電裝對JEDEC規(guī)定的功率半導體器件封裝的熱阻檢測方法進行了評估，并在“Mentor Forum 2013 for T3Ster User”（明導日本公司于2013年5月24日在東京舉辦）上公布了評估結果。半導體封裝的熱阻是計算電子熱設計中的重要指標——“半導體元件接點溫度TJ”時的必需數(shù)據(jù)，半導體元件接點溫度TJ在電子熱設計中是重要指標。

登臺發(fā)表演講的是筱田卓也（電子技術2部技術策劃室技術策劃1科科長）（圖1）。筱田也參加了1年前的“T3Ster User Forum Japan”，就TJ余量發(fā)表了演講。在一年前那次演講的最后，筱田介紹了一種計算TJ的方法，那就是JEDEC規(guī)定的半導體封裝熱阻檢測方法“JESD51-14 TDI（Transient Dual Interface）法”（以下稱TDI法）。

TDI法的特點是不用測量封裝（外殼）表面的溫度，便可測量元件接點與封裝底面之間的熱阻θjc。由于不用測量封裝表面的溫度，因此可避免熱電偶影響導致的測量誤差。TDI法在封裝和冷板間的接觸界面不同的條件下測量接觸部分的瞬變溫度，不同測量條件下得到的瞬態(tài)熱阻或結構函數(shù)的分界處就是θjc（圖2）。


圖1：發(fā)表演講的筱田卓也（右端）明導日本公司拍攝。 （點擊放大）

圖2：TDI法的概要電裝的幻燈片。 （點擊放大）

TDI法是合理的

電裝通過將TDI法與另外兩種方法比較，評估了TDI法的合理性。另外兩種方法之一是，使用明導（Mentro Graphics）的非接觸式熱阻熱容量測試儀“T3Ster”測出結構函數(shù)，再由此算出θjc。根據(jù)結構函數(shù)的拐點（轉折點）求出θjc的范圍。另一種方法是根據(jù)理論熱容量來計算θjc。

在此次演講中，筱田介紹了利用TDI法、利用結構函數(shù)拐點的方法及基于理論熱容量的方法這三種方法求出的TO-263封裝功率MO FET的θjc結果（圖3）。TDI法算出的θjc為0.54K/W，基于結構函數(shù)拐點的方法算出的θjc在0.53～0.68K/W范圍內(nèi)，基于理論熱容量的方法算出的θjc為0.63KW。結果表明，TDI法是合理的。

除了利用這三種方法計算出的θjc值外，筱田還公布了半導體廠商提供的θjc值。由于廠商的數(shù)據(jù)中記有余量或熱電偶誤差，因此θjc高達0.86K/W。通過調整熱阻測試方法，有可能開發(fā)出令組件廠商和半導體廠商都滿意的高品質產(chǎn)品。

空調對測試的影響很大

在此次演講的后半部分，筱田介紹了實施TDI法的外部環(huán)境要求。他介紹說，雖然JEDEC標準中沒有注明，但在實際測試時對一些環(huán)境因素必須要確認。其中，要特別注意的項目（圖4）有：導熱性潤滑油或油的種類、銅冷卻板的重復性誤差、散熱（設置防風箱）、空調對流（設置防風箱）、冷卻水的溫度（溫度特性）。


圖3：比較利用多種方法算出的θjc電裝的幻燈片。 （點擊放大）

圖4：調查JEDEC標準中沒有注明的項目電裝的幻燈片。 （點擊放大）

此次調查了其中三項對測試的影響，具體結論為：（1）銅冷卻板的重復性誤差小，在導熱方面沒有問題；（2）空調對流的影響很大，應該設置防風箱；（3）散熱的影響小，不需要采取相應措施。今后還將調查冷卻水溫度和潤滑油對檢測的影響。（記者：小島 郁太郎，Tech-On！）