CN108279369B - 一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法 - Google Patents

一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供的一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法，涉及功率器件技术领域，包括：采用第一小检测电流测试多芯片并联电路的第一体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P＝VH*IH；采用第二小检测电流测试多芯片并联电路的第二体二极管结压降；根据所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降获得△VF1；采用第三小检测电流测试多芯片并联电路的第三体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P＝VH*IH；采用第四小检测电流测试多芯片并联电路的第四体二极管结压降；根据所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降获得△VF2；根据所述△VF2和△VF1获得△VF，以此表征多芯片并联的瞬态电流及热分布不均匀程度。此方法解决现有技术中测试过程复杂，测试结果表征不明显，只能进行半定量的热分布不均匀度的判定，应用性差的技术问题。

Description

一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法
技术领域
本发明涉及功率器件技术领域，特别涉及一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法。
背景技术
随着电力电子系统电压电流等级越来越高，具有高功率密度、高可靠性多芯片功率模块应运而生，其中，多芯片/多器件瞬态电流及热分布不均一直是功率芯片或器件并联应用中急需解决的问题。
现有技术中，通过采用不同的小电流对单个晶体管体二极管的结压降进行测试，依据小电流具有过趋热效应的原理即检测电流越小则越趋向于发热器件，当器件温度分布不均匀时，采用不同的小电流检测结压降并利用热温度系数获得器件大致温度，绘制曲线以观察是否呈现出温度梯度性变化，以此判定多芯片/多器件并联是否存在结温热分布不均匀程度。
但本申请在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
现有技术中的测试方法测试过程复杂，测试结果对瞬态电流及热分布的不均匀度的表征不明显，且此办法只能进行半定量的热不均匀度的判定，应用性差，并未应用到功率器件实际测试中。
发明内容
本申请实施例通过提供一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法，解决了现有技术中的测试方法测试过程复杂，测试结果的表征不明显，以及现有技术只能进行半定量的热不均匀度的判定，应用性差的技术问题，达到了适用于不同类功率器件的多芯片或多器件并联不均匀度的判定，应用性强，且此测试方法简单易行，可以大大的减少测试成本的技术效果。
鉴于上述问题，提出了本申请实施例以便提供一种克服上述问题的一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法，所述方法包括：采用第一小检测电流测试多芯片并联电路的第一体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；采用第二小检测电流测试多芯片并联电路的第二体二极管结压降，其中第二体二极管结压降小于第一体二极管结压降；根据所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降获得△VF1，其中，△VF1为所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降之差；采用第三小检测电流测试多芯片并联电路的第三体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；采用第四小检测电流测试多芯片并联电路的第四体二极管结压降，其中第四体二极管结压降小于第三体二极管结压降；根据所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降获得△VF2，其中，△VF2为所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降之差，四次测试采用的小检测电流相同；根据所述△VF2和△VF1获得△VF，其中△VF=△VF2-△VF1，其中，所述△VF表示所述多芯片并联电路瞬态电流和热分布的均匀度。
优选的，在所述采用第三小检测电流测试多芯片并联电路的第三体二极管结压降之前，所述方法还包括：间隔预定脉宽时间Interval-t，所述预定脉宽间隔时间Interval-t保持电路具有一定温升。
优选的，所述方法还包括：通过瞬态功率测试装置将所述电路并联的多芯片间产生一定的温度梯度。
优选的，所述通过瞬态功率测试装置将所述电路并联的多芯片间产生一定的温度梯度，还包括：参照所述电路的额定功率设定预定的电压VH、电流IH、加电时间tH、施加功率结束后至体二极管结压降测试时间tMD、体二极管结压降检测电流及预定脉宽时间Interval-t，使所述瞬态功率测试装置施加功率后将所述电路并联的多芯片间产生一定的温度梯度。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例提供的一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法，通过采用第一小检测电流测试多芯片并联电路的第一体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；采用第二小检测电流测试多芯片并联电路的第二体二极管结压降，其中第二体二极管结压降小于第一体二极管结压降；根据所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降获得△VF1，其中，△VF1为所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降之差；采用第三小检测电流测试多芯片并联电路的第三体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；采用第四小检测电流测试多芯片并联电路的第四体二极管结压降，其中第四体二极管结压降小于第三体二极管结压降；根据所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降获得△VF2，其中，△VF2为所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降之差，四次测试采用的小检测电流相同；根据所述△VF2和△VF1获得△VF，其中△VF=△VF2-△VF1，其中，所述△VF表示所述多芯片并联电路瞬态电流和热分布的均匀度，且偏差量越大则代表并联器件间越不均匀。解决了现有技术中的测试方法测试过程复杂，测试结果的表征不明显，以及现有测试方法只能进行半定量的热分布不均匀度的判定，且应用性差的技术问题，达到了适用于不同类功率器件的多芯片或多器件并联不均匀度的判定，并可应用于生产筛选当中定量的判定多芯片并联模块或多器件并联电路的均匀程度，且此测试方法简单易行，可以大大的减少测试成本的技术效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供的一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法，解决了现有技术中的测试方法测试过程复杂，测试结果的表征程度不明显的问题，以及现有测试方法只能进行半定量的热不均匀度的判定，应用性差的技术问题。
本申请实施例中的技术方案，总体方法如下：采用第一小检测电流测试多芯片并联电路的第一体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；采用第二小检测电流测试多芯片并联电路的第二体二极管结压降，其中第二体二极管结压降小于第一体二极管结压降；根据所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降获得△VF1，其中，△VF1为所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降之差；采用第三小检测电流测试多芯片并联电路的第三体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；采用第四小检测电流测试多芯片并联电路的第四体二极管结压降，其中第四体二极管结压降小于第三体二极管结压降；根据所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降获得△VF2，其中，△VF2为所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降之差，四次测试采用的小检测电流相同；根据所述△VF2和△VF1获得△VF，其中△VF=△VF2-△VF1，其中，所述△VF表示所述多芯片并联电路瞬态电流和热分布的均匀度。达到了适用于不同类功率器件的多芯片或多器件并联不均匀度的判定，应用性强，且此测试方法简单易行，可以大大的减少测试成本的技术效果。
下面将详细地描述本公开的示例性实施例。虽然本申请公开了一种或几种示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一
本申请实施例提供的一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法，如图所示，包括：
步骤110：采用第一小检测电流测试多芯片并联电路的第一体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；
步骤120：采用第二小检测电流测试多芯片并联电路的第二体二极管结压降，其中第二体二极管结压降VF小于第一体二极管结压降VF；
步骤130：根据所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降获得△VF1，其中，△VF1为所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降之差；
步骤140：采用第三小检测电流测试多芯片并联电路的第三体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；
进一步的，在所述采用第三小检测电流测试多芯片并联电路的第三体二极管结压降之前，还包括：间隔预定脉宽时间Interval-t，所述预定脉宽时间Interval-t应保持电路具有一定温升。
步骤150：采用第四小检测电流测试多芯片并联电路的第四体二极管结压降，其中第四体二极管结压降小于第三体二极管结压降；
步骤160：根据所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降获得△VF2，其中，△VF2为所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降之差；
步骤170：根据所述△VF2和△VF1获得△VF，其中△VF=△VF2-△VF1，其中，所述△VF表示所述多芯片并联电路瞬态电流和热分布的均匀度。
进一步的，通过瞬态功率测试装置将所述电路产生一定的温度梯度。
具体的，所述通过瞬态功率测试装置将所述电路并联的多芯片间产生一定的温度梯度，还包括：参照所述电路的额定功率设定预定的电压VH、电流IH、加电时间tH、施加功率结束后至体二极管结压降测试时间tMD、体二极管结压降检测电流及预定脉宽时间Interval-t，使所述瞬态功率测试装置施加功率时将所述电路并联的多芯片间产生一定的温度梯度。
在步骤110和步骤120中，所述第一小检测电流与所述第二小检测电流相等且均为测试多芯片并联电路的体二极管结压降的测试电流，其中，需要说明的是，所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降为所述多芯片并联电路中相同体二极管的体二极管结压降，即所述第一体二极管结压降为通过所述第一小检测电流测试多芯片并联电路的体二极管结压降，所述第二体二极管结压降为通过所述第二小检测电流测试多芯片并联电路的体二极管结压降，并且，所述第一体二极管结压降为施加所述瞬态功率之前的体二极管结压降，所述第二体二极管结压降为施加所述瞬态功率之后的体二极管结压降，换言之，所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降为同一体二极管在相同测试电流的情况下的体二极管结压降。
在步骤130中将所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降进行比较，得到二者之差△VF1，然后在步骤140-160中经过间隔预定脉宽时间Interval-t，需注意的是，应保证经过间隔预定脉宽时间Interval-t后，并联多芯片间仍有一定温度梯度，对所述多芯片并联电路体二极管施加瞬态功率P=VH*IH前与施加瞬态功率P=VH*IH后结压降之差，记为△VF2，即通过所述第三小检测电流测试获得的结压降为第三体二极管结压降，通过所述第四小检测电流测试获得的结压降为第四体二极管结压降，第三体二极管结压降为施加瞬态功率P=VH*IH之前的结压降，第四体二极管结压降为施加瞬态功率P=VH*IH之后的结压降。其中，所述第四小检测电流等于所述第三小检测电流且等于第一、第二小检测电流。
在步骤170中，计算步骤三与步骤二测试的体二极管结压降差值的偏差量△VF=△VF2-△VF1，即代表多芯片并联模块或多器件并联电路瞬态电流及热分布的均匀度。
本申请实施例工的测试方法的基本原理为：
采用理论计算公式：
Rthθ=△T/P K（温度系数）=△VSD/△T
所以 Rthθ=△VSD/（K*P）=△VSD/（K*U*I）
所以 △VSD=Rthθ*K*U*I
其中，每一类芯片或者器件其体二极管K系数为常量；U：由于器件并联，U为定值；Rthθ、I为变量。
需要注意的是多芯片或器件并联电流分布不均主要由于芯片或器件间的开启、关断电压不同造成；单芯片或器件瞬态热阻Rthθ不均主要是由于在封装时每个芯片或器件间焊料不均造成，但测试采用瞬态功率方法，其瞬态热阻影响远小于瞬态电流不均的影响。
利用多芯片/多器件间开启电压及瞬态热阻的差异性，并利用阈值电压及体二极管结压降的负温度系数关系，首先通过单功率脉冲测试使得每只芯片/器件进行分流，分流多的器件相比于分流少的器件结温变化量要高，出现热分布不均匀，此时测试出多芯片/多器件并联电路的体二极管结压变化量△VF1；随后通入第二次功率脉冲，由于温度高的芯片/器件开通后会获得更多的导通电流，而温度相对低的芯片获得更少的电流，由此使得芯片间的热分布更不均匀，此时测试体二极管结压变化量△VF2，第二次脉冲功率产生的结温变化量高于第一次脉冲产生的结温变化量，而前后两次体二极管结压差偏差量△VF=△VF2-△VF1代表多芯片/多器件并联瞬态电流及热分布的不均匀度，且偏差量越大则说明多芯片/多器件并联瞬态电流及热分布越不均匀，当偏差量为“0”时，则说明瞬态电流及热分布绝对均匀。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例提供的一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法，通过采用第一小检测电流测试多芯片并联电路的第一体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；采用第二小检测电流测试多芯片并联电路的第二体二极管结压降，其中第二体二极管结压降小于第一体二极管结压降；根据所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降获得△VF1，其中，△VF1为所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降之差；采用第三小检测电流测试多芯片并联电路的第三体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；采用第四小检测电流测试多芯片并联电路的第四体二极管结压降，其中第四体二极管结压降小于第三体二极管结压降；根据所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降获得△VF2，其中，四次测试所用的小检测电流相等，△VF2为所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降之差；根据所述△VF2和△VF1获得△VF，其中△VF=△VF2-△VF1，其中，所述△VF表示所述多芯片并联电路瞬态电流和热分布的均匀度。解决了现有技术中的测试方法测试过程复杂造成对测试结果的表征不明显的问题，且现有技术只能进行半定量的热不均匀度的判定，应用性差的技术问题，达到了适用于不同类功率器件的多芯片或多器件并联不均匀度的判定，并可应用于生产筛选当中定量的判定多芯片并联模块或多器件并联电路的均匀程度，且此测试方法简单易行，可以大大的减少测试成本的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念 ，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
本申请实施例提供的一种多芯片并联瞬态电流和热分布均匀度测试方法及测试装置，由于利用了功率芯片内体二极管结压降及功率芯片阈值电压具有正温度系数的特性，采用相关测试装置进行测试解决了现有技术中测试过程复杂，测试结果表征不明显，只能进行半定量的热分布不均匀度的判定，应用性差的技术问题。

Claims (3)

1.一种多芯片并联电路瞬态电流和热分布不均匀度的测试方法，其特征在于，所述方法包括：
通过瞬态功率测试装置将所述电路并联的多芯片之间产生一定的温度梯度；
采用第一小检测电流测试多芯片并联电路的第一体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；
采用第二小检测电流测试多芯片并联电路的第二体二极管结压降，其中第二体二极管结压降小于第一体二极管结压降；
根据所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降获得△VF1，其中，△VF1为所述第一体二极管结压降和所述第二体二极管结压降之差；
采用第三小检测电流测试多芯片并联电路的第三体二极管结压降，进而通入第一脉宽tH的瞬态功率P=VH*IH；
采用第四小检测电流测试多芯片并联电路的第四体二极管结压降，其中第四体二极管结压降小于第三体二极管结压降；
根据所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降获得△VF2，其中，△VF2为所述第三体二极管结压降和所述第四体二极管结压降之差；
根据所述△VF2和△VF1获得△VF，其中△VF=△VF2-△VF1，其中，所述△VF表示所述多芯片并联电路瞬态电流和热分布的均匀度；
其中，所述第一小检测电流、所述第二小检测电流、所述第三小检测电流、所述第四小检测电流相等。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采用第三小检测电流测试多芯片并联电路的第三体二极管结压降之前，所述方法还包括：
间隔预定脉宽时间Interval-t，所述预定脉宽时间Interval-t应保持所述电路具有一定温升。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过瞬态功率测试装置将所述电路并联的多芯片间产生一定的温度梯度，还包括：
参照所述电路的额定功率设定预定的电压VH、电流IH、加电时间tH、施加功率结束后至体二极管结压降测试时间tMD、体二极管结压降检测电流及预定脉宽时间Interval-t，使所述瞬态功率测试装置施加功率时将所述电路并联的多芯片间产生一定的温度梯度。
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