CN117491834A - 一种表面贴装器件Rth（j-c）测试结构及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件结到壳的热阻测试领域，具体为一种表面贴装器件Rth(j‑c)测试结构及测试方法。首先将铜板底面涂上导热硅脂后固定在测试设备的控温冷板上。然后在定位板上安装被试器件。之后将定位板套设在凸台上，凸台插入定位孔后与被试器件的散热片紧密贴合。最后连接测试设备对被试器件进行加热表征测试获取两条热阻抗曲线。本发明不再测量被试器件的外壳温度或者外壳接触界面温度，提高了Rth(j‑c)测量数据的准确性。同时本发明具有结构简单，操作简便，制作成本低的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件结到壳的热阻测试领域，具体为一种表面贴装器件Rth(j-c)测试结构及测试方法。
背景技术
在导致半导体器件过早失效的所有因素中，结温过高导致的失效约占55％。为保证器件在使用时的可靠性，在器件的设计、制造和使用过程中，都要对器件的散热性能进行定量计算。对于设计有散热片的半导体装器件而言结-壳热阻Rth(j-c)是其最重要的热特性之一。
目前业内最优的Rth(j-c)测试方法是瞬态双界面法：把被试器件放在热阻测试设备控温平台的冷板上，对器件施加适当的压力使器件与冷板紧密贴合，测量器件获取第一条热阻抗曲线；在器件与冷板之间涂一层高效的导热脂，施加适当的压力使器件与冷板紧密贴合，再次测量器件获取第二条热阻抗曲线。两条热阻抗曲线叠加在一个坐标系中分离点对应的累积热阻就被认为是该器件结到壳的热阻Rth(j-c)。
但对于封装结构比较特殊的表面贴装器件(如TO-277封装)而言，行业内尚无较好的结到壳的热阻测试结构及测试方法，问题在于：①其三个导电引脚与塑封体底面及散热片处在同一平面，如果把被试器件的散热片直接贴合在热阻测试设备的金属冷板上，则会导致引脚间短路而无法实施测试。②控温冷板上用于测量壳温的热电偶及钻孔会改变被试器件内部的热流分布，从而会改变结到壳的热阻，且被试器件体积越小影响越大。③被试器件的散热片与塑封体硬度相差很大，如果把两者一同压合在热阻测试设备的冷板上，散热片周围的塑封体会起到支撑作用而使得散热片与冷板之间的接触热阻增大，被试器件的散热路径变得不再一维，从而会降低Rth(j-c)测量的准确度。因此设计一种结构简单、操作简便且安全可靠的表面贴装器件Rth(j-c)测试结构及测试方法成为一种迫切的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种一种结构简单、操作简便且安全可靠的表面贴装器件Rth(j-c)测试结构及测试方法。
本发明要解决的技术问题的技术方案是：一种表面贴装器件Rth(j-c)测试方法，包括以下步骤：
步骤1、将铜板底面涂上导热硅脂后固定在测试设备的控温冷板上，所述铜板的上部设置有凸台；
步骤2、在定位板上安装被试器件，所述定位板的上部设置有与凸台截面形状相同的定位孔，所述定位孔为通孔；在定位孔的两侧设置有引脚焊盘，所述被试器件的引脚与引脚焊盘焊接连接；
步骤3、将所述定位板套设在凸台上，凸台插入定位孔后与被试器件的散热片紧密贴合；
步骤4、连接测试设备对被试器件进行加热表征测试获取两条热阻抗曲线。
更好的，所述铜板上设置有固定孔，所述固定孔内部设置有螺钉。
更好的，所述定位板上设置有设备连接端，所述设备连接端与引脚焊盘电气连接。
更好的，所述设备连接端包括激励线焊盘和测试线焊盘，所述测试线焊盘、激励线焊盘与引脚焊盘电气连接。
更好的，所述激励线焊盘、测试线焊盘与引脚焊盘通过迹线电气连接，与所述激励线焊盘、测试线焊盘连接的两条迹线成直角。
更好的，所述设备连接端包括激励线插接孔和测试线插接孔，所述激励线插接孔与测试线插接孔与引脚焊盘电气连接。
更好的，通过更换散热片与凸台之间的热界面材料进行两次测试获取两条热阻抗曲线。
更好的，包括铜板和定位板；
所述铜板上部的中部设置有凸台，边缘设置有固定孔；所述定位板中部设置有贯通的定位孔，上部设置有引脚焊盘以及设备连接端，所述引脚焊盘设置在定位孔的外围用以焊接被试器件；
测试时，定位板套设在凸台上并且凸台的上表面与被试器件的散热片紧密贴合。
更好的，所述设备连接端包括激励线焊盘和测试线焊盘，所述测试线焊盘、激励线焊盘与引脚焊盘电气连接。
更好的，所述激励线焊盘、测试线焊盘与引脚焊盘通过迹线电气连接，与所述激励线焊盘、测试线焊盘连接的两条迹线成直角。
本发明的有益效果为：1、不再测量被试器件的外壳温度或者外壳接触界面温度，提高了Rth(j-c)测量数据的准确性。2、受定位孔约束，铜板的凸台仅与被试器件的散热片紧密贴合，导热路径一维，提高了器件Rth(j-c)测试可重复性。3、结构简单，操作简便，制作成本低，提高了业界人士的可接受性。
附图说明
图1是本发明的爆炸结构示意图。
图2是图1的局部放大示意图。
图3是本发明中被试器件的底部示意图。
图4是本发明中测试流程示意图。
图5是本发明中测试方法示意图。
图中：23、迹线；21、测试线焊盘；22、激励线焊盘；12、螺钉；13、固定孔；34、散热片；24、引脚焊盘；25、定位孔；3、被试器件；2、定位板；11、凸台；1、铜板；
具体实施方式
为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。
一种表面贴装器件Rth(j-c)测试结构，包括铜板1和定位板2。铜板1与凸台11材料为铜，用于把被试器件3的热量传导至热阻测试设备控温平台的冷板。定位板2用以实现被试器件3的固定以及与铜板1的组合以便于进行测试。
由于被试器件3为贴装器件，如果其直接与铜板贴合则可能出现短路的情况。为了避免这种情况的发生，在铜板1的上部设置凸台11。本实施例中铜板1为矩形，凸台11设置在铜板1的中心位置。为了与被试器件3进行匹配，凸台11的形状可以被试器件3的形状相同。凸台长边与铜板长边平行，凸台上表面与铜板上表面平行，凸台的上表面穿过定位孔25与被试器件3的散热片34贴合，用于把被试器件3的热量传导至铜板1。
为了实现铜板1与测试设备的固定连接，在铜板1上部的边缘设置有固定孔13，当铜板1为矩形时，在铜板1的四角分别设置固定孔13。同时在固定孔13中设置螺钉12，相应的在测试设备的冷板上具有与固定孔13形状匹配的螺孔，通过螺钉12实现铜板1与冷板的紧密连接以实现更好的冷传递。
在定位板2中部设置有贯通的定位孔25。在定位板2的上部，围绕定位孔25设置有引脚焊盘24以及设备连接端。引脚焊盘24用以连接被试器件3，设备连接端用以连接测试设备。定位板2为PCB板，既用于确定凸台11与被试器件散热片34之间的相对位置，使凸台11上表面仅与被试器件的散热片34贴合，又用于把被试器件3与热阻测试设备电连。
被试器件3具有三个引脚，如图2所示，在定位孔25的前部设置有两个引脚焊盘24，后部设置有1个引脚焊盘24。引脚焊盘24分布于上述定位板2的上表面，用于把被试器件3焊接到定位板2上，既固定被试器件3又形成电连。设备连接端包括两种，分别用以连接测试线和激励线。可以通过焊盘的方式实现设备连接端与测试设备的连接，此时定位板2上设有三个测试线焊盘21、三个激励线焊盘22、六条迹线23。测试线焊盘21分布于定位板2的上表面，用于把被试器件3的三个电极引脚与热阻测试设备的三条测试线电连，采集被试器件3的热敏参数。激励线焊盘22分布于上述定位板2的上表面，用于把被试器件的三个电极引脚31、32和33与热阻测试设备的三条加热线电连，给被试器件3施加电热功耗。迹线23分布于上述定位板2的上表面，用于把三个引脚焊盘24与上述三个加热线焊盘22、上述三个测试线焊盘21电连。如图所示，激励线焊盘22、测试线焊盘21与引脚焊盘24通过迹线23电气连接，与所述激励线焊盘22、测试线焊盘21连接的两条迹线23成直角。通过设置成直角，可减少两个源信号的之间的耦合干扰，进而提高测试的准确度。该设置为最佳设置，其他角度同样可以实现测试。
测试时，定位板2套设在凸台11上并且凸台11的上表面与被试器件3的散热片34紧密贴合。如图3所示，图3中，为被试器件3反面朝上的示意图，在被试器件3的反面设置有散热片34。
或者，为了实现方便的连接，设备连接端包括激励线插孔和测试线插孔，上述两个插孔分别于相应的引脚焊盘24电气连接，每个引脚焊盘24对应一个激励线插孔和测试线插孔。通过设置香蕉插头和插孔的方式实现与测试设备的快速连接。为了较少对定位板2的损坏采用微型或者小型的插接件实现定位板2与检测设备的连接。
应用上述的测试结构，本发明还公开了一种表面贴装器件Rth(j-c)测试方法，包括以下步骤。
步骤1、将铜板1底面涂上导热硅脂后固定在测试设备的控温冷板上。铜板1的上部设置有凸台11，凸台11用以实现与被试器件3的热传导。
可通过铜板1上设置的固定孔13和螺钉12与冷板固定连接。
步骤2、在定位板2上安装被试器件3。定位板2的上部设置有与凸台11截面形状相同的定位孔25。定位孔25为通孔。在定位孔25的两侧设置有引脚焊盘24。被试器件3的引脚与引脚焊盘24焊接连接。
步骤3、将所述定位板2套设在凸台11上，凸台11插入定位孔25后与被试器件3的散热片34紧密贴合。
步骤4、连接测试设备对被试器件3进行加热表征测试获取两条热阻抗曲线。定位板2上设置有设备连接端，设备连接端与引脚焊盘24电气连接，对外与测试设备的测试线和激励线连接。
设备连接端可以为激励线焊盘22和测试线焊盘21，也可以为激励线插接孔和测试线插接孔。
更好的，通过更换散热片34与凸台11之间的热界面材料进行两次测试获取两条热阻抗曲线。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种表面贴装器件Rth(j-c)测试方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、将铜板(1)底面涂上导热硅脂后固定在测试设备的控温冷板上，所述铜板(1)的上部设置有凸台(11)；
步骤2、在定位板(2)上安装被试器件(3)，所述定位板(2)的上部设置有与凸台(11)截面形状相同的定位孔(25)，所述定位孔(25)为通孔；在定位孔(25)的两侧设置有引脚焊盘(24)，所述被试器件(3)的引脚与引脚焊盘(24)焊接连接；
步骤3、将所述定位板(2)套设在凸台(11)上，凸台(11)插入定位孔(25)后与被试器件(3)的散热片(34)紧密贴合；
步骤4、连接测试设备对被试器件(3)进行加热表征测试获取两条热阻抗曲线。
2.根据权利要求1所述的一种表面贴装器件Rth(j-c)测试方法，其特征在于：
所述铜板(1)上设置有固定孔(13)，所述固定孔(13)内部设置有螺钉(12)。
3.根据权利要求1所述的一种表面贴装器件Rth(j-c)测试方法，其特征在于：
所述定位板(2)上设置有设备连接端，所述设备连接端与引脚焊盘(24)电气连接。
4.根据权利要求3所述的一种表面贴装器件Rth(j-c)测试方法，其特征在于：
所述设备连接端包括激励线焊盘(22)和测试线焊盘(21)，所述测试线焊盘(21)、激励线焊盘(22)与引脚焊盘(24)电气连接。
5.根据权利要求4所述的一种表面贴装器件Rth(j-c)测试方法，其特征在于：
所述激励线焊盘(22)、测试线焊盘(21)与引脚焊盘(24)通过迹线(23)电气连接，与所述激励线焊盘(22)、测试线焊盘(21)连接的两条迹线(23)成直角。
6.根据权利要求3所述的一种表面贴装器件Rth(j-c)测试方法，其特征在于：
所述设备连接端包括激励线插接孔和测试线插接孔，所述激励线插接孔与测试线插接孔与引脚焊盘(24)电气连接。
7.根据权利要求2-6任意所述的一种表面贴装器件Rth(j-c)测试方法，其特征在于：
通过更换散热片(34)与凸台(11)之间的热界面材料进行两次测试获取两条热阻抗曲线。
8.根据权利要求1所述的一种表面贴装器件Rth(j-c)测试结构，其特征在于：
包括铜板(1)和定位板(2)；
所述铜板(1)上部的中部设置有凸台(11)，边缘设置有固定孔(13)；所述定位板(2)中部设置有贯通的定位孔(25)，上部设置有引脚焊盘(24)以及设备连接端，所述引脚焊盘(24)设置在定位孔(25)的外围用以焊接被试器件(3)；
测试时，定位板(2)套设在凸台(11)上并且凸台(11)的上表面与被试器件(3)的散热片(34)紧密贴合。
9.根据权利要求8所述的一种表面贴装器件Rth(j-c)测试结构，其特征在于：
所述设备连接端包括激励线焊盘(22)和测试线焊盘(21)，所述测试线焊盘(21)、激励线焊盘(22)与引脚焊盘(24)电气连接。
10.根据权利要求9所述的一种表面贴装器件Rth(j-c)测试结构，其特征在于：
所述激励线焊盘(22)、测试线焊盘(21)与引脚焊盘(24)通过迹线(23)电气连接，与所述激励线焊盘(22)、测试线焊盘(21)连接的两条迹线(23)成直角。
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