熱阻測(cè)試儀

一、原廠介紹及用途：

型號(hào) Phase11熱阻測(cè)試儀產(chǎn)自美國 Analysis Tech(Anatech)公司，符合美軍標(biāo)和JEDEC標(biāo)準(zhǔn). Analysis Tech Inc.成立于 1983年，坐落于波士頓北部，是電子封裝器件可靠性測(cè)試的國際設(shè)計(jì)，制造公司。創(chuàng)始人John W.Sofia 是美國麻省理工的博士，并且是提出焊點(diǎn)可靠性,熱阻分析和熱導(dǎo)率理論的專家. 發(fā)表了很多關(guān)于熱阻測(cè)試于分析，熱導(dǎo)率及焊點(diǎn)可靠性方面的論文. Analysis Tech Inc.在美國有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室提供技術(shù)支持. 在全世界熱阻測(cè)試儀這套設(shè)備有幾百家知名客戶. 主要用于測(cè)試二極管，三極管，線形調(diào)壓器，可控硅，LED，MOSFET，MESFET ,IGBT，IC等分立功率器件的熱阻測(cè)試及分析。

二、Phase11的功能：

PHASE11 可以測(cè)試Rja，Rjc，Rjb Rjl 的熱阻（測(cè)試原理符合JEDEC51-1 定義的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)測(cè)試方法）Phase11 測(cè)試來的數(shù)據(jù)，將產(chǎn)生上圖。左上角的數(shù)字說明這個(gè)器件有四個(gè)層次（為了可以清楚的了解不同層次，可以將這個(gè)圖轉(zhuǎn)換成圖三）。其中個(gè)是芯片下的粘接層的阻抗值，后面Tau是完成的測(cè)試時(shí)間，四個(gè)層次的阻抗值之和就是這個(gè)器件的熱阻值。并且每一個(gè)拐點(diǎn)都表明熱進(jìn)入了一個(gè)新的層次。每個(gè)層次的數(shù)據(jù)將表明這個(gè)器件不同層向外散熱的好壞，對(duì)不同廠家同類產(chǎn)品而言，可以讓 讓讓 讓我們選擇熱阻值非常好的廠家；同時(shí)它也可以檢測(cè)同一廠家，同類產(chǎn)品，不同批次質(zhì)量的差異，從而評(píng)測(cè)出該廠家生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性。

1） 瞬態(tài)阻抗(Thermal Impedance)測(cè)試，可以得到從開始加熱到結(jié)溫達(dá)到穩(wěn)定這一過程中的瞬態(tài)阻抗數(shù)據(jù)。見上圖

2） 穩(wěn)態(tài)熱阻(Thermal Resistance)各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試，其包括：Rja,Rjb,Rjc,Rjl, 當(dāng)器件在給一定的工作電流后。熱量不斷地向外擴(kuò)散，后達(dá)到了熱平衡，這時(shí)得到的結(jié)果是穩(wěn)態(tài)熱阻值。在沒有達(dá)到熱平衡之前測(cè)試到的是熱阻抗。 可以得到用不同占空比方波測(cè)試時(shí)的阻抗與熱阻值。

3） 內(nèi)部封裝結(jié)構(gòu)與其散熱能力的相關(guān)性分析(Structure Function)，可以通過將類似的圖一轉(zhuǎn)換成下面所示的曲線分析圖（熱容與熱阻關(guān)系圖），這樣更能體現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)下熱阻，以 LED 為例從圖中可以看出LED 器件散熱能力的瓶頸所在，對(duì)LED封裝工藝的改進(jìn)和封裝材料的選擇有很大幫助。下圖為兩種不同封裝結(jié)構(gòu)的 LED 樣品的分析圖。

不只 LED 器件可以得到這個(gè)分析圖，而且其他的器件也可以得到這個(gè)圖。并且也可以得到這種分析。從圖中可以看出黑色曲線的 LED熱阻低于綠色曲線的 LED熱阻，這也從客戶那里得到確認(rèn)，黑色曲線的 LED在芯片粘接與散熱方面的工藝得到很大改進(jìn)。

5） 裝片質(zhì)量的分析(Die Attachment Quality Evaluation).

主要測(cè)試器件的粘接處的熱阻抗值，如果有粘接層有氣孔，那么傳熱就要受阻，這樣將導(dǎo)致芯片的溫度上升，因此這個(gè)功能能夠衡量粘接工藝的穩(wěn)定性。

6.多晶片器件的測(cè)試。

以兩個(gè)晶片為例：先給其中的晶片 1加電使其節(jié)溫升高然后測(cè)試出熱阻 R11 和功率Q1 同時(shí)給另一晶片 2供感應(yīng)電流然后測(cè)出感應(yīng)熱阻 R21.再給晶片 2加電使其節(jié)溫升高然后測(cè)試出熱阻R22節(jié)溫和功率 Q2, 同時(shí)給另一晶片 1供感應(yīng)電流然后測(cè)出感應(yīng)熱阻 R12。 根據(jù)熱阻的定義

R=(Tj-Tr)/P即 R=T/P

根據(jù)上述測(cè)試數(shù)據(jù)做矩陣

三 三三 三、 、、 、設(shè)備附件介紹

3.1 Nuova Device Calibration Bath

Nuova 校準(zhǔn)浴鍋

技術(shù)特征：

1由集成在熱阻分析儀中的模塊直接進(jìn)行溫度控制

2使用有陶瓷鍍層的磁力攪拌器

3帶有冷卻風(fēng)扇的堅(jiān)固底盤能夠控制升溫速率并保證性

4 有蓋的四升不銹鋼水浴鍋

5懸掛結(jié)構(gòu)支持部件被校準(zhǔn)

6四升絕緣良好導(dǎo) 礦物油，對(duì)環(huán)境無害并能重復(fù)使用

7完整的說明及保證

用來得到節(jié)壓和節(jié)溫的函數(shù)關(guān)系即K值

3.2 EVN-12 靜止空氣測(cè)試箱

EVN-12 是用于在標(biāo)準(zhǔn)化的靜止空氣環(huán)境下測(cè)試元件。自然對(duì)流條件下的熱阻測(cè)量會(huì)

對(duì)實(shí)驗(yàn)室里的不期望的空氣流動(dòng)非常敏感。這套靜止空氣測(cè)試箱可以排除這種潛在的產(chǎn) 生測(cè)試錯(cuò)誤的因素。(里面的紅外探測(cè)頭及支架是選項(xiàng)，不是標(biāo)配)

3.3 JEDEC RJC 測(cè)試夾具

對(duì)不同封裝的器件設(shè)計(jì)不同的Rjc測(cè)試夾具。

3.4 Rjb 測(cè)試夾具

3.5 風(fēng)洞

3.6 Power Booster(電源放大器

可給待測(cè)器件提供200A,400A,800A,1000A工作電流

附：此熱阻測(cè)試儀運(yùn)行穩(wěn)定可靠，所以無須備件和耗材

四．設(shè)備電性規(guī)格：

加熱電流測(cè)量精度（低電流測(cè)量: 0.2, 1 和2 安培測(cè)量）

2A 系統(tǒng): ±1mA 10A 系統(tǒng): ±5mA 20A 系統(tǒng): (±10mA)

加熱電流測(cè)量精度（高電流測(cè)量: 2, 10 和20 安培測(cè)量）:

2A 系統(tǒng): ±4mA 10A 系統(tǒng): ±20mA 20A 系統(tǒng): (±40mA)

加熱電壓測(cè)量精度: ±0.25% ，0~50V

熱電偶測(cè)量精度(T 型): 典型 ±0.1°C, ±0.3°C

交流電壓：220VAC，5A，50/60Hz

器件的的供電電壓： 50V（標(biāo)配）

器件的的供電電流： 20 安培(標(biāo)配)，選配（200A,400A,800A,1000A）

節(jié)溫的感應(yīng)電流：1mA, 5mA, 10mA, 20mA, 50mA(標(biāo)配)，

五．測(cè)試數(shù)據(jù)。

1．下圖是器件1260 和2530的節(jié)溫校準(zhǔn)圖表，從中可以得到節(jié)溫和節(jié)壓的函數(shù)關(guān)系（線性關(guān)

系）。

根據(jù)熱阻的定義 R=(Tj-Tr)/P Tj---節(jié)溫 Tr---參考點(diǎn)溫度 P---給器件所加的功率 Tr ---可用電熱偶測(cè)出來，P--- 軟件會(huì)自動(dòng)測(cè)試出來 用電學(xué)方法來測(cè)節(jié)溫（通過測(cè)節(jié)壓，根據(jù)節(jié)溫和節(jié)壓的函數(shù)關(guān)系軟件會(huì)自動(dòng)換算成節(jié)溫。 這樣軟件會(huì)根據(jù)測(cè)試出來數(shù)據(jù)自動(dòng)換算成我們所要的熱阻值

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