熱阻測試儀的案例
探索熱阻測試儀在半導體器件熱管理中的應用與前景
探索熱阻測試儀在半導體器件熱管理中的應用與前景
隨著半導體器件不斷向高頻、高功率、高集成度方向發展，器件的有源區工作溫升也隨之升高，導致性能及長期可靠性降低。為了有效進行散熱設計和性能檢測，必須精確測量器件有源區溫度變化并分析熱阻構成分布，這對半導體器件生產行業及使用單位至關重要。
自1947年第一支雙極性晶體管誕生以來，半導體行業的迅速發展改變了社會面貌并影響著人們的生活。從1965年摩爾定律的提出開始，半導體技術按摩爾定律不斷發展，集成電路密度增加、尺寸縮小，導致工作過程中散熱能力下降。熱量積累導致器件結點溫度升高，進而性能下降。因此，熱阻測試、功率測試在半導體研發中至關重要。
第一支雙極性晶體管
熱阻是指熱量在熱流路徑上的阻力，是表征介質或介質間熱傳導能力的重要參數，其物理意義是單位熱量引起的溫升，單位是℃/W。把溫差看作電壓，把熱流看作電流，那么熱阻就可以看作是電阻。
半導體器件特征尺寸持續縮小、功率密度增加，導致器件結溫升高，這直接影響器件性能和壽命。70%的電子器件損壞與高熱環境應力密切相關。器件的瞬態溫升與熱阻密切相關，熱阻由芯片層、焊料層、管殼等組成。利用瞬態溫升技術，可測得器件穩態熱阻和溫升，不但可以測得半導體器件穩態熱阻和溫升，而且可以直接測量各部分對于溫升的貢獻，計算芯片熱流路徑上的縱向熱阻構成，對器件熱可靠性設計、散熱問題解決、產品性能提升和長期可靠性至關重要。
半導體器件內部熱阻構成示意圖
目前，國內外對單芯片內部熱阻組成和結殼熱阻進行了廣泛研究，并有一些科研院所和企業研制出了熱阻測試儀。美國AnalysisTec公司的Phase11熱阻測試儀和MicRed公司的T3Ster熱阻測試儀是兩款比較有影響力的商業化熱阻測試儀。
展開 探索熱阻測試儀在半導體器件熱管理中的應用與前景
該儀器利用結構函數處理可以分析出熱流路徑上各組成熱阻。接下來我們就重點介紹一下T3Ster熱阻測試儀。
Phase11熱阻測試儀
T3Ster熱阻測試儀
T3Ster是MicReD研發的熱測試儀，運用JEDEC穩態實時測試方法，專業測試分離或集成的雙極型晶體管、MOS晶體管、常見的三極管、LED封裝和半導體閘流管等器件的熱特性。它能測試具有單獨加熱器和溫度傳感器的熱測試芯片，以及PCB和導熱材料的熱特性。T3Ster通過改變器件輸入功率使其產生溫度變化，測試出芯片的瞬態溫度響應曲線，在幾分鐘之內即可分析得到關于該電子器件的全面的熱特性。與基于脈沖方法的熱測試儀不同，T3Ster采用實時測量方法，能快速準確地捕捉溫度瞬態曲線。它可通過在固定電流下測量PN結上的壓降實現PN結溫度隨時間的變化規律。計算機通過接口插件與設備相連并對其進行控制，試驗結果實時顯示，并由軟件進行控制和后處理。結構函數的計算利用NID（Networkidentificationbydeconvolution，反卷積網絡計算）方法，要求采集的試驗數據非常準確且連續，以保證結果準確性。T3Ster測試儀的瞬態數據采集精度高達1μs，可精確捕捉每一個溫度的瞬態變化，保證了分析結果的準確性。其高信噪比可允許精細測量，在測量封裝的結溫時具有較高的精度。
展開 精準洞察熱性能：T3Ster 熱阻測試儀的強大優勢
準確測量和分析熱阻等熱特性參數，是優化熱管理、確保產品質量與性能的關鍵。T3ster 熱阻測試儀作為行業內的先進設備，為熱特性測試帶來了革命性的解決方案。
一、T3ster 熱阻測試儀簡介
T3ster 熱阻測試儀由專業的半導體測試設備制造商研發，是一款專注于半導體器件封裝熱特性測試的精密儀器。它能在數分鐘內快速提供各類封裝的詳細熱特性數據，廣泛應用于半導體、電子應用和 LED 行業以及研發實驗室等領域。其系統融合了功能強大的軟件與先進的硬件，具備極高的測試精度與可靠性。
二、T3ster 的測試原理與方法
（一）測試原理
T3ster 采用基于電學法的熱瞬態測試技術。通過改變電子器件的功率輸入，使得器件產生溫度變化。在這個過程中，T3ster 尋找器件內部具有溫度敏感特性的電學參數，如 PN 結的正向結電壓等。利用測試設備對這些溫度敏感參數（TSP）進行監測，通過測量 TSP 的變化來精確得到結溫的變化情況。當器件的功率發生改變時，結溫會從一個熱穩定狀態轉變到另一個穩定狀態，T3ster 能夠精準記錄結溫的瞬態變化過程，包括升溫與降溫過程 。
（二）測試方法
靜態測試法：符合 JEDEC JESD51-1 標準中描述的靜態測試方法。T3ster 通過持續改變電子器件的輸入功率，讓器件達到熱平衡狀態后，在冷卻過程中進行連續測試，實時采集器件的瞬態溫度響應曲線。這種方法能夠全面獲取熱流傳導路徑中每層結構的詳細熱學信息，包括熱阻和熱容參數 。
動態測試方法：也稱為脈沖加熱單點測試。通過對器件施加脈沖式的功率輸入，然后進行單點測試，同樣可以獲取器件的瞬態熱特性數據 。
展開 熱阻測試儀在LED照明技術中的應用
SimcenterT3Ster是一款先進的半導體器件封裝熱特性測試儀器，在數分鐘內提供各類封裝的熱特性數據。T3Ster專為半導體、電子應用和LED行業以及研發實驗室的應用而設計。系統包括易用的軟件部分和硬件部分，T3Ster用來測量封裝半導體器件以及其他電子設備的瞬態熱特性，測量的器件包括分離或集成的雙極型晶體管、MOS晶體管、常見三極管、LED封裝和半導體閘流管，各種封裝類型的器件和微機電系統的一些部件。因其配備的專業的設備和軟件，它也能測試PWB、MCPCB以及其他基板、熱界面材料或冷卻組件的熱特性。
SimcenterT3Ster提供無可匹敵的精確度和高重復性的熱阻抗數據，它的多通道配置能夠以最少的測試獲得幾乎所有封裝種類的特性。它提供極其精確的溫度測量（0.01°C，使用二極管傳感器，靈敏度：2mV/°C，假設50mV溫度引起步進電壓的改變），測試啟動時間1微秒。與其他測試系統不同，T3Ster直接測試實際熱阻抗曲線?封裝半導體設備的熱瞬態反應，而不是人為地將單個反應組合。
SimcenterT3Ster設備提供了非破壞性的熱測試方法，其原理為：
1)首先通過改變電子器件的功率輸入；
2)通過測試設備TSP(TemperatureSensorParameter熱相關參數)測試出電子器件的瞬態溫度變化曲線；
3)對溫度變化曲線進行數值處理，抽取出結構函數；
4)從結構函數中自動分析出熱阻和熱容等熱屬性參數；
關鍵詞：T3ster,Micred,功率循環，結溫測試，熱阻測試，結溫熱阻測試，半導體熱特性測試；
參考文獻：
[1] 楊軍偉.半導體器件熱阻測量結構函數法優化及數據處理技術研究[D].北京工業大學,2016.
[2] 王超.基于瞬態溫升技術多通道系統級熱阻測試儀研究與開發[D].北京工業大學,2017
展開 
聚燦光電使用T3Ster大大提升LED芯片散熱能力
聚燦光電依托自身的技術實力和創新能力，并結合先進的半導體器件封裝熱特性測試儀——T3Ster來解決芯片散熱問題。
在聚燦光電的研發過程中，T3Ster技術被廣泛應用，為公司的芯片設計和制造提供了重要的支持。通過T3Ster技術進行測試，聚燦光電的芯片散熱性能得到了極大的提升，這不僅增加了芯片的使用壽命，也提高了芯片的穩定性和可靠性，使得聚燦光電的產品具有更高的市場競爭力。
聚燦光電簡介
聚燦光電是一家集研發、生產、銷售三方面為一體的高新技術企業，主要產品為GaN基高亮度LED外延片、芯片，主要應用于顯示背光、通用照明、醫療美容等中高端應用領域。。目前，公司已經發展成為國內高亮度LED芯片的主流廠家之一。
客戶遇到的挑戰
市場上大部分的熱阻測試設備，采用落后的采樣方法（脈沖法），其測量的數據量非常稀少（整個溫度變化過程總計都不超過150個采樣點），因此測試曲線的精度和平滑性都很差，完全無法準確分析出器件內部封裝構造的結構函數，而且也提供不了頻域分析結果，分析結果中的RC網絡級數甚至都不超過10個，這些參數尤其是平滑的溫度變化曲線是所有后續分析的最重要基礎數據。
客戶如何接觸到T3Ster
T3Ster熱阻測試儀在市場上廣受認可，很多企業實驗室會選擇這款儀器來使用。通過庭田科技公司的專家顧問團隊給予的售前技術支持，聚燦光電更全面的了解到T3Ster無可比擬的產品優勢。
客戶為何選擇T3Ster？
聚燦光電之所以選擇T3Ster，是由于T3Ster采用了先進的實時靜態測試方法（static mode），完全滿足JEDEC JESD51-1，IEC，美軍標等國際標準，其測試能力、精度、重復性都是業界領先，而且T3Ster的開發團隊還是半導體封裝（及大功率LED）結殼熱阻測試最新國際標準的制定者。
展開 Flotherm：IGBT熱仿真模型的校準
某型號芯片熱仿真模型校準前后的節溫比較
模型校準前后，在第一個脈沖結束時溫度分布對比
Flotherm軟件可以和T3ster熱阻測試儀聯合應用，對模型進行校準。其校準流程如圖所示。圖中橙色部分為Flotherm軟件操作，藍色部分為T3Ster硬件熱測試操作。
IGBT校準案例
Part
1
仿真與測試的設置
對某型號的IGBT模型進行校準，其結構如圖所示。
菲索光學測試干涉儀
摘 要
斐索干涉儀是工業中常見的光學計量設備，它們通常用于光學表面質量的高精度測試。 借助VirtualLab Fusion中的非順序追跡，我們構建了一個菲索干涉儀，并利用它測試了不同的光學表面，例如圓柱形和球形。 可以看出，產生的干涉條紋對表面輪廓具有敏感性。
建模任務
傾斜平面下的觀測條紋
圓柱面下的觀測條紋
球面下的觀測條紋
VirtualLab Fusion 視窗
VirtualLab Fusion 流程
VirtualLab Fusion 技術
文件信息
[VirtualLab] 菲索光學測試干涉儀
摘 要
斐索干涉儀是工業中常見的光學計量設備，它們通常用于光學表面質量的高精度測試。 借助VirtualLab Fusion中的非順序追跡，我們構建了一個菲索干涉儀，并利用它測試了不同的光學表面，例如圓柱形和球形。 可以看出，產生的干涉條紋對表面輪廓具有敏感性。
建模任務
傾斜平面下的觀測條紋
圓柱面下的觀測條紋
球面下的觀測條紋
VirtualLab Fusion 視窗
VirtualLab Fusion 流程
VirtualLab Fusion 技術
文件信息
詳細閱讀
-Laser-Based Michelson Interferometer and Interference Fringe Exploration
-Mach-Zehnder Interferometer
展開 毛細管流變儀的模塊化測試技術
PVT測試
除上述測試功能外，根據ISO17744標準，毛細管流變儀還可以實現PVT測試功能。將毛細管流變儀下端封閉，在料筒里加入一定質量的樣品，通過驅動柱塞來控制壓力，使用高精度位移傳感器記錄柱塞位置并計算出體積，并可以通過料筒外部的冷卻夾套實現線性降溫，以此得到聚合物在射出過程中壓力、溫度和體積之間的關系。最高降溫速率可達25K/min，最大壓力可以2500bar。為射出成型提供必不可少的模流分析測量數據（見圖4）。
圖4：PVT測試與Tait方程擬合
鯊魚皮測試
在聚合物加工過程中，物料的流動狀態受到諸多內部和外部影響因素，常出現流動不穩定的情形，使材料表面出現畸變，鯊魚皮畸變是最常見的畸變現象，這種現象的產生往往和高頻率的壓力波動相關聯。因此，在材料表面出現可見的畸變之前，可以通過檢測壓力的變化來進行識別。傳統的壓力傳感器由于響應速度慢，無法測出這種規律性的波動，必須使用高頻的壓力傳感器（如圖5所示）。
圖5：鯊魚皮測試
結論
隨著測試技術的發展，越來越多的測試功能，可以通過模塊化的方式集成到毛細管流變儀系統。這就使得我們可以更加經濟地從單一設備上獲得更多材料的立體信息。
展開 往復式磨耗儀測試需要注意哪些事項？
隨著磨耗測試儀的不斷發展，現在磨耗儀器已經應用到各個行業，通過采用磨耗測試儀可以有效檢測其耐磨耗性能，從而幫助生產商提高產品的質量。往復式磨耗機（往復式磨耗試驗機）用于檢測涂料、塑料、裝飾織物、汽車內飾，立絨織物等的耐刮擦及耐磨耗性能。
儀器原理：
測試的產品被固定在水平的臺面上，在規定的磨料和負載下隨著水品臺的水平移動而被磨耗。運用杠桿的原理，測試臂的另一端配合砝碼來保持測試臂的平衡，以確保樣品表面負載的精確性和測試結果的可靠性。磨料和負載架高度可調，以適合不同高度樣品的測試。另外可以根據客戶的不同要求，運用不同的摩擦介質來測試不同產品的耐磨耗性。
符合標準：
ASTM F2496、ISO 1518-1、ISO 1518-2、GME 60248、D44 1221、D14 1055-2004, D42 1775-03-2001等
首先在磨損測試之前：
我們應該認識到，物理性能測試可能會受到影響的條件。例如，耐磨性的測試如磨料的自然條件的影響;在試樣磨損區域的磨料可變作用;試樣的張力;試樣與磨料之間的壓力;和尺寸變化的標本。
在做實驗室測試過程中，如果你不在一個既定的磨損試驗，應該仔細考慮以下影響：
1、接觸幾何關系
2、曝光持續時間
3、材料表面的相互作用
4、正常力
5、滑動速度
6、環境條件
7、材料的成分和硬度
另外，還要注意以下幾個方面：
1)是否有特定類型的磨損試驗與使用性能的關系不僅取決于研磨機理的相似性，但也在一定程度上，這一機制是磨損試驗過程中保持。
2)耐磨性是試樣的基本性能，如彈性、硬度、強度(包括粘結性、抗拉強度和抗剪強度)、韌性，尤其是在耐磨性、厚度。
3)磨損機理取決于磨料的表面形貌。在大多數情況下，最好使用一次只使用一次，除非它可以刷新。
4)不同類型的磨損可以發生在組合或在同一部件的不同區域。
5)負責磨損或侵蝕的顆粒通常是1?
展開 【米思米工業知識分享】-回路電阻測試儀的應用
智能化：現代回路電阻測試儀通常具備自動測量、數據存儲、比較結果等功能，方便用戶進行設備維護和故障排除。
三、回路電阻測試儀的應用
回路電阻測試儀在電氣安全檢測中發揮著至關重要的作用。它主要用于測量開關柜、變壓器、發電機變流器、互感器等電力設備的接觸電阻值，以評估設備的運行安全和可靠性。通過定期測量和監測設備的接觸電阻值，可以及時發現潛在的故障和安全隱患，并采取有效措施進行修復和預防。
此外，回路電阻測試儀還可用于電力系統的檢修保養和接地地網電阻測試等方面。在電力設備的維護和檢修過程中，測試儀可以快速準確地檢測設備的接觸電阻值，為維修人員提供有力的數據支持。同時，接地地網電阻測試也是保障電氣安全的重要環節，回路電阻測試儀能夠提供準確的接地電阻值，確保接地系統的有效性。
四、回路電阻測試儀的發展趨勢
隨著電氣技術的不斷發展和應用領域的拓展，回路電阻測試儀將繼續朝著高精度、智能化、多功能化等方向發展。
首先，隨著測量技術的不斷進步，回路電阻測試儀的測量精度將得到進一步提升，能夠滿足更高要求的電氣安全檢測需求。
其次，智能化將成為回路電阻測試儀的重要發展趨勢。通過集成傳感器、微處理器等智能元件，測試儀將實現更加智能的自動測量、數據處理和故障診斷功能，提高檢測效率和準確性。
此外，多功能化也是回路電阻測試儀發展的一個重要方向。通過集成更多的測試功能，如絕緣電阻測試、介電強度測試等，測試儀將能夠實現一機多用，降低用戶的設備成本和維護成本。
展開 
搖桿壽命測試儀：精準評估游戲手柄耐用性的核心設備
產品型號：
搖桿壽命測試儀WH-1721-2C
測試對象：VR手柄、游戲手柄
產品應用：搖桿按鍵壽命測試
便捷的控制方式：采用觸摸屏 + PLC 的控制方式，操作人員可在觸摸屏上輕松控制機構的運行，還能方便地設置測試次數、測試速度等參數，同時具備計數功能，實時顯示測試進度，操作直觀便捷，降低了操作人員的工作難度和強度。
精準數據支持：北京沃華慧通測控技術有限公司在測控技術領域有深厚積累，其產品通常配備高精度傳感器，雖然暫無資料明確表明該搖桿壽命測試儀的傳感器配置，但參照該公司其他產品，推測其可能也能敏銳捕捉搖桿測試過程中的力度、行程等細微變化，為產品研發和質量控制提供可靠的數據支持，有助于企業優化產品設計，提升產品質量。
展開 【虹科案例】虹科數字化儀在多通道、多功能測試和測量系統中的應用
01
引言
電子測試測量在需求的驅動下，繼續朝著多通道、多功能儀器的方向發展。使用并行和陣列拓撲的被測電子設備的復雜性不斷增加，這些拓撲需要以更高的速度進行更多的測量，同時保持時間一致性。
虹科Spectrum是基于 PC 的測試和測量產品的引領者，現在擁有完整的 PCIe 卡陣容，如圖 1 所示的 M2p 系列，可以創建經濟的多通道測試系統。
圖 1：虹科M2p 系列模塊化儀器包括數字化儀、任意波形發生器和數字 I/O 卡。
M2p 系列提供 39 種不同的產品，分為三個不同的儀器類別：用于模擬信號采集的數字化儀、用于模擬信號生成的任意波形發生器 (AWG)，以及可以采集或生成高速數字信號的數字 I/O 卡。本文將研究這些產品如何在多通道/多功能測試系統中用于多種測試應用。
展開 納米銀膏增強大功率LED器件散熱性能研究
最后，在銅基板表面的正負極分別焊接導線，以方便后續對發光二極管熱學及光學性能測試．為了與傳統貼片焊膏進行對比，選用錫銀銅(SAC305)焊膏及Sn42Bi58焊膏作為芯片的固晶材料，在回流爐內完成固晶過程，并以同樣工藝完成大功率發光二極管封裝．
1.2 性能表征
采用熱重分析儀(TGA8000)分析納米銀膏的熱學行為，測試條件為在空氣中溫度(t)從室溫升到500 ℃，升溫速率為10 ℃/min．利用X射線衍射儀(XRD，X
'
'
Pert3 PRO MRD)分析燒結后納米銀膏的晶體結構．利用四探針測試儀(Probes Tech RST-8)測試燒結銀膜的方塊電阻(R)，用臺階儀(ET4000 Series)測試燒結銀膜的厚度(h)，并計算燒結銀的電阻率(ρ)．
展開 功率MOSFET教程
測試關斷能量的方法與JEDEC（全球半導體標準組織）的24-1號標準一致。
圖15. 關斷波形及定義
熱-機械特性
RθJC：結到管殼的熱阻
熱阻是從芯片的表面到器件外部之間的電阻，功率損失的結果是使器件自身產生熱量，熱阻就是要將芯片產生的熱量和功耗聯系起來。注意ATP的熱阻測試顯示管殼的塑料部分與金屬部分的溫度相同。
最大的RθJC值留有一定的裕度以應對生產工藝的變化。由于制作工藝的提高，工業上趨向于減小最大R?JC和典型值之間的裕度。通常情況下這個裕度的值不會公布。
ZθJC ：結到管殼瞬態熱阻抗
瞬態熱阻抗主要考慮的是器件的熱容，所以它可以用做評估由于瞬態功率損失所產生的當前的溫度。
熱阻測試儀給被測器件提供不同占空比的脈沖，等待結溫在各脈沖之間穩定下來。這種測試‘單脈沖’瞬態熱阻抗響應。用這種方法我們可以擬合出電阻-電容的模型。圖16為瞬態熱阻抗RC模型。其他一些數據表中電阻電容是以并聯的形式體現的，但這種表示方法是錯誤的。在圖16中，這些電容被接地，器件的值沒有變化。在這個模型中，對于中間級節點沒有實際的物理意義。不同的電阻電容對主要是為了更好的與實際測量的熱阻數據相對應。
圖16. 瞬態熱阻抗RC模型
為了用RC模型對溫度上升時進行仿真，可以提供一個電流源，電流源的幅度就是MOSFET消耗的大小，于是就可以用PSPICE或其他電子仿真軟件隨意設置輸入消耗的功率大小。如圖16所示，通過調節ZEXT（由ZEXT調節到短路），就可以估算結-殼溫度上升情況。
數據表中的瞬態熱阻抗的‘全家福曲線’是根據RC熱阻抗模型用簡單的矩形脈沖仿真得到。圖17為所舉的一個例子。
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