GaN HEMT器件热特性的电学测试法

基于JEDEC颁布的结到壳热阻瞬态热测试界面法,对测试GaN HEMT器件热特性的电学法进行了研究.通过合理的测试电路设计,有效解决了GaN HEMT器件电学法测试中的栅极保护问题和自激问题,实现了GaN HEMT器件的界面热阻测量.根据测得的热阻-热容结构函数曲线可知,GaN HEMT器件结到壳热阻主要由金锡焊接工艺和管壳热特性决定.结合结构函数分析,对金锡焊接部分热阻和管壳热阻进行排序可剔除有工艺缺陷的器件.与红外热成像法的结温测试结果进行对比分析,证实了电学法测试结果的准确性.     

基于石墨嵌入式结构的SiC功率模块热仿真与优化

SiC器件相比于Si器件,具有更高的功率密度,表现出高的器件结温和热阻。为了提高SiC功率模块的散热能力,提出了一种基于石墨嵌入式叠层DBC的SiC功率模块封装结构,并建立封装体模型。通过ANSYS有限元软件,对石墨层厚度、铜层厚度和导热铜柱直径进行分析,研究各因素对散热性能的影响,并对封装结构进行优化以获得更好的热性能。仿真结果表明,石墨嵌入式封装结构结温为61.675℃,与传统单层DBC封装相比,结温降低19.32%,热阻降低27.05%。各影响因素中石墨层厚度对封装结温和热阻影响最大,其次是铜柱直径和铜层厚度。进一步优化后,结温降低了2.1%,热阻降低了3.4%。此封装结构实现了优异的散热性能,为高导热石墨在功率模块热管理中的应用提供参考。     

微系统热阻模型研究及其应用

系统级封装(SIP)实现了高密度、高集成度封装技术,同时散热问题备受关注,热设计中芯片结温预测十分重要.本文采用有限元仿真方法,建立了一种自然对流环境下微系统热阻模型,并通过模型中热阻矩阵预测多芯片总功耗相同条件下的各芯片结温,同时利用热阻测试试验和有限元仿真方法对预测结温进行验证,结果表明热阻矩阵模型预测芯片结温与热阻测试试验和有限元仿真结果误差分别小于2%和5%.但同时发现该热阻矩阵模型的不通用性,对于总功耗变化的多芯片结温,预测结果偏差较大.通过不同总功耗下各热阻矩阵的函数关系建立拟合曲线并修正热阻矩阵模型,修正后的结环境热阻矩阵适用于不同总功率条件、各芯片不同功率条件下的芯片结温预测,预测结果与热阻测试试验中芯片结温和有限元仿真结果误差均小于5%.因此,提出的修正结环境热阻矩阵的方法可以快速且便捷地预测不同功率芯片的结温,并对器件的散热性能进行较为准确的预估.     

功率MOSFET器件稳态热阻测试原理及影响因素

热阻值是评判功率MOSFET器件热性能优劣的重要参数,因此热阻测试至关重要。通过对红外线扫描、液晶示温法、标准电学法3种热阻测试方法比较其优缺点,总结出标准电学法测试比较适合MOSFET热阻测试。在此基础上依据热阻测试系统Phase11,阐述功率MOSFET热阻测试原理,并着重通过实例对标准电学法测试热阻的影响因素测试电流Im、校准系数K、参考结温Tj以及测试夹具进行了具体分析,总结出减少热阻测试误差的方法,为热阻的精确测试以及器件测试标准的制定提供依据。     

大功率白光LED封装技术对器件寿命的影响

通过功率LED器件封装工艺技术的改进来降低芯片结温,从而减缓器件光衰速率,延长其预期的工作寿命时间。对用于封装的关键原材料的选取进行了对比实验,指出了采用纳米级材料改进导热可降低热阻,论述了正确选用混胶材料和工艺,可以减缓器件光衰速率,达到在较高的环境温度条件下,器件使用寿命大于50 000 h。论述了器件芯片的结温对光、电、色性能的影响和不同结温其预期工作寿命时间也不同的关联性。     

脉冲功率器件直流和动态热特性探测

介绍了针对影响微波脉冲功率器件可靠性的热性能问题，应用红外热分析技术。对比探测微波脉冲功率器件在动态和直流状态下的温度分布，峰值结温，热阻及其变化规律。     

LED导热胶片性能研究与评估

大功率LED器件的基座与散热基板之间的接触热阻会阻碍其芯片PN结与散热基板之间的热传导,从而影响到器件的光、色、电性能及寿命。导热胶片用于填充材料界面之间接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞,是减小接触热阻、降低芯片PN结温度的有效手段。文章主要通过测定热阻值来开展对导热胶片在实际应用中导热性能的研究。通过阻容...     

大功率白光LED的结温测量

大功率LED器件的结温是其热性能的重要指标之一,温度对LED的可靠性产生重要的影响。采用板上封装的方法,利用大功率芯片结合金属基板封装出了大功率白光LED样品,利用LED光强分布测试仪测试了器件的I—V曲线,用正向电压法测量了器件的温度敏感系数,进而通过测量与计算得到器件的结温和热阻。最后利用有限元对器件进行实体建模,获得了器件的温度场分布。测量结果表明：正向电压与结温有很好的线性关系,温度敏感系数为2mV·℃^-1,LED的结温为80℃,热阻为13℃·W^-1。有限元模拟的结果与实测值具有良好的一致性。     

功率控制器结温无损伤测量技术研究与实现

固态功率控制器或固体继电器逐步向大功率方向发展,其结温测量与监控成为工程应用中的难题,针对这类具有输入输出隔离功能的器件,采用等功率结温测试法研究了基于MOSFET的功率控制器结温无损伤测量技术。利用MOSFET自身结构,通过研究寄生pn结电压随温度变化规律、器件正向功率和反向功率关系、等功率结温测试与实际结温测试结果对比,提出了适用于工程应用的结温无损伤测量方法。结果表明,采用本方法测试结温准确度在1%以内,并可有效避免器件时间差、测试时间差等问题,可实现多层结构、非气密结构等传统方法难以实现的结温测量,具有良好的工程应用价值。     

多芯片贴片式LED器件结温测量

结温是多芯片LED器件热性能的关键参数。以SMD5050 LED器件为例,研究了多芯片贴片式LED器件结温测量方法。SMD5050 LED是一种多芯片贴片式封装的LED器件,器件内封装有3颗芯片,3颗芯片之间并联。根据单芯片LED器件热阻测试原理,模拟SMD5050 LED器件正常工作时的状态,对SMD5050 LED器件的结温进行了测量,并根据LED芯片特性,验证了测量结果的准确性,这种方法适用于封装结构相似的其他多芯片LED器件结温的测量。     

IGBT结-壳热阻测量的影响因素

一般认为结-壳热阻是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的固有属性,是一个由封装材料和尺寸决定的定值。首先通过理论分析揭示了结-壳热阻具有随测试条件改变而变化的特性,然后基于有限元仿真,分别研究了不同测试条件对采用热电偶法和瞬态双界面法测得结-壳热阻的影响,并对实际测试中可能产生的测量误差进行了分析和讨论。结果表明,虽然结-壳热阻会受到测试条件的影响,包括发热功率、散热器性能和热界面材料性能等,但这些测试条件对结-壳热阻的影响非常小,几乎可以忽略。相比之下,实际测试中器件的结温、壳温和发热功率等物理量的测量误差对测量结果的影响更加显著。该研究结果可以对IGBT结-壳热阻的精确测量及公平对比起到参考作用。     

一种测试功率MOSFET热阻的新方法

阐述了一种测试功率MOSFET热阻的新方法。该方法选取漏源电流作为温度敏感参数,在相同漏源电压和栅源电压幅度下,当栅源电压条件由直流形式变为脉冲形式时,漏源电流是有差异的,这一差异是由结温的不同造成的。而脉冲栅源电压下环境温度的调整可以用来模拟直流条件下的结温,由此可以测得器件在直流条件下的热阻。该方法具有精度高、实现容易和操作方便等优点,可作为功率MOS器件结温和热阻的有效测试方法。     

一种测试功率MOSFET热阻的新方法

阐述了一种测试功率MOSFET热阻的新方法。该方法选取漏源电流作为温度敏感参数,在相同漏源电压和栅源电压幅度下,当栅源电压条件由直流形式变为脉冲形式时,漏源电流是有差异的,这一差异是由结温的不同造成的。而脉冲栅源电压下环境温度的调整可以用来模拟直流条件下的结温,由此可以测得器件在直流条件下的热阻。该方法具有精度高、实现容易和操作方便等优点,可作为功率MOS器件结温和热阻的有效测试方法。     

如何确定大功率LED的工作电流

针对大功率LED应用,建立了大功率LED的热阻模型,分析了环境温度、器件的最大允许结温、热阻以及输入电流之间的关系,提出了一种保证器件结温低于容许最大结温的工作电流的确定方法,并给出了一个应用本方法绘制某大功率LED工作电流与环境温度的关系曲线的实例．本方法对大功率LED应用具有重要的指导意义。     

焊料层空洞面积对功率器件电阻和热阻的影响

芯片粘贴焊料层是功率器件导热和导电的主要通道,虽然它一般只有几十微米厚,但是却在很大程度上影响着器件的性能和可靠性。采用了高低温冲击的方法对功率器件进行老化,分析器件焊料层空洞面积的改变对器件电热性能的影响。采用超声波扫描(SAM)的方法检测了器件空洞面积的改变量,测试了器件在老化前后的导通电阻和瞬态结到壳的热阻,并进行对比,揭示了功率器件性能退化的机理。实验结果表明,焊料层空洞面积的增加降低了器件导热和导电的能力,器件的导通电阻和热阻随着空洞面积的增加而线性增加。给出了天津环鑫的功率N-MOSFET:50N06的空洞面积的改变(ΔA)与电阻改变(ΔR)和热阻改变(ΔZθjc)的关系。     

GaN HEMT热阻测试技术研究

GaN作为第三代半导体材料的代表,具有优越的电学性能,被应用在诸多领域。随着功率密度提升、工作频率增加,GaN器件会产生明显的热效应,温度对GaN的性能及可靠性有直接影响,因此热阻测试及结温表征是非常重要的。根据GaN器件的结构、工作原理以及特性参数,结合JEDEC热阻测试的标准,对不同电压等级、不同封装结构的GaN器件进行测试,验证了使用导通电阻作为温度敏感参数的热阻测试方法的正确性。     

提高小功率白光LED热特性的新方法

在传统直插式LED封装方法的基础上,提出了一种在环氧树脂中添加氮化硼(BN)填料的改进LED封装工艺。测量了BN填料质量分数与导热系数的关系,利用有限元分析软件ANSYS分析和实验测试了采用改进封装工艺φ5 mm白光LED的芯片结温、热阻等参数,并与传统封装方法的白光LED进行比较。结果表明:采用改进封装结构φ5 mm白光LED结温比传统封装方法下降4.5℃,热阻下降了17.8%,同时提高了初始光通量,降低了光衰。     

热界面材料对高功率LED热阻的影响

散热不良是制约大功率LED发展的主要瓶颈之一, 直接影响着大高功率LED器件的寿 命、出光效率和可靠性等。本文采用T3ster热阻测试仪和 ANSYS热学模拟的方法对LED器件进行热学分析,以三种热界面材料(金锡,锡膏,银胶)对LE D热阻及芯片结温的影响为例,分析了热界面材料的热导率、厚度对LED器件热学性能的影响 ,实验结果表明界面热阻在LED器件总热阻中所占比重较大,是影响LED结温高低的主要因素 之一;热学模拟结果表明,界面材料的热导率、厚度及界面材料的有效接触率均会影响到LE D器件结温的变化,所以在LED器件界面互连的设计中,需要综合考虑以上三个关键参数的控 制,以实现散热性能最佳化。     

小封装二极管的热阻测试

随着封装体积的减小,半导体分立器件引线的外露部分也越来越小,这给引线温度的测试带来了巨大挑战.以封装外形为SOD-123FL的小电流整流二极管为例,介绍了结到引线的热阻和结到环境的热阻的测试方法.通过测量焊接于引线端部的小尺寸二极管芯片以及被测样品在不同温度下的热敏电压,实现了对小封装器件的引线温度和二极管本身结温的精密测量.     

基于电学法的达林顿管稳态热阻测量方法研究

热阻是功率器件一个重要的热性能参数,影响着结温的高低,同时也用于确定器件结温以及功率器件的安全工作温度范围。每只器件热阻值由于工艺问题有一定偏差,由产品手册无法获得精确热阻值。从电学法测量结温原理出发,以达林顿管BDW47G为试验对象,测量并计算得到其温度系数M=-1.835 8 mV/℃。设计测量电路,并对测量中延迟时间造成的误差进行分析修正,得到达林顿管延迟时间为零时精确结温,最终获得达林顿管稳态热阻的测量计算方法。该方法有助于获得器件关键热性能参数,有助于老炼试验等对结温有要求的试验获得精确结温。