CN115078868B - 一种老化试验中器件热学参数的测试方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可靠性测试技术，公开了一种老化试验中器件热学参数的测试方法和装置；包括烘箱和表征器件；热学参数测试的方法包括：环境参数的采集，环境参数包括烘箱温度Ta和表征器件的温度敏感参数vce；热学参数R1的获取，在固定条件下，通过热学参数R1与温度敏感参数vce的关系，从而获取热学参数R1；热学参数R2的获取，通过对表征器件加载高压，依据热学参数R1与漏电流Ir的关系，从而获取热学参数R2。本发明采用的测试方法进行表征器件的热学参数检测，其准确性高、成本低，效率快，同时能够在老化过程中，实时计算与判断热学参数。
Description
技术领域
本发明涉及可靠性测试技术，尤其涉及了一种老化试验中器件热学参数的测试方法和装置。
背景技术
在进行可靠性老化实验中，需要对表征器件的热学参数进行实时的监控；现有技术中针对热学参数的监控复杂，尤其是因为在可靠性老化试验中，如何准确获取器件的壳温是个难题，器件在烘箱内受到风场风速的影响会导致采集得到的壳温不准确，从而根据结壳热阻计算得到的结温也不准确。
发明内容
本发明针对现有技术中对于表征器件热学参数的检测，不能进行实时的监控，而且检测的壳温不准确的问题，提供了一种老化试验中器件热学参数的测试方法和装置。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种老化试验中器件热学参数的测试方法，其包括烘箱和表征器件；热学参数测试的方法包括：
环境参数的采集，环境参数包括烘箱温度Ta和表征器件的温度敏感参数vce；
热学参数R1的获取，在固定条件下，通过热学参数R1与温度敏感参数vce的关系，从而获取热学参数R1；
热学参数R2的获取，通过对表征器件加载高压，依据热学参数R1与漏电流Ir的关系，从而获取热学参数R2。
作为优选，
步骤1：将表征器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta1；
步骤2：表征器件通过n mA电流，其中n为任意数值电流值；
步骤3：按照梯度上升的方式设置烘箱温度，且使得每个温度设置后保持至少K分钟以使器件达到热稳定状态；
步骤4：获取表征器件温度敏感参数vce1；
步骤5：对步骤4获取的温度点的实际温度Ta1及表征器件温度敏感参数vce1进行线性拟合，获得Ta1与vce1的关系，即Ta1=F（vce1）；
步骤6：热学参数R1的获取，R1=Ta1=F（vce1）。
作为优选，热学参数R2包括结到环境热阻Rthj-a和结温参数Tj。
作为优选，对于结温参数Tj获取方法包括：
S1：将器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta2；
S2：将表征器件通过n mA电流，其中n为任意数值电流值，同时对表征器件进行加载高压电压；
S3：按照梯度上升的方式设置烘箱温度Ta2；且使得每个温度设置后保持至少K分钟以使器件达到热稳定状态；
S4：采集每个温度点下的器件漏电流Ir2、器件电压V2以及器件敏感参数vce2；
S5：对上述s4获取的每个温度点下的器件漏电流Ir2、器件电压V2以及器件敏感参数vce2进行计算，根据R1与vce2的关系计算得到结温参数Tj1，即Tj1=F（vce2）；
同时根据公式Tj=Ta2+Rthj-c*V2*Ir2，其中，Rthj-c为表征器件的结壳热阻，得到结温参数Tj；
S6：对步骤S5得到的结温参数Tj和结温参数Tj1进行对比，当Tj-Tj1的绝对值小于阈值A时，该表征器件测试数据满足要求执行步骤S7；否则返回至S1；
S7：在不同温度点下采集得到的结温参数Tj与Ir2数据进行分段线性拟合或者对数拟合以得到结温参数Tj与Ir2的关系，即Tj=Q（Ir2）。
作为优选，对于结到环境热阻Rthj-a获取方法包括：
（1）：将表征器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta3；
（2）：将表征器件内NTC引脚通过n mA电流，同时对表征器件进行加载高压电压；
（3）：按照梯度上升的方式设置烘箱温度Ta3；且使得每个温度设置后保持至少K分钟以使器件达到热稳定状态；
（4）：采集每个温度点下的表征器件漏电流Ir3、器件电压V3和器件敏感参数vce3；
（5）：对步骤（4）获取的数据进行计算，依据结温参数Tj与vce3的关系计算得到结温参数Tj，其中，Tj=F（vce3）=Ta3 +Rthj-a*V3*Ir3；
计算得到结到环境热阻Rthj-a，Rthj-a=[F（vce3）-Ta3]/ V3/Ir3；
（6）：在不同温度下计算得到结到环境热阻Rthj-a后，对结到环境热阻Rthj-a进行平均计算即得到表征器件的结到环境热阻Rthj-a。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种老化试验中器件热学参数的测试装置，其包括烘箱和表征器件； 还包括环境参数的采集模块，热学参数R1的获取模块和热学参数R2的获取模块；
环境参数的采集模块，环境参数包括烘箱温度Ta和表征器件的温度敏感参数vce；
热学参数R1的获取模块，在固定条件下，热学参数R1的获取模块通过热学参数R1与温度敏感参数vce的关系，从而获取热学参数R1；
热学参数R2的获取模块，通过对表征器件加载电压，热学参数R2的获取模块依据热学参数R1与漏电流Ir的关系，从而获取热学参数R2。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
本发明对表征器件的热参数检测，其准确性高、成本低，效率快，同时能够在老化过程中，实时计算与判断。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的热学参数R1的测试流程图；
图3是本发明的热学参数R2的测试流程图；
图4是本发明的R2=Tj与Ir的示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种老化试验中器件热学参数的测试方法，包括烘箱和表征器件；其热学参数测试的方法包括：
环境参数的采集，环境参数包括烘箱温度Ta和表征器件的温度敏感参数vce；
热学参数R1的获取，在固定条件下，通过热学参数R1与温度敏感参数vce的关系，从而获取热学参数R1；
热学参数R2的获取，通过对表征器件加载高压，依据热学参数R1与漏电流Ir的关系，从而获取热学参数R2。
在特定条件下的结温参数Tj与vce的关系，将器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta1与器件温度敏感参数vce1；
将器件通过n mA电流（n：任意数值电流，电流视不同器件选择不同电流，只需要满足该电流不会对器件结温参数Tj产生重要影响即可）；
设置烘箱温度，按照梯度上升的方式阶梯升温，如50°、75°、100°、125°、150°，并且使得每个温度设置后保持30分钟以上以使器件达到热稳定状态；
当温度保持30分钟后以及下个温度设置前采集获取每个温度点的实际温度Ta1以及实际的器件vce1；
对上述步骤获取的数据点进行线性拟合，获得Ta1与vce1的关系，即Ta1=F（vce1）；
由于通过器件的电流很小以及热平衡了很长时间，可以近似认为烘箱温度Ta与器件结温结温参数Tj相等，所以得到在特定条件下的结温参数Tj=Ta1=F（vce1）。
给被试器件加载高电压，在不同环境温度条件下测试得到结温参数Tj与Ir2的关系。
将器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta2、器件漏电流Ir2、器件电压V2与器件温度敏感参数vce2；
将器件通过n mA电流（n：任意数值电流，电流视不同器件选择不同电流，只需要满足该电流不会对器件结温参数Tj产生重要影响即可），同时对器件进行加载高压电压，如600V；
设置烘箱温度，按照梯度上升的方式阶梯升温，如50°、75°、100°、125°、150°，并且使得每个温度设置后保持30分钟以上以使器件达到热稳定状态；
当温度保持30分钟后以及下个温度设置前采集采集每个温度点下的器件漏电流Ir2、器件电压V2以及器件敏感参数vce2；
对上述步骤获取的数据进行计算，根据步骤中的结温参数Tj与vce2的关系计算得到结温参数Tj1，同时根据公式结温参数Tj=Ta2 + Rthj-c *V2*Ir2计算得到结温参数Tj，其中Rthj-c为该器件的结壳热阻；
对上述步骤得到的结温参数Tj1和结温参数Tj2进行对比， Tj-Tj2的绝对值小于阈值时，认为该器件测试数据满足要求，否则认为测试数据不满足要求；
满足要求时，对在不同温度点下采集得到的结温参数Tj1与Ir2数据进行分段线性拟合或者对数拟合以得到结温参数Tj与Ir2的关系，即结温参数Tj=Q（Ir2），当不满足要求那么重复上述步骤。
实施例2
在实施例1基础上，本实施例基于热阻参数为器件的结到环境热阻Rthj-a，在特定条件下的结温参数Tj与vce3的关系，
将器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta3与器件温度敏感参数vce3；
将器件内部NTC引脚通过1 mA电流；
设置烘箱温度，按照梯度上升的方式阶梯升温，这里设置50°、75°、100°、125°、150°，并且使得每个温度设置后保持30分钟以上以使器件达到热稳定状态；
当温度保持30分钟后以及下个温度设置前采集获取每个温度点的实际温度Ta1以及实际的器件vce1；
对上述步骤获取的数据点进行线性拟合，获得Ta3与vce3的关系，即Ta1=F（vce1）；
由于通过器件的电流很小以及热平衡了很长时间，近似认为烘箱温度Ta与器件结温结温参数Tj相等，所以得到在特定条件下的Tj=Ta1=F（vce1）。
对被试器件加载高电压，在不同环境温度条件下测试得到结温参数Tj与Ir3的关系。
将器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta3、器件漏电流Ir3、器件电压V3与器件温度敏感参数vce3；
将器件内NTC引脚通过1mA电流，同时对器件进行加载高压电压，例如600V；
设置烘箱温度，按照梯度上升的方式阶梯升温，比如50°、75°、100°、125°、150°，并且使得每个温度设置后保持30分钟以上以使器件达到热稳定状态；
当温度保持30分钟后以及下个温度设置前采集采集每个温度点下的器件漏电流Ir、器件电压V以及器件敏感参数vce3；
对上述步骤获取的数据进行计算，根据结温参数Tj与vce3的关系计算得到结温参数Tj，同时根据公式Tj=F（vce3）=Ta3 +Rthj-a*V3*Ir3，计算得到结到环境热阻Rthj-a，Rthj-a=[F（vce3）-Ta3]/V3/Ir3；其中，Rthj-a为该器件的结到环境热阻；
在不同温度下计算得到结到环境热阻Rthj-a后，对结到环境热阻Rthj-a进行平均计算即得到表征器件的结到环境热阻Rthj-a。
实施例3
在上述实施例基础上，本实施例为一种老化试验中器件热学参数的测试装置，其包括烘箱和表征器件；还包括环境参数的采集模块，热学参数R1的获取模块和热学参数R2的获取模块；
环境参数的采集模块，环境参数包括烘箱温度Ta和表征器件的温度敏感参数vce；
热学参数R1的获取模块，在固定条件下，热学参数R1的获取模块通过热学参数R1与温度敏感参数vce的关系，从而获取热学参数R1；
热学参数R2的获取模块，热学参数R2的获取模块通过对表征器件加载电压，依据热学参数R1与漏电流Ir的关系，从而获取热学参数R2。
Claims (3)
1.一种老化试验中器件热学参数的测试方法，包括烘箱和表征器件；其特征在于，热学参数测试的方法包括：
环境参数的采集，环境参数包括烘箱温度Ta和表征器件的温度敏感参数vce；
热学参数R1的获取，在固定条件下，通过热学参数R1与温度敏感参数vce的关系，从而获取热学参数R1；
热学参数R2的获取，通过对表征器件加载高压，依据热学参数R1与漏电流Ir的关系，从而获取热学参数R2；热学参数R2包括结到环境热阻Rthj-a和结温参数Tj；
热学参数R2包括结到环境热阻Rthj-a和结温参数Tj；
对于结温参数Tj获取方法包括：
S1：将器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta2；
S2：将表征器件通过n mA电流，其中n为任意数值电流值，同时对表征器件进行加载高压电压；
S3：按照梯度上升的方式设置烘箱温度Ta2；且使得每个温度设置后保持至少K分钟以使器件达到热稳定状态；
S4：采集每个温度点下的器件漏电流Ir2、器件电压V2以及器件敏感参数vce2；
S5：对上述s4获取的每个温度点下的器件漏电流Ir2、器件电压V2以及器件敏感参数vce2进行计算，根据R1与vce2的关系计算得到结温参数Tj1，即Tj1＝F(vce2)；
同时根据公式Tj＝Ta2+Rthj-c*V2*Ir2，其中，Rthj-c为表征器件的结壳热阻，得到结温参数Tj；
S6：对步骤S5得到的结温参数Tj和结温参数Tj1进行对比，当Tj-Tj1的绝对值小于阈值A时，该表征器件测试数据满足要求执行步骤S7；否则返回至S1；
S7：在不同温度点下采集得到的结温参数Tj与Ir2数据进行分段线性拟合或者对数拟合以得到结温参数Tj与Ir2的关系，即Tj＝Q(Ir2)；
对于结到环境热阻Rthj-a获取方法包括：
(1)：将表征器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta3；
(2)：将表征器件内NTC引脚通过n mA电流，同时对表征器件进行加载高压电压；
(3)：按照梯度上升的方式设置烘箱温度Ta3；且使得每个温度设置后保持至少K分钟以使器件达到热稳定状态；
(4)：采集每个温度点下的表征器件漏电流Ir3、器件电压V3和器件敏感参数vce3；
(5)：对步骤(4)获取的数据进行计算，依据结温参数Tj与vce3的关系计算得到结温参数Tj，其中，Tj＝F(vce3)＝Ta3+Rthj-a*V3*Ir3；
计算得到结到环境热阻Rthj-a，Rthj-a＝[F(vce3)-Ta3]/V3/Ir3；
(6)：在不同温度下计算得到结到环境热阻Rthj-a后，对结到环境热阻Rthj-a进行平均计算即得到表征器件的结到环境热阻Rthj-a。
2.根据权利要求1所述的一种老化试验中器件热学参数的测试方法，其特征在于，热学参数R1的获取方法包括：
步骤1：将表征器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta1；
步骤2：表征器件通过n mA电流，其中n为任意数值电流值；
步骤3：按照梯度上升的方式设置烘箱温度，且使得每个温度设置后保持至少K分钟以使器件达到热稳定状态；
步骤4：获取表征器件温度敏感参数vce1；
步骤5：对步骤4获取的温度点的实际温度Ta1及表征器件温度敏感参数vce1进行线性拟合，获得Ta1与vce1的关系，即Ta1＝F(vce1)；
步骤6：热学参数R1的获取，R1＝Ta1＝F(vce1)。
3.一种老化试验中器件热学参数的测试装置，包括烘箱和表征器件；其特征在于，还包括环境参数的采集模块，热学参数R1的获取模块和热学参数R2的获取模块；
环境参数的采集模块，环境参数包括烘箱温度Ta和表征器件的温度敏感参数vce；
热学参数R1的获取模块，在固定条件下，热学参数R1的获取模块通过热学参数R1与温度敏感参数vce的关系，从而获取热学参数R1；
热学参数R2的获取模块，热学参数R2的获取模块通过对表征器件加载电压，依据热学参数R1与漏电流Ir的关系，从而获取热学参数R2；热学参数R2包括结到环境热阻Rthj-a和结温参数Tj；
对于结温参数Tj获取方法包括：
S1：将器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta2；
S2：将表征器件通过n mA电流，其中n为任意数值电流值，同时对表征器件进行加载高压电压；
S3：按照梯度上升的方式设置烘箱温度Ta2；且使得每个温度设置后保持至少K分钟以使器件达到热稳定状态；
S4：采集每个温度点下的器件漏电流Ir2、器件电压V2以及器件敏感参数vce2；
S5：对上述s4获取的每个温度点下的器件漏电流Ir2、器件电压V2以及器件敏感参数vce2进行计算，根据R1与vce2的关系计算得到结温参数Tj1，即Tj1＝F(vce2)；
同时根据公式Tj＝Ta2+Rthj-c*V2*Ir2，其中，Rthj-c为表征器件的结壳热阻，得到结温参数Tj；
S6：对步骤S5得到的结温参数Tj和结温参数Tj1进行对比，当Tj-Tj1的绝对值小于阈值A时，该表征器件测试数据满足要求执行步骤S7；否则返回至S1；
S7：在不同温度点下采集得到的结温参数Tj与Ir2数据进行分段线性拟合或者对数拟合以得到结温参数Tj与Ir2的关系，即Tj＝Q(Ir2)；
对于结到环境热阻Rthj-a获取方法包括：
(1)：将表征器件放置于烘箱内，采集烘箱温度Ta3；
(2)：将表征器件内NTC引脚通过n mA电流，同时对表征器件进行加载高压电压；
(3)：按照梯度上升的方式设置烘箱温度Ta3；且使得每个温度设置后保持至少K分钟以使器件达到热稳定状态；
(4)：采集每个温度点下的表征器件漏电流Ir3、器件电压V3和器件敏感参数vce3；
(5)：对步骤(4)获取的数据进行计算，依据结温参数Tj与vce3的关系计算得到结温参数Tj，其中，Tj＝F(vce3)＝Ta3+Rthj-a*V3*Ir3；
计算得到结到环境热阻Rthj-a，Rthj-a＝[F(vce3)-Ta3]/V3/Ir3；
(6)：在不同温度下计算得到结到环境热阻Rthj-a后，对结到环境热阻Rthj-a进行平均计算即得到表征器件的结到环境热阻Rthj-a。
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