電裝公布JEDEC封裝熱阻檢測(cè)方法的評(píng)估結(jié)果
[導(dǎo)讀]電裝對(duì)JEDEC規(guī)定的功率半導(dǎo)體器件封裝的熱阻檢測(cè)方法進(jìn)行了評(píng)估，并在“Mentor Forum 2013 for T3Ster User”（明導(dǎo)日本公司于2013年5月24日在東京舉辦）上公布了評(píng)估結(jié)果。半導(dǎo)體封裝的熱阻是計(jì)算電子熱設(shè)計(jì)中的重要
電裝對(duì)JEDEC規(guī)定的功率半導(dǎo)體器件封裝的熱阻檢測(cè)方法進(jìn)行了評(píng)估，并在“Mentor Forum 2013 for T3Ster User”（明導(dǎo)日本公司于2013年5月24日在東京舉辦）上公布了評(píng)估結(jié)果。半導(dǎo)體封裝的熱阻是計(jì)算電子熱設(shè)計(jì)中的重要指標(biāo)——“半導(dǎo)體元件接點(diǎn)溫度TJ”時(shí)的必需數(shù)據(jù)，半導(dǎo)體元件接點(diǎn)溫度TJ在電子熱設(shè)計(jì)中是重要指標(biāo)。
登臺(tái)發(fā)表演講的是筱田卓也（電子技術(shù)2部技術(shù)策劃室技術(shù)策劃1科科長(zhǎng)）（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(jì)算TJ的方法，那就是JEDEC規(guī)定的半導(dǎo)體封裝熱阻檢測(cè)方法“JESD51-14 TDI（Transient Dual Interface）法”（以下稱TDI法）。
TDI法的特點(diǎn)是不用測(cè)量封裝（外殼）表面的溫度，便可測(cè)量元件接點(diǎn)與封裝底面之間的熱阻θjc。由于不用測(cè)量封裝表面的溫度，因此可避免熱電偶影響導(dǎo)致的測(cè)量誤差。TDI法在封裝和冷板間的接觸界面不同的條件下測(cè)量接觸部分的瞬變溫度，不同測(cè)量條件下得到的瞬態(tài)熱阻或結(jié)構(gòu)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(dǎo)日本公司拍攝。 （點(diǎn)擊放大）
圖2：TDI法的概要電裝的幻燈片。 （點(diǎn)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(píng)估了TDI法的合理性。另外兩種方法之一是，使用明導(dǎo)（Mentro Graphics）的非接觸式熱阻熱容量測(cè)試儀“T3Ster”測(cè)出結(jié)構(gòu)函數(shù)，再由此算出θjc。根據(jù)結(jié)構(gòu)函數(shù)的拐點(diǎn)（轉(zhuǎn)折點(diǎn)）求出θjc的范圍。另一種方法是根據(jù)理論熱容量來計(jì)算θjc。
在此次演講中，筱田介紹了利用TDI法、利用結(jié)構(gòu)函數(shù)拐點(diǎn)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(jié)果（圖3）。TDI法算出的θjc為0.54K/W，基于結(jié)構(gòu)函數(shù)拐點(diǎn)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(jié)果表明，TDI法是合理的。
除了利用這三種方法計(jì)算出的θjc值外，筱田還公布了半導(dǎo)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(dá)0.86K/W。通過調(diào)整熱阻測(cè)試方法，有可能開發(fā)出令組件廠商和半導(dǎo)體廠商都滿意的高品質(zhì)產(chǎn)品。
空調(diào)對(duì)測(cè)試的影響很大
在此次演講的后半部分，筱田介紹了實(shí)施TDI法的外部環(huán)境要求。他介紹說，雖然JEDEC標(biāo)準(zhǔn)中沒有注明，但在實(shí)際測(cè)試時(shí)對(duì)一些環(huán)境因素必須要確認(rèn)。其中，要特別注意的項(xiàng)目（圖4）有：導(dǎo)熱性潤(rùn)滑油或油的種類、銅冷卻板的重復(fù)性誤差、散熱（設(shè)置防風(fēng)箱）、空調(diào)對(duì)流（設(shè)置防風(fēng)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(diǎn)擊放大）
圖4：調(diào)查JEDEC標(biāo)準(zhǔn)中沒有注明的項(xiàng)目電裝的幻燈片。 （點(diǎn)擊放大）
此次調(diào)查了其中三項(xiàng)對(duì)測(cè)試的影響，具體結(jié)論為：（1）銅冷卻板的重復(fù)性誤差小，在導(dǎo)熱方面沒有問題；（2）空調(diào)對(duì)流的影響很大，應(yīng)該設(shè)置防風(fēng)箱；（3）散熱的影響小，不需要采取相應(yīng)措施。今后還將調(diào)查冷卻水溫度和潤(rùn)滑油對(duì)檢測(cè)的影響。（記者：小島 郁太郎，Tech-On?。?
登臺(tái)發(fā)表演講的是筱田卓也（電子技術(shù)2部技術(shù)策劃室技術(shù)策劃1科科長(zhǎng)）（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(jì)算TJ的方法，那就是JEDEC規(guī)定的半導(dǎo)體封裝熱阻檢測(cè)方法“JESD51-14 TDI（Transient Dual Interface）法”（以下稱TDI法）。
TDI法的特點(diǎn)是不用測(cè)量封裝（外殼）表面的溫度，便可測(cè)量元件接點(diǎn)與封裝底面之間的熱阻θjc。由于不用測(cè)量封裝表面的溫度，因此可避免熱電偶影響導(dǎo)致的測(cè)量誤差。TDI法在封裝和冷板間的接觸界面不同的條件下測(cè)量接觸部分的瞬變溫度，不同測(cè)量條件下得到的瞬態(tài)熱阻或結(jié)構(gòu)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(dǎo)日本公司拍攝。 （點(diǎn)擊放大）
圖2：TDI法的概要電裝的幻燈片。 （點(diǎn)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(píng)估了TDI法的合理性。另外兩種方法之一是，使用明導(dǎo)（Mentro Graphics）的非接觸式熱阻熱容量測(cè)試儀“T3Ster”測(cè)出結(jié)構(gòu)函數(shù)，再由此算出θjc。根據(jù)結(jié)構(gòu)函數(shù)的拐點(diǎn)（轉(zhuǎn)折點(diǎn)）求出θjc的范圍。另一種方法是根據(jù)理論熱容量來計(jì)算θjc。
在此次演講中，筱田介紹了利用TDI法、利用結(jié)構(gòu)函數(shù)拐點(diǎn)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(jié)果（圖3）。TDI法算出的θjc為0.54K/W，基于結(jié)構(gòu)函數(shù)拐點(diǎn)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(jié)果表明，TDI法是合理的。
除了利用這三種方法計(jì)算出的θjc值外，筱田還公布了半導(dǎo)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(dá)0.86K/W。通過調(diào)整熱阻測(cè)試方法，有可能開發(fā)出令組件廠商和半導(dǎo)體廠商都滿意的高品質(zhì)產(chǎn)品。
空調(diào)對(duì)測(cè)試的影響很大
在此次演講的后半部分，筱田介紹了實(shí)施TDI法的外部環(huán)境要求。他介紹說，雖然JEDEC標(biāo)準(zhǔn)中沒有注明，但在實(shí)際測(cè)試時(shí)對(duì)一些環(huán)境因素必須要確認(rèn)。其中，要特別注意的項(xiàng)目（圖4）有：導(dǎo)熱性潤(rùn)滑油或油的種類、銅冷卻板的重復(fù)性誤差、散熱（設(shè)置防風(fēng)箱）、空調(diào)對(duì)流（設(shè)置防風(fēng)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(diǎn)擊放大）
圖4：調(diào)查JEDEC標(biāo)準(zhǔn)中沒有注明的項(xiàng)目電裝的幻燈片。 （點(diǎn)擊放大）
此次調(diào)查了其中三項(xiàng)對(duì)測(cè)試的影響，具體結(jié)論為：（1）銅冷卻板的重復(fù)性誤差小，在導(dǎo)熱方面沒有問題；（2）空調(diào)對(duì)流的影響很大，應(yīng)該設(shè)置防風(fēng)箱；（3）散熱的影響小，不需要采取相應(yīng)措施。今后還將調(diào)查冷卻水溫度和潤(rùn)滑油對(duì)檢測(cè)的影響。（記者：小島 郁太郎，Tech-On?。?
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