BE1008808A3 - Inrichting en werkwijze voor het evalueren van de thermische weerstand van een halfgeleider-component. - Google Patents

Inrichting en werkwijze voor het evalueren van de thermische weerstand van een halfgeleider-component. Download PDF

Info

Publication number
BE1008808A3
BE1008808A3 BE9400949A BE9400949A BE1008808A3 BE 1008808 A3 BE1008808 A3 BE 1008808A3 BE 9400949 A BE9400949 A BE 9400949A BE 9400949 A BE9400949 A BE 9400949A BE 1008808 A3 BE1008808 A3 BE 1008808A3
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
temperature
semiconductor component
bath
liquid
thermal
Prior art date
Application number
BE9400949A
Other languages
English (en)
Inventor
Filip Christiaens
Luc Tielemans
Luc De Schepper
Eric Beyne
Original Assignee
Imec Inter Uni Micro Electr
Ivmo Limburgs Univ Centrum
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Imec Inter Uni Micro Electr, Ivmo Limburgs Univ Centrum filed Critical Imec Inter Uni Micro Electr
Priority to BE9400949A priority Critical patent/BE1008808A3/nl
Priority to US08/543,867 priority patent/US5795063A/en
Priority to AT95870116T priority patent/ATE245811T1/de
Priority to DE69531329T priority patent/DE69531329T2/de
Priority to JP27146495A priority patent/JP3872120B2/ja
Priority to EP95870116A priority patent/EP0708327B1/en
Application granted granted Critical
Publication of BE1008808A3 publication Critical patent/BE1008808A3/nl
Priority to US08/757,238 priority patent/US5927853A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

Deze uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het evalueren van de thermische weerstand van een halfgleidercomponent met hoge schakelingdichtheid waarbij de component afgesloten is in een behuizing, waarbij de inrichting een thermostatisch bad (12) omvat, waarbij dit bestemd is voor het scheppen van een zeer nauwkeurige, uniforme en stabiele temperatuuromgeving en ten minste één meteenheid (15) voor het meten van de temperatuur van de vloeistof van genoemd bad (12). In de werkwijze wordt de uitgeteste halfgeleidercomponent onderworpen aan een calibratiestap (A) gevolgd door een overgangsresponsmeetstap (B), waarbij de calibratiestap (A) uitgevoerd wordt door het onderdompelen van de halfgeleidercomponent in genoemd thermostatisch vloeistofbad (12) en de vloeistof hiervan op gecontroleerde temperatuurniveaus gebracht wordt en de temperatuurgevoelige elektrische parameter gemeten en opgenomen worden bij verschillende temperaturen.

Description

Inrichting en werkwijze voor het evalueren van de thermische weerstand van een halfgeleidercomponent
Deze uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het evalueren van de thermische weerstand van een halfgeleidercomponent met hoge schakelingdichtheid waarbij de component afgesloten is in een behuizing.
De werkingstemperatuur van elektronische componenten kan worden bestempeld als zijnde één van de belangrijkste factoren die de werking en betrouwbaarheid van genoemde elektronische componenten beïnvloedt. De alsmaar toenemende integratie van functionele schakelingen geeft aanleiding tot hogere vermogendichtheden. Dit betekent dat steeds meer warmte gedissipeerd wordt per oppervlakte-eenheid van het halfgeleidersubstraat. Het gevolg hiervan is dat de gebruikte materialen, de chip-behuizingen, de productie- en koelmethoden aan strenge eisen zijn onderworpen om de werkingstemperatuur beneden de kritische junctietemperatuur te houden. Deze temperatuur mag immers niet overtroffen worden om een minimale levensduur voor genoemde electronische componenten te kunnen verzekeren. Vooral bij hoogtechnologische vermo-gencomponenten is een efficiënte warmteoverdracht naar de omgeving van wezenlijk belang.
De klassieke halfgeleider chip is meestal ondergebracht in een behuizing die een rechtstreekse tempera-tuurmeting verhindert. Doordat de junctie aldus ontoegankelijk is voor een rechtstreekse meting, moet zijn toevlucht genomen worden tot een indirecte maar tegelijkertijd niet destructieve werkwijze voor het bepalen van de junctietemperatuur. Temperatuurgevoelige elektrische parameters op de chip maken het mogelijk om de werkingstemperatuur ervan te bepalen.
Thermische performantie van elektronische componenten wordt traditioneel uitgedrukt als de regimevaarde van de thermische weerstand tussen de junctie en de behuizing.
Standaardwerkwijzen zoals de MIL-STD-883, methode 1012 en de MIL-STD-750C, methode 3101 werden reeds voorgesteld en nagevolgd voor het handhaven van consistente en repetitieve resultaten. Deze methoden laten toe een beroep te doen op een fluïdumomgeving (gas of vloeistof) of op een isotherme plaat omgeving waarbij aangenomen wordt dat de gemeten thermische weerstand onafhankelijk is van veranderingen die in genoemde omgeving kunnen optreden. Hoger genoemde standaardmethode biedt echter het nadeel dat de voorwaarden opgelegd door de omgeving de gemeten waarde van de thermische weerstand tussen junctie en behuizing aanzienlijk beïnvloeden.
Gezien de betrouwbaarheid van elektronische systemen niet alleen afhangt van de temperatuur in regime-toestand, maar ook van temperatuurgradiënten, heeft het thermisch overgangsgedrag van halfgeleiderverpakkingen in belang toegenomen.
De thermische impedantie bevat veel informatie aangaande de kwaliteit van de chiphecht ing en de chip integriteit. Er bestaan uitgebreid behandelde meettechnieken van de thermische impedantie voor verscheidene componenten zoals dioden en transistoren. De calibratie van de temperatuurgevoelige elektrische parameter wordt volbracht in een temperatuur gecontroleerde omgeving, hoewel het fluïdum die de uitgeteste component omgeeft tijdens de calibratie niet vastgelegd is.
Deze uitvinding heeft tot doel aan bovengenoemde nadelen te verhelpen bij het meten van het thermisch gedrag van electronische componenten. Hiertoe omvat de inrichting volgens de uitvinding een thermostatisch bad, waarbij dit bestemd is voor het scheppen van een zeer nauwkeurige, uniforme en stabiele temperatuuromgeving en ten minste één meeteenheid voor het meten van de temperatuur van de vloeistof van genoemd bad.
Het thermisch gedrag wordt bepaald door twee karakteristieken, namelijk de thermische weerstand tussen junctie en behuizing in regimetoestand en de thermische overgangsrespons van de junctie na een verwarmingspuls, de zogenaamde thermische impedantie.
Ook heeft onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het evalueren van de thermische weerstand middels een inrichting volgens de uitvinding, waarbij de uitgeteste halfgeleidercomponent onderworpen wordt aan een calibratiestap gevolgd door een overgangsrespons-meetstap, waarbij de calibratiestap uitgevoerd wordt door het onderdompelen van de halfgeleidercomponent in genoemd thermostatisch vloeistofbad en de vloeistof hiervan op gecontroleerde temperatuurniveaus gebracht wordt en de temperatuurgevoelige elektrische parameter gemeten en opgenomen worden bij verschillende temperaturen, waarbij tijdens de overgangsresponsmeetstap de halfgeleidercomponent gedurende een bepaalde tijdsduur vermogen dissipeert. Zowel de calibratie van de temperatuurgevoelige parameter als de thermische overgangs-responsmeting gebeuren terwijl de component ondergedompeld is een thermostatisch bad gevuld met een, bij voorkeur, diëlektrische vloeistof.
Bij een halfgeleidercomponent speelt de thermische overgangsrespons een gewichtige rol bij het evalueren van de kwaliteit van de chip en van de chiphechting. De thermische eigenschappen van chip en chiphechting hebben immers een grote invloed op de thermische overgangsrespons.
Volgens de uitvinding wordt de component met een vermogenpuls verwarmd die voldoende kort is zodanig dat de verwarmingsenergie nauwelijks de tijd heeft om door- heen de chip en binnen de chiphechting te vloeien. Hierdoor betreft de temperatuurverhoging enkel de weerstand van de chip en van de chiphechting.
Verder is het voor componenten, die onder gepulseerde vermogen omstandigheden werken, de thermische overgangsrespons die bepaalt hoeveel en voor hoe lang dat het gelijkstroom dissipatieniveau van de component binnen veilige perken overtroffen mag worden.
Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de regimewaarde van de thermische weerstand tussen junctie en behuizing gemeten worden door de lengte van de pulsduur te laten toenemen tot de temperatuur haar evenwichtstoestand bereikt.
Een ander nadeel van de klassieke methode zoals beschreven in hoger vermeld standaarden, is dat enkel de thermische weerstand van de component kan geëvalueerd worden zoals ze op een bepaald ogenblik is, maar de evolutie van de thermische weerstand tijdens veroudering daarentegen niet kan meten worden, bijvoorbeeld in de chip geïnduceerd door temperatuurcycli (ten gevolge van vermogencycli) . Met de klassieke methode kan men natuurlijk wel de behuisde chip in een ander apparaat aan een aantal temperatuurcycli onderwerpen, en vervolgens weer een thermische weerstandsmeting uitvoeren in het daarvoor bestemde apparaat, maar men kan de versnelde veroudering niet uitvoeren in het toestel waarin de thermische weerstandmeting gebeurt.
Aan dit probleem wordt ook verholpen in het hier voorgestelde toestel, waar de temperatuurcycli en de thermische weerstandsmeting kunnen uitgevoerd worden in hetzelfde apparaat, zodat de evolutie van de thermische weerstand in-situ gemeten kan worden tijdens een langdurige thermische belasting. Hierbij wordt een thermische belastingscyclus in de halfgeleidercomponent geïnduceerd, waarbij eerst genoemde kortstondige verwar- mingspuls wordt aangelegd. Vervolgens wordt de hele halfgeleidercomponent opnieuw op vloeistoftemperatuur van het bad gelaten en wordt de aldus voortgebrachte belastingscyclus herhaald en afgewisseld met genoemde calibratiestap, respectievelijk meetstap, voor het opmeten van het in situ verloop van de thermische weerstand tijdens vermogencycli.
De uitvinding laat tevens toe de verandering van de thermische weerstand op te meten tijdens vermogencycli van de component, en aldus het verouderingsgedrag ten gevolge van thermische degradatie van de behuizing te karakteriseren.
Verdere details en bijzonderheden van deze uitvinding worden hierna nader toegelicht in een uitvoerings-voorbeeld met de bijgevoegde tekeningen.
Figuur 1 stelt een blokschema voor van een meet-inrichting volgens de uitvinding.
Figuur 2 stelt een blokschema voor van een meetin-richting volgens de uitvinding voor de calibratie van een temperatuurgevoelige elektrische parameter.
Figuur 3 is een blokschema van een meetopstelling voor de thermische overgangsresponsmeting.
Figuren 4 en 5 stellen calibratiecurven voor.
De in figuur 1 schematisch weergegeven meetinrichting bezit een verwerkingseenheid, namelijk een computer 10 uitgerust met programmatuur voor het sturen van meetinstrumenten .
De computer 10 is met de meet- en stuurapparatuur verbonden via een GPIB interface ll.
Een thermostatisch vloeistofbad 12 is opgenomen in de inrichting. Het thermostatisch bad 12 is gevuld met een diëlectrische vloeistof, zoals bij voorbeeld sili-conenolïen of fluorinerte vloeistoffen FC-40, FC-43, FC-70 en FC-5312. Belangrijk hierbij is dat de gebruikte vloeistof een kookpunt heeft hoger dan 100°C en een vriespunt beneden 0°C. Een PC-kaart 17 is aangewend voor het instellen van de temperatuur van het bad 12. In dit bad 12 wordt een testcomponent gedompeld voor het verrichten van een volledig testproces bestaande uit een calibratieproces en een thermische overgangsrespons-meting van een temperatuurgevoelige elektrische parameter. Genoemd thermostatisch bad 12 fungeert als een stuurbare temperatuuromgeving die ertoe in staat is om de hele testcomponent bij een reeks gekende referentie-temperaturen te houden tijdens het calibratieproces van de temperatuurgevoelige elektrische parameter. De nauwkeurigheid van genoemde stuurtemperatuur is kleiner dan 0,5°C. Ook is een thermokoppelmeetsysteem voorzien met een referentiedoos 15 (vriespuntcel) voor het verschaffen van een vastgelegde referentietemperatuur. Het thermokoppel staat in voor het meten van de behuizings-temperatuur tijdens het calibratieproces en over-gangsresponsmeting. Verder zijn met de computer 10 een reeks hierna vermelde eenheden verbonden via genoemde interface 11. Aldus zijn twee meetapparaten, zoals multimeters 21, 22 aangesloten op de interface 11 waarbij de ene 21 bestemd is voor het lezen van de waarde van de temperatuurgevoelige parameter tijdens het calibratieproces en de verwarmingsspanning over de actieve component tijdens de dissipatiefase van de thermische overgangsresponsmeting. De andere multi-meter 22 is bestemd voor het lezen van de thermokoppel-spanningen.
Een stroombron 23 is eveneens aangesloten op de interface 11. Deze stroombron levert een constante vastgelegde kleine meetstroom tijdens de calibratie en overgangsresponsmeting. De opgegeven meetstroom is bijvoorbeeld begrepen tussen 100 μΑ en 100 mA. Een tweede stroombron 24 geeft elektrische verwarmingsstroom af aan de elektronische componenten onder test tijdens de dis- sipatiefase van de overgangsresponsmeting.
Een elektronische schakelaar 5 zorgt voor het aan-en afschakelen van de dissipâtiestroon tijdens de thermische responsmeting of tijdens een verouderingstest, zoals voorgesteld in figuur 3. Deze schakelaar kan gestuurd worden door een golfvormgenerator 26 of via een I/O-interface.
Voor het registreren van de temperatuurgevoelige elektrische parameter van een thermische responsmeting wordt gebruik gemaakt van een digitale geheugenoscil-loscoop 25. Ook een digitale geheugenmultimeter is hier bruikbaar.
De hiervoor beschreven apparatuur 21, ..., 26 die met de computer 10 verbonden is via de interface ll kan zodus door de computer worden gestuurd. Hiermee wordt het mogelijk de gemeten data in te lezen en op te slaan in de computer voor latere verwerking. De gebruiker voert de instelwaarden (bij voorbeeld waarde van de calibratiestroom, referentietemperatuur van het thermostatisch bad) voor de meetinrichting in via toetsenbord 9. Verder is ook nog een drukeenheid 16 met de computer 10 verbonden.
Hiernavolgend wordt het testproces zelf beschreven. Deze bestaat uit twee hoofdstappen, namelijk de calibra-tiestap en een overgangsresponsmeetstap.
De calibratiestap wordt uitgevoerd door de test-component onder te dompelen in genoemd thermostatisch vloeistofbad 12 dat als dusdanig een controleerbare temperatuuromgeving vormt. Tijdens deze stap wordt de component uitwendig verwarmd en wordt de temperatuurgevoelige elektrische parameter gemeten en opgenomen bij verschillende temperaturen.
Tijdens de overgangsresponsmeting dissipeert de component gedurende een bepaalde tijdsduur een vermogen. Het gedissipeerd vermogen wordt gemeten. Vervolgens wordt de verwarmingsstroom afgeschakeld met schakelaar 5 en vloeit verder enkel de calibratiestroom. De waarde van de temperatuurgevoelige elektrische parameter wordt geregistreerd op de oscilloscoop 25.
Tijdens de calibratie wordt de testcomponent ondergedompeld in een thermostatisch bad, gevuld met een diëlektrische, dit is een elektrisch isolerende vloeistof. Omwille van het karakteriseren van het thermisch overgangsgedrag van elektronische componenten dient een geschikte temperatuurgevoelige elektrische parameter binnen de component gecalibreerd te worden ten opzichte van de temperatuur. Het is hierbij van het grootste belang dat genoemde temperatuurgevoelige parameter de hoogste temperatuur binnen de component weergeeft. De temperatuurgevoelige elektrische parameter en de grootte van de calibratiestroom worden bij voorkeur zodanig gekozen dat de waarde van genoemde parameter een lineaire functie is over het temperatuurbereik van de component tijdens normale werking. Bruikbare temperatuurgevoelige elektrische parameters zijn de voorwaarts gepolariseerde diodespanning bij vermogendiodes. Bij bipolaire transistoren is genoemde parameter gevormd door de voorwaarts gepolariseerde basis-emitter spanning, bij MOSFET-transistoren door de source-drain diodespanning of gate-source drempelspanning en bij de transformatoren door de gelijkstroom spoelweerstand.
Aan de temperatuur van het bad laat men een variatie ondergaan over een bepaald temperatuurbereik, bij voorbeeld tussen 20 en 100°C. Er dient te worden vermeld dat een thermostatisch bad een uiterst nauwkeurige vorm van stuurbare temperatuuromgeving is. Wanneer wordt vastgesteld dat de waarde van de temperatuurgevoelige elektrische parameter gestabiliseerd is, wordt de temperatuur van de vloeistof in het bad gemeten, bij voorbeeld door genoemd thermokoppel, en de waarde van genoemde parameter wordt opgenomen. Vervolgens wordt automatisch een regressie toegepast op de opgenomen data. De berekende regressiecoëfficiënten worden in een bestand opgeslagen, waarbij het bestand rechtstreeks toegankelijk is voor de besturingssoftware tijdens een hierop volgende responsmeting.
Gedurende de calibratiefase wordt de warmtedissi-patie geminimaliseerd zodanig dat de inwendige temperatuur gelijk is aan de vloeistoftemperatuur. Dit wordt tot stand gebracht door een meetstroom te kiezen waarvan de grootte begrepen is tussen 100 μΑ voor kleinere componenten en 100 mA voor grotere.
In figuur 2 is een meetopstelling voorgesteld voor de calibratie van een voorwaarts gepolariseerde diode-spanning.
Figuren 4 en 5 stellen calibratiecurven voor, respectievelijk voor de voorwaarts gepolariseerde basis-emitter spanning van een npn bipolaire transistor en voor de drempelspanning van een MOSFET-vermogentransis-tor in functie van de temperatuur (N-kanaal TMOS). Beide curven zijn afgeleid bij een meetstroom van 100 μΑ en stellen een lineair dalend verloop voor.
In figuur 3 is de meetopstelling voor de thermische overgangsresponsmeting voorgesteld. Hierbij is de uit te testen component ondergedompeld in genoemd vloeistof-bad 12 waarvan de temperatuur op een vaste en instelbare waarde wordt gehouden. De test wordt gestart met het instellen van de verwarmingsstroom iH en de meetstroom iM, welke gelijk is aan de calibratiestroom, waarbij de waarde van iH ten minste twee grootteordes groter is dan de waarde van iM.
De elektronische schakeleenheid 5 laat toe de verwarmingsstroom iH van de testcomponent af te leiden, terwijl de kleine meetstroom iM steeds aan het vloeien is. Hierbij kan de schakeleenheid 5 twee standen inne men, namelijk een open stand AA en een gesloten stand BB. De stand van de schakeleenheid wordt gestuurd door bovenvermelde golfvormgenerator 2 6 of via een I/O interface. In de open stand AA van de schakeleenheid wordt de waarde van de temperatuurgevoelige elektrische parameter gemeten, waarmee de begintemperatuur van de component berekend wordt. Vervolgens wordt de component tijdens een kort tijdsinterval verwarmd door de schakeleenheid 5 in de gesloten stand BB te brengen. Dan wordt het gedis-sipeerd vermogen gemeten als produkt van de verwarmings-stroom iH en de verwarmingsspanning VH die opgebouwd wordt na aanleggen van genoemde stroom. Na een instelbare pulsduur wordt de schakeleenheid opnieuw naar open stand AA gebracht en het verloop van de parameterwaarde wordt geregistreerd in het geheugen van een digitale oscilloscoop 25 of multimeter. Vervolgens wordt hieruit de temperatuurrespons berekend door de corresponderende temperatuurwaarde af te leiden uit de parameter-tempera-tuur calibratiecurve.
Aldus wordt volgens de uitvinding een niet destructieve testmethode voorgesteld voor het nagaan van de thermische performantie van elektronische componenten.
Het volgens onderhavige uitvinding meten van de thermische overgangsrespons laat een evaluatie toe van de halfgeleiderchip en van de chiphechtingszone op basis van het feit dat de integriteit van deze zone zich weerspiegelt in zijn thermische eigenschappen.
Bovendien biedt de beschreven meetinrichting de mogelijkheid om de veroudering na te gaan van elektronische componenten ten gevolge van vermogencycli. Voor het realiseren van een cyclische thermische belasting wordt gedurende een zeer korte tijd een sterke verwar-mingsstroom door de junctie van de component gestuurd, terwijl de behuisde component zich in het vloeistofbad bevindt. Dit bad wordt gestuurd en gestabiliseerd op een vrij lage temperatuur, bij voorbeeld tussen -50 en 0°C, zodat een groot temperatuurverschil tussen de behuizing en de junctie van het actief element tot stand wordt gebracht gedurende de tijd dat de verwarmingsstroom wordt aangelegd. Het is hierbij van belang dat de lengte van de stroompuls kort genoeg is zodanig dat de gedissi-peerde warmte slechts bij het einde van de puls de buitenkant van de behuizing bereikt. De verwarmingsstroom door de junctie dient zo hoog mogelijk genomen te worden zodat de junctie een temperatuur bereikt die vrij dicht bij de maximaal toegelaten junctietemperatuur ligt. Hierdoor wordt een thermische belastingscyclus geïnduceerd, waarbij vooral de verschillende materiaal-lagen, waaruit het actief element en de behuizing zijn opgebouwd, aan een grote thermische verschilbelasting onderhevig zijn. Na deze kortstondige verwarmingspuls laat men de hele component opnieuw op vloeistoftempe-ratuur komen en kan de cyclus herhaald worden. Dergelijke belastingscycli kunnen willekeurig afgewisseld worden met meet- en calibratiecycli zoals hoger beschreven.
Door een geschikte keuze van een aantal belastingscycli, onderbroken door meet- en calibratiecycli, kan het in-situ verloop van de thermische weerstand tijdens vermogencycli opgemeten worden, zodat de kinetiek van de degradatie van de component onder invloed van thermische verschilbelasting onderzocht kan worden.
Een merkwaardig voordeel bestaat erin dat de gebruiker slechts een vrij beperkte kennis en vaardigheid moet bezitten omtrent de meetopstelling en -inrichting doordat alle meetprocessen volledig geautomatiseerd en computergestuurd zijn. De initialisatie en configuratie van de instrumentatie wordt softwarematig uitgevoerd.
Een verder aanzienlijk voordeel is dat het thermo- statisch bad een uitermate nauwkeurige, uniforme en stabiele temperatuurgecontroleerde omgeving teweegbrengt. Dit verschaft een zeer nauwkeurige calibratie van de temperatuurgevoelige parameters.

Claims (13)

1. Inrichting voor het evalueren van de thermische weerstand van een halfgeleidercomponent met hoge schake-lingdichtheid waarbij de halfgeleidercomponent afgesloten is in een behuizing, daardoor gekenmerkt dat de inrichting een thermostatisch bad (12) omvat, waarbij dit bestemd is voor het scheppen van een zeer nauwkeurige, uniforme en stabiele tempera-tuuromgeving en ten minste één meeteenheid (15) voor het meten van de temperatuur van de vloeistof van genoemd bad (12).
2. Inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het bad (12) gevuld is met een diëlectrische vloeistof.
3. Inrichting volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de diëlectrische vloeistof een siliconenolie of een fluorinerte vloeistof is met een kookpunt hoger dans 100°C en een vriespunt lager dans 0° Celsius.
4. Inrichting volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat genoemde fluorinerte vloeistof FC-40, FC-43, FC-70, of FC-5312 is.
5. Werkwijze voor het evalueren van de thermische weerstand middels een inrichting volgens één der vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de uitgeteste halfgeleidercomponent onderworpen wordt aan een calibratie-stap (A) gevolgd door een overgangsresponsmeetstap (B) , waarbij de calibratiestap (A) uitgevoerd wordt door het onderdompelen van de halfgeleidercomponent in genoemd thermostatisch vloeistofbad (12) en de vloeistof hiervan op gecontroleerde temperatuurniveaus gebracht wordt en de temperatuurgevoelige elektrische parameter gemeten en opgenomen worden bij verschillende temperaturen, waarbij tijdens de overgangsresponsmeetstap (B) de halfge- leidercomponent gedurende een bepaalde tijdsduur vermogen dissipeert.
6. Werkwijze volgens de vorige conclusie, daardoor gekenmerkt dat de halfgeleidercomponent met een vermo-genpuls wordt opgewarmd die zodanig kort is dat de hiermee gepaard gaande verwarmingsenergie nauwelijks de tijd heeft om doorheen de halfgeleidercomponent en binnen de hechting hiervan te vloeien.
7. Werkwijze volgens conclusies 5 of 6, waarbij de halfgeleidercomponent ten minste één junctie vertoont, daardoor gekenmerkt dat de regimewaarde van de thermische weerstand tussen de junctie van de halgeleider-component en de behuizing ervan gemeten wordt door de lengte van de pulsduur te laten toenemen tot de temperatuur van de weerstand van de halfgeleiderchip en chip-hechting haar evenwichtstoestand bereikt.
8. Werkwijze volgens één der vorige conclusies 5 tot en met 7, daardoor gekenmerkt dat iedere tempera-tuurgevoelige elektrische parameter de hoogste temperatuur aanduidt van de component tijdens vermogendissi-patie.
9. Werkwijze volgens één der conclusies 5 tot en met 8, daardoor gekenmerkt dat de temperatuurgevoelige elektrische parameter en de grootte van de calibratie-stroom zodanig gekozen worden dat de waarde van de parameter een lineaire functie is over de werkingstemperatuur van de halfgeleidercomponent.
10. Werkwijze volgens één der conclusies 5 tot en met 9, daardoor gekenmerkt dat de waarde van de parameter tijdens de calibratie regelmatig wordt nagegaan en dat bij het vaststellen dat genoemde waarde gestabiliseerd is, de temperatuur van de vloeistof van het bad (12) gemeten wordt middels genoemde thermokoppelreferen-tieëenheid (15) of middels een weerstandsthermometer en deze wordt opgenomen, dat vervolgens een regressie wordt toegepast op de opgenomen waarden, waarbij de corresponderende correlatiecoëfficiënten in een bestand worden opgeslagen dat rechtstreeks toegankelijk is voor de besturingssoftware tijdens een volgende overgangsres-ponsmeting.
11. Werkwijze volgens één der conclusies 6 tot en met 10, daardoor gekenmerkt dat een thermische belas-tingscyclus (C) in de halfgeleidercomponent geïnduceerd wordt, waarbij eerst genoemde kortstondige verwarmings-puls wordt aangelegd, vervolgens de hele halfgeleidercomponent opnieuw op vloeistoftemperatuur van het bad gelaten wordt en de aldus voortgebrachte belastings-cyclus (C) herhaald wordt en afgewisseld wordt met genoemde calibratiestap (A), respectievelijk meetstap (B) , voor het opmeten van het in situ verloop van de thermische weerstand tijdens vermogencycli (C).
12. Werkwijze volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat de lengte van de stroompuls zodanig kort is dat de gedissipeerde warmte bij het einde van de stroompuls de buitenkant van de behuizing bereikt, waarbij de door de in genoemd bad ondergedompelde junctie gestuurde verwarmingsstroom zodanig hoog gekozen wordt dat de junctie een temperatuur bereikt die nagenoeg de kritische junctietemperatuur is.
13. Werkwijze volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat genoemd bad (12) tijdens de thermische belas-tingscycli op een lage temperatuur door genoemde stuur-eenheid (10) gestuurd en gestabiliseerd wordt, bij voorkeur tussen -50° en 0°C, voor het tot stand brengen van een groot temperatuurverschil tussen de behuizing en genoemde junctie.
BE9400949A 1994-10-19 1994-10-19 Inrichting en werkwijze voor het evalueren van de thermische weerstand van een halfgeleider-component. BE1008808A3 (nl)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE9400949A BE1008808A3 (nl) 1994-10-19 1994-10-19 Inrichting en werkwijze voor het evalueren van de thermische weerstand van een halfgeleider-component.
US08/543,867 US5795063A (en) 1994-10-19 1995-10-19 Method and apparatus for thermal impedance evaluation of packaged semiconductor components
AT95870116T ATE245811T1 (de) 1994-10-19 1995-10-19 Methode und apparat zur messung der thermischen impedanz von integrierten halbleiterkomponenten
DE69531329T DE69531329T2 (de) 1994-10-19 1995-10-19 Methode und Apparat zur Messung der thermischen Impedanz von integrierten Halbleiterkomponenten
JP27146495A JP3872120B2 (ja) 1994-10-19 1995-10-19 包装半導体素子の熱インピーダンス評価方法及び装置
EP95870116A EP0708327B1 (en) 1994-10-19 1995-10-19 Method and apparatus for thermal impedance evaluation of packaged semiconductor components
US08/757,238 US5927853A (en) 1994-10-19 1996-11-27 Method for thermal impedance evaluation of packaged semiconductor components

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE9400949A BE1008808A3 (nl) 1994-10-19 1994-10-19 Inrichting en werkwijze voor het evalueren van de thermische weerstand van een halfgeleider-component.
BE9400949 1994-10-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1008808A3 true BE1008808A3 (nl) 1996-08-06

Family

ID=3888426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE9400949A BE1008808A3 (nl) 1994-10-19 1994-10-19 Inrichting en werkwijze voor het evalueren van de thermische weerstand van een halfgeleider-component.

Country Status (6)

Country Link
US (2) US5795063A (nl)
EP (1) EP0708327B1 (nl)
JP (1) JP3872120B2 (nl)
AT (1) ATE245811T1 (nl)
BE (1) BE1008808A3 (nl)
DE (1) DE69531329T2 (nl)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10160597A (ja) * 1996-11-28 1998-06-19 Fenwall Controls Of Japan Ltd 温度検出装置及びその校正装置
US7978805B1 (en) * 1999-07-26 2011-07-12 Massachusetts Institute Of Technology Liquid gallium cooled high power neutron source target
US6984064B1 (en) * 2002-07-31 2006-01-10 Advanced Micro Devices, Inc. Thermal transfer measurement of an integrated circuit
TWM242691U (en) * 2003-09-19 2004-09-01 Tatung Co Automatic test system apparatus
JP2005181222A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
US20090077508A1 (en) * 2004-01-28 2009-03-19 Rubin Daniel I Accelerated life testing of semiconductor chips
US7191413B2 (en) * 2004-01-28 2007-03-13 Gradient Design Automation, Inc. Method and apparatus for thermal testing of semiconductor chip designs
WO2007070879A1 (en) * 2005-12-17 2007-06-21 Gradient Design Automation, Inc. Simulation of ic temperature distributions using an adaptive 3d grid
US20090048801A1 (en) * 2004-01-28 2009-02-19 Rajit Chandra Method and apparatus for generating thermal test vectors
US20090224356A1 (en) * 2004-01-28 2009-09-10 Rajit Chandra Method and apparatus for thermally aware design improvement
US7472363B1 (en) 2004-01-28 2008-12-30 Gradient Design Automation Inc. Semiconductor chip design having thermal awareness across multiple sub-system domains
US7248988B2 (en) * 2004-03-01 2007-07-24 Transmeta Corporation System and method for reducing temperature variation during burn in
US8019580B1 (en) 2007-04-12 2011-09-13 Gradient Design Automation Inc. Transient thermal analysis
US8286111B2 (en) * 2004-03-11 2012-10-09 Gradient Design Automation Inc. Thermal simulation using adaptive 3D and hierarchical grid mechanisms
US7507019B2 (en) 2006-05-19 2009-03-24 Covidien Ag Thermometer calibration
US20070268952A1 (en) * 2006-05-19 2007-11-22 Sherwood Services Ag Thermometer calibration by immersion in non-electrically conductive liquid
US7549792B2 (en) 2006-10-06 2009-06-23 Covidien Ag Electronic thermometer with selectable modes
CN101435852B (zh) * 2008-12-12 2010-08-25 北京工业大学 一种电学法测量结型半导体发光器件光效退化参数的方法
US8059405B2 (en) 2009-06-25 2011-11-15 International Business Machines Corporation Condenser block structures with cavities facilitating vapor condensation cooling of coolant
US8490679B2 (en) 2009-06-25 2013-07-23 International Business Machines Corporation Condenser fin structures facilitating vapor condensation cooling of coolant
US8018720B2 (en) 2009-06-25 2011-09-13 International Business Machines Corporation Condenser structures with fin cavities facilitating vapor condensation cooling of coolant
US8014150B2 (en) 2009-06-25 2011-09-06 International Business Machines Corporation Cooled electronic module with pump-enhanced, dielectric fluid immersion-cooling
US7885074B2 (en) 2009-06-25 2011-02-08 International Business Machines Corporation Direct jet impingement-assisted thermosyphon cooling apparatus and method
CN102221566B (zh) * 2011-03-31 2013-04-10 北京大学 一种利用直流源测试不同材料间边界热阻的方法
RU2463618C1 (ru) * 2011-04-08 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ определения теплового импеданса кмоп цифровых интегральных микросхем
EP2568268A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-13 kk-electronic a/s Method for estimating the temperature of a semiconductor chip
US9323870B2 (en) 2012-05-01 2016-04-26 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for improved integrated circuit temperature evaluation and IC design
US10156512B2 (en) * 2013-03-01 2018-12-18 Futurewei Technologies, Inc. System and method for measuring thermal reliability of multi-chip modules
US9442025B2 (en) * 2013-10-30 2016-09-13 Apple Inc. System and method for calibrating temperatures sensor for integrated circuits
CN103792476B (zh) * 2014-01-17 2016-08-17 中国空间技术研究院 用于半导体器件的热阻测试方法
RU2581628C2 (ru) * 2014-02-03 2016-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Кварцевый реактор для исследования температурной зависимости электросопротивления высокорезисторных объектов
RU2630191C1 (ru) * 2016-03-09 2017-09-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ измерения теплового импеданса полупроводниковых диодов с использованием амплитудно-импульсной модуляции греющей мощности
WO2018065379A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Agile Power Switch 3D - Integration A method of determining thermal impedance of a sintering layer and a measurement system
EP3594669B1 (en) * 2018-07-13 2021-08-25 Technische Hochschule Ingolstadt Thermal analysis of semiconductor devices
RU2720185C1 (ru) * 2019-08-02 2020-04-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ измерения тепловых сопротивлений переход-корпус и тепловых постоянных времени переход-корпус кристаллов полупроводниковых изделий в составе электронного модуля
RU2744716C1 (ru) * 2020-01-27 2021-03-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ определения теплового сопротивления кмоп цифровых интегральных микросхем
EP4303549A1 (en) 2022-07-07 2024-01-10 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Process for monitoring thermal resistances in a power electronic system
CN116582102B (zh) * 2023-07-13 2023-09-29 东晶电子金华有限公司 一种石英晶体谐振器提高封装技术的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2107066A (en) * 1981-09-21 1983-04-20 Int Harvester Co Determining the cooling characteristics of a quenching medium
EP0228333A2 (fr) * 1985-12-27 1987-07-08 Bull S.A. Procédé et dispositif de mesure de la résistance thermique d'un élément tel qu'un équipement de circuits intégrés de haute densité

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE224968C (nl) *
US2587622A (en) * 1947-06-27 1952-03-04 Leonard D Jaffe Method and apparatus for measuring heat flow during quenching of metals
US3045473A (en) * 1959-03-26 1962-07-24 Armstrong Cork Co Apparatus for measuring thermal conductivity
US3242716A (en) * 1963-10-07 1966-03-29 James E Webb Apparatus for measuring thermal conductivity
US3572093A (en) * 1969-08-12 1971-03-23 Us Navy Thermal testing instrument
DE2044225B2 (de) * 1970-09-07 1973-03-08 Verfahren zur bestimmung und zur schnellerkennung des thermischen innenwiderstandes bei jeweils typengleichen halbleiterbauelementen
SU697894A1 (ru) * 1978-03-06 1979-11-15 Днепропетровский Металлургический Институт Способ определени коэффициента теплопроводности литейной краски
US4236483A (en) * 1979-07-09 1980-12-02 Nashua Corporation Metering roll with fixed sliders
JPS56161649A (en) * 1980-05-16 1981-12-12 Fujitsu Ltd Measuring method of thermal resistance of semiconductor package
JPS5819514A (ja) * 1981-07-28 1983-02-04 Oval Eng Co Ltd 自動検査装置
JPS58195145A (ja) * 1982-05-10 1983-11-14 Kazuo Amaya 比熱測定方法
DD224968B1 (de) * 1983-12-20 1989-06-14 Seghers A Mikroelektronik Veb Messverfahren zur ermittlung des inneren waermewiderstandes von halbleiterbauelementen
US4713612A (en) * 1986-07-14 1987-12-15 Hughes Aircraft Company Method and apparatus for determination of junction-to-case thermal resistance for a hybrid circuit element
US4734641A (en) * 1987-03-09 1988-03-29 Tektronix, Inc. Method for the thermal characterization of semiconductor packaging systems
US4861167A (en) * 1988-09-28 1989-08-29 Cornell Research Foundation, Inc. Line-heat-source thermal conductivity measuring system
US5039228A (en) * 1989-11-02 1991-08-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fixtureless environmental stress screening apparatus
US5302022A (en) * 1992-12-22 1994-04-12 Vlsi Technology, Inc. Technique for measuring thermal resistance of semiconductor packages and materials

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2107066A (en) * 1981-09-21 1983-04-20 Int Harvester Co Determining the cooling characteristics of a quenching medium
EP0228333A2 (fr) * 1985-12-27 1987-07-08 Bull S.A. Procédé et dispositif de mesure de la résistance thermique d'un élément tel qu'un équipement de circuits intégrés de haute densité

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PIERRE PARIS, JEAN-MARIE HAUSONNE ET JEAN LOSTEC: "Appareil permettant la caracterisation thermique de substrats et materiaux a forte coductibilite pour micro-electronique", JOURNAL DE LA PHYSIQUE, vol. 3, no. 4, PARIS, pages 677 - 688, XP000359614 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP0708327A1 (en) 1996-04-24
US5927853A (en) 1999-07-27
DE69531329D1 (de) 2003-08-28
DE69531329T2 (de) 2004-04-22
JP3872120B2 (ja) 2007-01-24
JPH08254512A (ja) 1996-10-01
US5795063A (en) 1998-08-18
ATE245811T1 (de) 2003-08-15
EP0708327B1 (en) 2003-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BE1008808A3 (nl) Inrichting en werkwijze voor het evalueren van de thermische weerstand van een halfgeleider-component.
Puschkarsky et al. Review on SiC MOSFETs high-voltage device reliability focusing on threshold voltage instability
US4734641A (en) Method for the thermal characterization of semiconductor packaging systems
Székely Enhancing reliability with thermal transient testing
Tian et al. Monitoring IGBT's health condition via junction temperature variations
Blackburn et al. Power MOSFET temperature measurements
RU2300115C1 (ru) Способ определения теплового сопротивления переход - корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении
RU2516609C2 (ru) Способ определения теплового сопротивления переход-корпус транзисторов с полевым управлением
Shammas et al. A simple method for evaluating the transient thermal response of semiconductor devices
Siegal Practical considerations in high power LED junction temperature measurements
Cova et al. Thermal characterization of IGBT power modules
Farkas et al. Thermal transient testing
JP2021535603A (ja) 超伝導臨界温度測定
Sarkany et al. Effect of power cycling parameters on predicted IGBT lifetime
TWI221905B (en) Feedforward temperature control of device under test
Annaniah et al. An investigation on die crack detection using Temperature Sensitive Parameter for high speed LED mass production
US11313819B2 (en) Thermal analysis of semiconductor devices
RU2698512C1 (ru) Способ автоматизированного контроля тепловых сопротивлений полупроводниковых приборов
Siegal An Introduction to diode thermal measurements
Li et al. Selection method of test pulse width and amplitude to avoid self-heating effect of power devices
Farkas Fundamentals of Thermal Transient Measurements
JPH04144248A (ja) 半導体集積回路の試験方法
Szőke et al. Applicability of JESD51-14 to clip-bonded, discrete power devices
Sofia Component thermal characterization: transient to steady state
SU1714389A1 (ru) Способ определени температуры интегральных схем

Legal Events

Date Code Title Description
RE Patent lapsed

Owner name: INSTITUUT VOOR MATERIAALONDERZOEK LIMBURGS UNIVER

Effective date: 19981031

Owner name: INTERUNIVERSITAIR MICRO-ELEKTRONICA CENTRUM V.Z.W

Effective date: 19981031