功率器件本身作为加热源和温度敏感参数的测试功能
33.PHASE11设备有关多晶片器件测试的描述。

以两个晶片为例：先给其中的晶片1加电使其节温升高然后测试出热阻R11 和功率Q1 同时给另一晶片2供感应电流然后测出感应热阻R21.再给晶片2加电使其节温升高然后测试出热阻R22节温和功率Q2, 同时给另一晶片1供感应电流然后测出感应热阻R12。

根据热阻的定义 R=(Tj-Tr)/P 即 R =△T/P 根据上述测试数据做矩阵
△ T1=R11xQ1+R12xQ2 △T2=R21xQ1+R22xQ2
此双晶片模块的热阻R=〔△T1+△T2〕/2*〔Q1+Q2〕 两个晶片以上的模块测试方法和上述方法相同
表2.对应图4某器件的升温曲线之瞬态热阻抗的测试数据
技术资料。