CN114384399A - 测试功率放大器芯片结温的方法 - Google Patents

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涂振斌
孙斌
雷鸥
麻仕豪
郭芸希
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Abstract

本发明提供了一种测试功率放大器芯片结温的方法，包括如下步骤：搭建测试平台，将T/R组件或者功率放大器固定在测试平台上，设置测试平台的测试参数；测试，在结温的极限值范围内，设置测试平台中的脉冲频率后，分别测试每个状态下功率放大器芯片的结温和输出功率顶降值；生成曲线图，获取结温和输出功率顶降值，生成描绘顶降值与结温关系的曲线图；获取一T/R组件输出的顶降值，根据顶降值与芯片结温的关系曲线图查找该T/R组件对应功率放大器芯片的结温。本发明提供的测试功率放大器芯片结温的方法，能够解决目前现有测试芯片结温繁琐、测试设备要求高等不足的问题。

Description

测试功率放大器芯片结温的方法
技术领域
本发明涉及半导体芯片测试，具体地，涉及一种测试功率放大器芯片结温的方法。
背景技术
随着有源相控阵雷达技术的发展，对作为其主要核心部件的T/R组件的性能和可靠性要求越来越高，而T/R组件中核心器件功率放大器的可靠性直接影响了整个系统的可靠性，功率放大器工作的能量一部分能量通过输出功率传输出去，一部分能量会产生大量的热量，需要通过热传导的方式传输出去，一旦传导热阻很大导致热量发生聚集产生过高的温度，轻则降低芯片的工作效率，严重芯片中的晶体管就有可能被破坏，器件也随即失效，影响整个系统性能。为了进一步提高系统可靠性，T/R组件的热设计和热测试显得尤为重要。
传统T/R组件的热设计、热分析先是通过建立仿真模型，根据环境温度、热阻、芯片效率等计算出芯片结温是否满足要求，热测试常通过红外热像仪测量功率放大器芯片的结温，由于红外热像仪的一些测量参数的设置和差异性导致测量芯片结温的差异性，而且用红外热像仪比较繁琐，不利于大规模测试T/R组件中功率放大器芯片工作的结温。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种测试功率放大器芯片结温的方法。
根据本发明提供的测试功率放大器芯片结温的方法，包括如下步骤：
步骤S1：搭建测试平台，将T/R组件或者功率放大器固定在所述测试平台上，设置测试平台的测试参数；
步骤S2：测试，在结温的极限值范围内，设置测试平台中的脉冲频率后，分别测试每个状态下功率放大器芯片的结温和输出功率顶降值；
步骤S3：生成曲线图，获取所述结温和输出功率顶降值，生成描绘所述顶降值与所述结温关系的曲线图；
步骤S4：获取一T/R组件输出的顶降值，根据所述顶降值与芯片结温的关系曲线图查找该T/R组件对应功率放大器芯片的结温。
优选地，所述测试平台包括控制器、电源、信号源、功率计以及红外热像仪；
所述控制器，用于提供T/R组件或者功率放大器工作的状态控制、脉冲频率以及占空比控制；
所述电源，用于提供T/R组件或者功率放大器工作所需要的电压；
所述信号源，用于提供T/R组件或者功率放大器工作时的激励信号；
所述功率计，用于测量T/R组件或者功率放大器输出功率的顶降值；
所述红外热像仪，用于测量功率放大器芯片的结温。
优选地，所述测试参数包括：
T/R组件或者功率放大器的工作时序要求；
控制器的信号调制频率、占空比；
工作电压；
设置信号源的输出功率；
功率计测试状态；
红外热像仪的工作参数。
优选地，在步骤S2中，在功率放大器芯片的结温5％～100％范围内，步进为5％的占空比条件下进行测试。
优选地，所述T/R组件或所述功率放大器工作在线性状态。
优选地，所述控制器与T/R组件或者功率放大器的低频接口相连接，所述电源与T/R组件或者功率放大器的电源接口相连接，所述信号源与T/R组件或者功率放大器的射频输入端口相连接，所述功率计与T/R组件或者功率放大器的射频输出端口相连接；所述红外热像仪放置在功率放大器芯片的正上方。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的测试功率放大器芯片结温的方法，能够解决目前现有测试芯片结温繁琐、测试设备要求高等不足的问题，提供一种设备简单、测试效率高的芯片结温测试方法，也可用于剔除一些由于焊接不良导致热阻较大的TR组件。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中测试平台的结构示意图；
图2为本发明实施例中描绘的功率顶降值与芯片结温的关系曲线图；
图3为本发明实施例测试功率放大器芯片结温的方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本发明实施例中，如图3所示，本发明提供的测试功率放大器芯片结温的方法，包括如下步骤：
步骤S1：搭建测试平台，将T/R组件或者功率放大器固定在所述测试平台上，设置测试平台的测试参数；
在本发明实施例中，如图1所示，所述测试平台包括控制器、电源、信号源、功率计以及红外热像仪；
所述控制器，用于提供T/R组件或者功率放大器工作的状态控制、脉冲频率以及占空比控制；
所述电源，用于提供T/R组件或者功率放大器工作所需要的电压；
所述信号源，用于提供T/R组件或者功率放大器工作时的激励信号；
所述功率计，用于测量T/R组件或者功率放大器输出功率的顶降值；
所述红外热像仪，用于测量在该条件下的功率放大器芯片结温。
在本发明实施例中，所述控制器与T/R组件或者功率放大器的低频接口相连接，所述电源与T/R组件或者功率放大器的电源接口相连接，所述信号源与T/R组件或者功率放大器的射频输入端口相连接，所述功率计与T/R组件或者功率放大器的射频输出端口相连接；所述红外热像仪放置在功率放大器芯片的正上方，调整到最佳位置；
在本发明实施例中，所述测试参数包括：
T/R组件或者功率放大器的工作时序要求；
控制器的信号调制频率、占空比；
工作电压；
设置信号源的输出功率；
功率计测试状态；
红外热像仪的工作参数。
在本发明实施例中，设置T/R组件或者功率放大器工作状态为发射状态，设置信号调制频率为1KHz、占空比为5％，加载信号源的输出功率使T/R组件或者功率放大器处于线性工作状态。T/R组件或者功率放大器工作稳定后，设置红外热像仪的工作参数并测量该状态下功率放大器芯片的结温，设置功率计参数，标记输出功率脉宽前沿10％和后沿10％两处，差值即为输出的功率顶降值dB；
步骤S2：测试，在结温的极限值范围内，设置测试平台中信号源脉冲频率后，分别测试每个状态下功率放大器芯片的结温和输出功率顶降值；
在本发明实施例中，在步骤S2中，在功率放大器芯片的结温5％～100％范围内，步进为5％的占空比条件下进行测试。所述结温是处于电子设备中实际半导体芯片的最高温度，衡量芯片从半导体晶圆到封装器件外壳之间的散热能力。
在保证结温在极限值范围内，分别设置占空比为10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％等条件，分别测试每个状态下功率放大器芯片结温和输出功率顶降dB。
步骤S3：生成曲线图，获取所述结温和输出功率顶降值，生成描绘所述顶降值与所述结温关系的曲线图；
在所述曲线图中，横坐标X代表顶降值，纵坐标Y代表芯片结温，占空比越大，组件所需要的功耗越大，产生的热量越多，导致结温越高，最终使功率放大器增益降低，使输出的功率顶降变大
步骤S4：获取一T/R组件输出的顶降值dB，根据所述顶降值与芯片结温的关系曲线图找到对应输出功率放大器芯片工作的结温，如图2所示。
在本发明实施例中，所述T/R组件或所述功率放大器工作在线性状态。所述T/R组件或者功率放大器与测试台接触良好。
所述T/R组件或者功率放大器稳定工作后测量输出的顶降值dB，通过顶降值与芯片结温的关系曲线图找到横坐标X对应的顶降值，再找到纵坐标Y对应的功率放大器芯片结温值，通过此方法可较为准确的判断该组件中功率放大器的结温。
本发明能够用于判断T/R组件在不同的环境下和不同占空比的调制信号下功率放大器芯片工作的结温，也可用于判断在设定条件下不同T/R组件的功率放大器芯片工作的结温，剔除由于焊料、焊接等工艺问题导致热阻过大导致芯片出现烧毁情况，提高T/R组件的可靠性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种测试功率放大器芯片结温的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：搭建测试平台，将T/R组件或者功率放大器固定在所述测试平台上，设置测试平台的测试参数；
步骤S2：测试，在结温的极限值范围内，设置测试平台中的脉冲频率后，分别测试每个状态下功率放大器芯片的结温和输出功率顶降值；
步骤S3：生成曲线图，获取所述结温和输出功率顶降值，生成描绘所述顶降值与所述结温关系的曲线图；
步骤S4：获取一T/R组件输出的顶降值，根据所述顶降值与芯片结温的关系曲线图查找该T/R组件对应功率放大器芯片的结温。
2.根据权利要求1所述的测试功率放大器芯片结温的方法，其特征在于，所述测试平台包括控制器、电源、信号源、功率计以及红外热像仪；
所述控制器，用于提供T/R组件或者功率放大器工作的状态控制、脉冲频率以及占空比控制；
所述电源，用于提供T/R组件或者功率放大器工作所需要的电压；
所述信号源，用于提供T/R组件或者功率放大器工作时的激励信号；
所述功率计，用于测量T/R组件或者功率放大器输出功率的顶降值；
所述红外热像仪，用于测量功率放大器芯片的结温。
3.根据权利要求1所述的测试功率放大器芯片结温的方法，其特征在于，所述测试参数包括：
T/R组件或者功率放大器的工作时序要求；
控制器的信号调制频率、占空比；
工作电压；
设置信号源的输出功率；
功率计测试状态；
红外热像仪的工作参数。
4.根据权利要求1所述的测试功率放大器芯片结温的方法，其特征在于，在步骤S2中，在功率放大器芯片的结温5％～100％范围内，步进为5％的占空比条件下进行测试。
5.根据权利要求1所述的测试功率放大器芯片结温的方法，其特征在于，所述T/R组件或所述功率放大器工作在线性状态。
6.根据权利要求2所述的测试功率放大器芯片结温的方法，其特征在于，所述控制器与T/R组件或者功率放大器的低频接口相连接，所述电源与T/R组件或者功率放大器的电源接口相连接，所述信号源与T/R组件或者功率放大器的射频输入端口相连接，所述功率计与T/R组件或者功率放大器的射频输出端口相连接；所述红外热像仪放置在功率放大器芯片的正上方。
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