热阻测试原理与失效分析

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1、热阻测试原理与失效分析　　摘要：文中通过热阻的测试原理分析和实际案例，分别从热阻测试条件、控制限、上芯空洞、倾斜、芯片内阻等几个方面，全面地阐述对热阻测试结果的影响，并通过数据统计形成图表，较为直观明了，总结出热阻测试失效的各种可能原因。　　关键词：热阻；功率电流；测量电流；锡层厚度　　Thermalresistancetestprincipleandfailureanalysis　　LIUXun,LIJian-hui　　（ShantouHuaShanElectronicspanyLimited,515041）　　Abstract:Inthispap

2、er,thethermalanalysisontestingprincipleandactualcases,respectively,fromthethermalresistancetestconditions,controllimit,uppercorehole,tilt,chipresistanceandsoonseveralaspects,elaborateditsthermalresistancetestresultsinfluence,andthroughdatastatisticsformchart,moreintuitiveandcle

3、ar,summedupthefailureofthevariousthermalresistancetestpossiblecauses.　　Keyalresistance;poeasurement;thethicknessoftincoating　　随着电子行业的不断发展，半导体分立器件的功率越来越大，使得产品的耗散功率增大。同时由于成本控制的原因，芯片和成品的尺寸都在不断的缩小，在一定程度上又限制了产品的散热。这就造成了产品在测试过程中，经常发生热阻不良。本文重点阐述了热阻测试原理和各类失效模式，并结合实际案例进行了详细的分析。　　1热阻概念及测

4、试原理　　1.1热阻概念及作用　　热阻是依据半导体器件PN结在指定电流下两端的电压随温度变化而变化为测试原理，来测试功率半导体器件的热稳定性或封装等的散热特性.通过给被测功率器件施加指定功率、指定时间PN结两端的电压变化(△VBE/△VF/△VGK/△VT/△VDS)作为被测器件的散热判据。并与指定规范值比较，根据测试结果进行筛选，将散热性差的产品筛选掉，避免散热性差的产品在应用过程中，因温升过高导致失效。各类产品的热阻名称见表1。　　1.2热阻测试原理　　热阻测试仪配有接触检测和震荡探测功能，以防止接触不良和震荡造成的温度测量错误，提高了测试仪的稳

5、定性。测试仪提供手动和自动测试，可测量瞬态热阻，在恒温槽的配合下，也可测量功率器件的稳态热阻.通过输入一个温度系数到测试仪，也可显示结点升高的温度。　　下面以NXP双向可控硅BT137-600产品为例，详细说明热阻测试原理。　　双向晶闸管需要测试第一象限△VT1和第三象限△VT3，测试条件相同，如表2所示。　　其中，IF：施加功率电流；IG：门极触发电流；IM：测量电流；PT：施加功率时间；DT：冷却时间；LOIT：规范下限；UPPERLIMIT：规范上限。　　测试电路如图1所示，测试时序如图2所示。　　2热阻失效分析　　2.1产品截面图　　产品截面

6、如图3所示。从产品截面图中，标识的散热主要方向是从芯片发热区，经过上芯锡层，再通过框架载芯板/散热板，散发到测试环境中。　　2.2热阻测试预判断失效　　热阻测试前的预判断测试项目IF>50A、IG>500mA、VT1>4V、VT<0.1V发生失效，实际上并不是真实的热阻失效，而是产品开短路或漏电过大或测试设备不良导致的。所以，这一类失效，此时并不需要分析热阻，而是要分析测试设备是否有问题，产品是否开短路或漏电。　　2.3热阻低于规范值　　真正的热阻测试失效有两种情况，一类是低于规范值、一类是高于规范值。热阻测试规范中设置下限，

7、实际是为了防止混管，实际上，热阻越小越好，所以当热阻低于规范值时，只需要确认是否混管或误测，如果都不是，可以直接放宽规范下限或取消规范下限，将不良品复测即可。　　2.4热阻测试高于规范值　　热阻高于规范值失效，目前，已知可能的原因有以下几种：　　①上芯空洞超标、结合不良；　　②锡层厚度偏厚、倾斜；　　③芯片内阻大；　　④测试规范上限设置过于严格；　　⑤测试条件设置不合理；　　(1)空洞超标、结合不良　　空洞超标、结合不良会导致热阻偏大，是由于空气的导热系数远小于锡。空气在标准标准状态下的导热系数是0.0244.k)，而锡的导热系数是67.k)，相差近

8、3000倍　　摘要：文中通过热阻的测试原理分析和实际案例，分别从热阻测试条件、控制限、上芯空洞、倾斜、芯片内