显微红外热成像技术在故障定位中的应用

电子元器件是整机的基础,在装备的生产和使用过程中,元器件工作异常将影响整个装备的正常运行,元器件发生故障时,必须迅速、准确地进行故障分析和失效定位,避免军用装备在关键时刻发生故障。显微红外热成像技术是一种对电子元器件的微小面积进行高精度非接触的测量,能够显示元器件的反常热分布,暴露不合理的设计和工艺缺陷。论文介绍了显微红外热像仪的原理及特点,举例说明了显微红外热成像技术在失效分析故障定位中的应用,对元器件的故障失效分析和有效性检测提供了指导作用。     

不同脉冲工作条件对GaN HEMT器件结温的影响

研究了不同脉冲工作条件对GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结温的影响,通过改变脉冲信号发生器的输出频率和占空比来改变器件的工作条件,利用具备高空间分辨率的显微红外热像仪进行瞬态结温测试。结果表明:器件工作在给定的平均功率下,可以通过提高脉冲信号占空比和频率来改善器件的寿命和性能可靠性;工作在给定的峰值功率下,可以通过降低脉冲占空比和提高脉冲频率来改善器件的寿命和性能可靠性。沟道温度影响着半导体器件的寿命,因此,可以在器件能够承受的范围内通过改变脉冲占空比和脉冲频率来改善器件的寿命和性能可靠性。     

基于红外测温的GaN HEMT器件结构函数法热阻测量

为了准确的测量GaN HEMT的热阻参数,在两种不同的管壳接触热阻条件下,利用经过改进的显微红外热像仪测量了GaN HEMT的降温曲线。采用结构函数算法对两种降温曲线进行分析,得到了反映器件各层材料热阻的积分结构函数曲线。当管壳接触层由空气变化为导热硅脂时,积分结构函数曲线发生了变化。通过结构函数曲线能够明确区分被测件不同层的热阻。可以将被测件的分成6层结构,与器件真实结构基本一致。     

微小电容测量仪500fF/1MHz溯源方法研究

fF量级高频微小电容测量在军工电子产品领域有着重要作用,针对微小电容测量仪500fF/1MHz点无法溯源的现状,研制了惰性气体封装的500fF高频标准电容器作为传递标准。建立高频小电容测量模型,基于“反算法”估算出500fF高频标准电容器分布参数,称作“理论推导”溯源方案,不确定度优于0.15%;利用3台同等量级的高频微小电容测量传递标准,称作“计量比对”溯源方案,不确定度优于0.07%。利用以上2种方案对同1台仪器开展溯源,实验数据结果基本一致,能够满足用户使用要求,为更低容值、更高频率的微小电容的溯源提供了可参考的路径。     

精密交流数字电桥准确度分析

针对精密交流数字电桥计量与使用过程中,行业内普遍采用基本准确度作为仪器最终技术指标的现状,研究分析了精密交流数字电桥原理及影响测量准确度的因素。详细阐述了数字测量仪最大允许误差的计算方法,以E4980A为典型型号给出了电容参数"逐点计算方案",相同测量点的计算结果较传统的计算方法最大相差±11.95%,结果表明所提计算方法能够作为交流数字电桥评价性能指标的准确手段,更好地指导用户正确使用每一个测量点的技术指标,同时避免造成计量人员的误判,具有更高的实用性。     

数字多用表比率测量功能在标准电阻器校准中的应用

为克服传统复杂测量标准电阻器方法的不足,保证快速、准确地对标准电阻器进行校准,提出了一种基于数字多用表8508A真欧姆比率测量功能测量标准电阻的方法,采用直接四线比率测量功能与真欧姆比率测量功能两种方法对标准电阻器进行校准。校准结果表明,采用真欧姆比率测量能够更好地消除热电势、电路失调的影响,且相对于传统复杂的测量方法,更快捷、方便,在试验的基础上对校准值进行了测量不确定度的分析与评定,更加验证了本校准方法的准确性和可靠性。     

结温准确性对GaN HEMT加速寿命评估的影响

通过对阿伦尼斯方程进行研究,指出了结温检测结果的误差将会影响加速寿命试验结果的准确性.根据GaN HEMT加速寿命试验中常用的结温获取方式,分别讨论了采用热阻修正结温和直接测量结温两种方式获取结温对器件寿命评估结果造成的影响.研究了Cree公司GaN HEMT结温测量方法,指出依据显微红外测温结果得到的加速寿命数据与依据有限元仿真得到的加速寿命数据相差近4倍.     

用结构函数法测量GaN HEMT与夹具的界面层热阻

为准确测量Ga N HEMT与夹具界面层的热阻,在两种不同的管壳界面材料条件下,利用经过改进的显微红外热像仪测量Ga N HEMT的降温曲线。采用结构函数算法对两种降温曲线进行分析,得到反映器件各层材料热阻的积分结构函数曲线。利用JESD51-14中的方法分别确定结壳热阻分离点和夹具到热沉的热阻分离点,得到结壳热阻Rj-c为1.078 K/W,夹具到热沉的热阻Rf-s为0.404 K/W。利用两种条件下的总热阻减去结壳热阻和夹具到热沉的热阻得到管壳界面材料热阻,导热硅脂热阻为0.657 K/W,空气介质热阻为1.105 K/W。依据该方法可以实现对界面层热阻的测量。     

用于芯片电容精确测量的在片开路方法研究

为实现芯片电容参数测量过程中的有效开路,提高在片电容测量的准确性及一致性,针对在片电容开路方法开展了研究工作。通过对标准电容器及开路器原理结构进行分析,结合半导体芯片工艺测试实际需求,设计并制作了在片开路器。在完成在片电容测试系统搭建基础上,分别利用传统悬空开路法和在片开路法对1pF量值的在片电容进行了测量。实验数据显示,同悬空开路法相比,在片开路法电容测量结果的准确性及一致性有显著提升,测量重复性可达0.01%,为芯片电容计量测试工作提供了有效开路手段。     

PCM设备电容参数整体校准方法研究

半导体行业中普遍使用的工艺过程监控设备(PCM设备),是芯片产品中测环节必不可少的测量设备。PCM设备电容参数的准确测量，是保证与电容制作相关工艺参数的重要手段。针对国内PCM设备电容参数暂无溯源途径现状，根据其测试原理，研究了基于在片电容标准件的整体无损校准方法。采用增加绝缘层的半导体工艺，研制了高稳定性、频响至1 MHz、电容低至0.5 pF的在片电容标准件，满足了国内PCM设备电容参数自动校准需求，测量不确定度优于1%。研究了PCM设备电容参数溯源方法，从而保证了芯片产品PCM图形电容量值测量结果的准确一致，提高了计量效率。