中心議題：

• 晶體管的熱阻測試技術原理
• 晶體管的熱阻測試係統設計

解決方案：

• 晶體管熱阻測試係統構架及ΔVbe測試
• 熱阻測試係統的軟件實現

1.引言 

熱阻可以反映芯片、焊接層和管殼的燒結或粘結等質量問題，熱阻特性對晶體管的可靠性有著至關重要的影響。利用晶體管ΔVbe參數與熱阻在一定條件下滿足某種數學關係式，通過測量晶體管ΔVbe參數間接地測試熱阻參數，具有測量效率高
、成本低
、對器件無損傷等優點，但是晶體管熱特性具有複雜
、敏(min)感(gan)及(ji)不(bu)穩(wen)定(ding)的(de)特(te)點(dian)。要(yao)達(da)到(dao)實(shi)用(yong)需(xu)要(yao)的(de)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)有(you)較(jiao)大(da)的(de)難(nan)度(du)，目(mu)前(qian)，國(guo)外(wai)已(yi)研(yan)製(zhi)出(chu)原(yuan)理(li)性(xing)的(de)熱(re)阻(zu)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)。國(guo)內(nei)市(shi)場(chang)迫(po)切(qie)需(xu)要(yao)性(xing)價(jia)比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)晶(jing)體(ti)管(guan)測(ce)試(shi)篩(shai)選(xuan)設(she)備(bei)。

本係統能對功率雙極型晶體管 (NPN 和 PNP 型) 測(ce)量(liang)瞬(shun)態(tai)熱(re)阻(zu)和(he)穩(wen)態(tai)熱(re)阻(zu)，還(hai)能(neng)測(ce)試(shi)二(er)極(ji)管(guan)和(he)發(fa)光(guang)管(guan)熱(re)阻(zu)。通(tong)過(guo)加(jia)載(zai)測(ce)試(shi)條(tiao)件(jian)到(dao)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)
，根(gen)據(ju)晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)熱(re)阻(zu)特(te)性(xing)反(fan)映(ying)的(de)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)
，在(zai)計(ji)算(suan)機(ji)屏(ping)幕(mu)上(shang)顯(xian)示(shi)測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)，並(bing)根(gen)據(ju)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)快(kuai)速(su)篩(shai)選(xuan)。係(xi)統(tong)具(ju)有(you)接(jie)觸(chu)檢(jian)測(ce)和(he)震(zhen)蕩(dang)探(tan)測(ce)功(gong)能(neng)
，以(yi)防(fang)止(zhi)接(jie)觸(chu)不(bu)良(liang)和(he)震(zhen)蕩(dang)造(zao)成(cheng)的(de)溫(wen)度(du)測(ce)量(liang)錯(cuo)誤(wu)，係(xi)統(tong)還(hai)具(ju)有(you)防(fang)雪(xue)崩(beng)的(de)自(zi)我(wo)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)，可(ke)用(yong)作(zuo)測(ce)量(liang)安(an)全(quan)工(gong)作(zuo)區(qu)SOA (safe operating area)
，以提高了測試係統的穩定性。

2.熱阻測試技術

晶體管的熱阻一般由芯片熱阻
、芯xin片pian管guan座zuo接jie觸chu熱re阻zu和he管guan殼ke熱re阻zu組zu成cheng。生sheng產chan中zhong與yu芯xin片pian燒shao結jie有you關guan的de芯xin片pian管guan座zuo接jie觸chu熱re阻zu最zui難nan以yi控kong製zhi，燒shao結jie不bu好hao，會hui使shi管guan座zuo芯xin片pian熱re阻zu大da大da增zeng加jia，使shi用yong中zhong會hui由you於yu結jie溫wen過guo高gao而er導dao致zhi器qi件jian失shi效xiao。

晶體管在脈衝工作狀態下的熱阻為結溫升值與耗散脈衝功率幅值之比。對功率晶體管通常以殼溫作為溫度參考點，其表達式為：θjc=(Tj-Tc)/P
，其中Tj為芯片結溫，Tc為殼溫，P為脈衝功率。熱阻測量歸結為對脈衝功耗P、Tc殼溫及結溫Tj的測量，顯然晶體管的結溫Tj無法進行直接測量。為此，利用發射結的正向壓降Vbe與結溫Tj在一定的範圍內有很好的線性關係：ΔVbe =M·ΔTj，其中M為溫敏參數，這一關係被用作測量晶體管器件熱阻的物理基礎，而測量ΔVbe需要設定以下幾個主要參數
，它們分別是Vcb（C，B極間電壓）；Ie（加載電流）；Im (感應電流)；Pt（功率時間）
；Dt（延遲時間）；upper limit(上限)；lower limit(下限)。由於各個生產廠家在工藝上的一些差別，有時雖為同一型號的管子，但屬於不同廠家的產品
，施加的脈衝功率、測試時間及選擇的溫敏參數都有所不同。

3.測試係統構架

熱阻測試係統的基本構架是計算機通過軟件控製精密模擬和數字電路，實現對被測器件的條件施加→結果采樣→篩選→計算→比較→判別等一係列程序控製
，完成對被測器件電參數的自動測試
，每次測試的全過程小於0.2秒。係統主要有模擬多路板、數字多路板
、ADC板、Im 板、Ie板和Vcb板組成，如圖1所示。 

圖1 熱阻測試係統的基本構架[page]

4.Δvbe測試流程圖

ΔVbe是shi晶jing體ti管guan的de一yi個ge重zhong要yao參can數shu，它ta與yu晶jing體ti管guan的de熱re阻zu有you一yi個ge定ding量liang的de線xian性xing關guan係xi，它ta反fan映ying了le晶jing體ti管guan的de功gong耗hao能neng力li，對dui晶jing體ti管guan的de封feng裝zhuang工gong藝yi及ji失shi效xiao分fen析xi有you著zhe重zhong要yao的de指zhi導dao意yi義yi，對duiΔVbe測試流程如下圖2所示。

 
圖2  ΔVbe測試流程

5.軟件功能實現模塊

係統軟件設計則是使用visual C++語言和彙編語言二者相結合完成的，軟件功能實現模塊有：

1、戶管理模塊，程序運行時需要確定用戶的身份，用戶類型有操作員、維護員
、工程師、係統管理員。操作員權限是運行測試程序；維護員權限是測試儀器的自檢和校準；工程師權限是編輯測試程序；係統管理員具有全部權限。

2、編輯模塊，用於器件選擇、分類設置、調試、建立測試程序
，初始測試程序的界麵如圖3所示： 

圖3  初始測試程序界麵

3
、運行模塊，根據用戶的參數設置，對器件進行測試

，並將測試結果和數據顯示在計算機屏幕上。

4、其它模塊，有係統工具、篩選模塊、打印模塊等。係統工具，具有自檢校準儀器
，用於對熱阻測試係統的自檢、校準
、磁場測試；篩選模塊，可根據用戶設置的篩選條件
，對器件進行不同測試，將測試結果發送到篩選機；打印模塊，可根據預先設置，將測試結果和數據以相應格式打印，供分析和存檔。