电子元器件热阻测试简介

热阻－热阻的测试原理
测试原理 功率测量
（1）固定U，测I U：功率源表, 直流电源
温度测量 TA/C
TJ 热电偶 无法直接测量
I：示波器 （2）固定I，测U(常用) U：功率源表, 直流电源
I：示波器
热阻－ JEDEC 标准的封装热阻测试法
原理：
R JX
TJ X
PH
TJ TJ 0 TJ
电子元器件热阻测试简介
20190212
热阻－什么是热阻
功率半导体器件在工作中总会产生一定的热量，倘若这些热量不能及时有
效地传播出去，就会造成器件内部热积累，结温上升，使得器件可靠性降
低，甚至造成器件功能失效，无法安全工作。 热阻是表征物质材料阻止热量传递的能力的综合参数，也就是直接反映器
件散热性能好坏的参数。热阻越小，则散热能力越好。
热阻－ JEDEC 标准的封装热阻测试法
数据测量要求：
电压测量量具，精度要求误差低于0.5％并且分辨率要达
到0.5MV或者更高； 温度测量量具，精度要求1 ℃ 分辨率0.1 ℃ ； TSP温度跨距至少达到50℃，减少电压测量误差；必须在 被校准设备的表面测量校准环境的温度。 取决于器件技术和制造工艺，一些器件可能表现出非线 性电压 - 温度关系。在热测试开始之前必须验证线性假 设； 可以通过给定不同功率测试热阻来确定测试有无异常； 测试报告至少包含5颗样品数据； 为了测量重复性监测和测试设置拆卸检查，建议建立校
准标准（标准件）。
热阻－热阻测试报告
All factors during RθJC Test Process Samples' Information Test NO. #1 S6002T 8JC01 #2 #3 #1 S6002T 8JC02 #2 #3 VT measurement at various junction temperatures 19 803 803 803 796 796 796 50 754 754 754 746 746 746 75 714 714 714 708 708 708 100 673 673 673 667 667 667 125 634 634 634 629 629 629 Unit ℃ K ℃ / mV 1.599 1.599 1.599 1.5767 1.5767 1.5767 V VFH 1.138 1.14 1.139 1.116 1.119 1.118 A IH 2 2 2 2 2 2 MV VF0 798 798 798 798 798 798 MV VFf 751 753 750 744 744 744 ℃ T0 22 22 22 22 22 22 ℃ Tj ℃ Tc W PH S ℃/W
K line
1000 800 600 400 200 0 0 50
y = -1.599x + 833.61 R² =1 1000 800 600 400
K line
y = -1.5767x + 825.56 R² = 0.9999
200ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0 100 150 0 50 100 150
TJ = TJ0 + △TJ (△TJ = K*△VF)
热阻－ JEDEC 标准的封装热阻测试法
步骤： 第一步：先根据脉冲电压不产生自热，维持 电流Im不变，施加变化的环境温度，测出对 应的变化的电压VFm，绘出电压——温度曲 线，求出斜率K（℃ / mV）。
第二步：施加功率电流/电压产生自热，对
DUT加热至稳定温度。 第三步：切换到测试电流Im，测出此时电 压，再利用K求出此时的结温。 TJ = TJ0 + △TJ (△TJ = K*△TSP)
热阻－热阻分类 I
结壳热阻
结到环境的热阻
DUT：Device Under Test
热阻－热阻分类 II
瞬态热阻：许多半导体器件是在脉冲功率条件下工作的，显 然器件的工作结温与脉冲宽度及占空比有关，因此在很多场 合下需要了解器件与施加功率时间相关的热特性。瞬态热阻 的表达式为
稳态热阻：当功率的持续时间足够长，器件有源区热量的产 生与散热达到动态的平衡，此时有源区温度不再随时间变 化，这时的瞬态热阻就是稳态热阻。
TJ K TSP
RθJX 表示结到某点的热阻，K 表示二极管两端压降随温度变化的系数，一般 是每升高一度，二极管两端压降降低大约2mV。ΔTSP 表示压降变化的大小， 通过这两个参数我们就可以知道结温在加热前和加热后升高了多少。而壳温 是可以用热电偶测得的，功率等于电压电流的乘积，所以结壳或者结到环境 的热阻就可以求得了。
T_hea Rθjc t 51.39 44.1 2.276 1200 3.204469 50.14 43.3 2.28 1200 3.001136 3.2567 5.218973 5.696491 5.43325 52.02 44.6 2.278 1200 56.25 44.6 2.232 1200 56.25 43.5 2.238 1200 56.25 44.1 2.236 1200
热阻－ JEDEC 标准的封装热阻测试法
注意事项： a. 测试电流选取 流过温度感应二极管的测试电流必须足够的大，同时又必须足 够的小以保证该电流不会产生明显的自热效应。感应电流过 大，会导致结温明显变化；感应电流过小，会导致正向压降值 测量误差较大。其数值一般选在二极管正向导通I-V特性曲线拐 点左右的范围内，通常为5mA 至100mA，具体与二极管的尺寸 有关。 b.从功率脉冲切断到测试电流灌入之间的时间必须考虑。这段 时间器件冷却，结温有所下降。所以，电子开关的切换时间必 须足够的短（几十微秒数量级的范围）----解决方案，测试电 流不断开，一直存在。 c. 热稳态建立 器件内部产生的热量传播到外界并最终建立起稳定状态需要一 定的时间。因此，热阻的测量需要在这一稳定状态建立起来之 后才能进行。