一種to-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置製造方法
2023-04-22 22:47:56 1
一種to-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種TO-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置，屬於半導體器件測試【技術領域】。所述裝置包括散熱基板、TO-3封裝平板夾具、耐高溫絕緣玻璃管、熱偶和熱偶插座；散熱基板邊緣開設有導線引出孔；平板夾具的中心嵌有熱偶、邊緣安裝有熱偶插座，熱偶與熱偶插座電連接；熱偶周圍分布有器件引腳插孔和器件固定螺絲孔，器件引腳插孔內壁裝有耐高溫絕緣玻璃管；平板夾具與散熱基板固定連接。本實用新型的熱阻測試裝置，可科學、合理、準確地測試出TO-3封裝功率半導體器件的結殼熱阻值，這樣不僅能夠為評估器件的散熱性能提供重要參數指標，而且對於優化功率器件設計、提高器件的可靠性和使用壽命都具有重大意義。
【專利說明】一種T0-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體器件測試【技術領域】，特別涉及一種Τ0-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置。
【背景技術】
[0002]隨著半導體功率器件的廣泛應用和封裝產業的蓬勃發展，功率半導體器件日趨朝著大功率、小尺寸、更快速及散熱更好的方向發展。器件功率的提高以及封裝尺寸的變小對其散熱性能提出了更嚴格的考驗，散熱能力的好壞直接影響器件的可靠性和使用壽命，而提高散熱性能最重要的途徑是降低產品熱阻。熱阻是表徵功率半導體器件封裝散熱能力的一個基本參量，該參量對於功率半導體器件的設計、製造和使用尤為重要。
[0003]Τ0-3 (Transistor Outline,電晶體外形)封裝作為功率器件領域比較常用的封裝類型，其管殼結構如圖1所示。在測試T0-3封裝功率半導體器件結殼熱阻時，需要通過管殼的三個電極對器件施加功率，同時還要使用熱偶監測器件晶片下面的管殼底部溫度，此過程要求熱量沿一維方向從晶片向晶片下面的管殼底部傳導。T0-3封裝管殼結構特點為器件的熱阻測試帶來了較大難度。現有技術中熱阻測試時一般將器件倒置在可控溫散熱平臺上，用熱偶監測管殼底部溫度，同時將器件引腳與熱阻測試儀相連以對器件施加功率，進而測試器件的結殼熱阻值。但這一過程的實現存在以下缺點:I)現有測試方法會導致熱傳導路徑發生變化，致使熱量從晶片向管殼頂部傳導，從而使熱偶監測點不是管殼最高溫度點，測試出的管殼溫度值比實際溫度值偏低，造成計算的熱阻值偏高。2)使用熱偶監測殼溫時操作困難，殼溫測試誤差大、精度低，進而影響熱阻的測試結果的準確性。
實用新型內容
[0004]為了解決現有T0-3封裝功率半導體器件熱阻測試的操作困難、測試誤差大及測試精度低等問題，本實用新型提供了一種T0-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置，該裝置包括散熱基板、T0-3封裝平板夾具、耐高溫絕緣玻璃管、熱偶和熱偶插座；所述散熱基板邊緣開設有導線引出孔；所述平板夾具的中心嵌有所述熱偶、邊緣安裝有所述熱偶插座，所述熱偶與熱偶插座電連接；所述熱偶周圍分布有器件引腳插孔和器件固定螺絲孔，所述器件引腳插孔內壁裝有所述耐高溫絕緣玻璃管；所述平板夾具與所述散熱基板固定連接。
[0005]所述散熱基板為由中空圓柱體和實心矩形柱體上下疊加構成的統一體；所述中空圓柱體邊緣開設有導線引出孔；所述中空圓柱體頂部沿圓周方向均勻的設置有第一螺絲孔；所述平板夾具上沿圓周方向均勻的設置有與所述第一螺絲孔適配的第二螺絲孔；所述中空圓柱體通過螺絲與所述平板夾具固定連接。
[0006]所述熱偶線嵌入所述平板夾具內部。
[0007]所述熱偶為T型熱偶，所述熱偶插座為T型熱偶插座。
[0008]所述平板夾具為實心圓柱體。
[0009]本實用新型的T0-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置，通過散熱基板和平板夾具對被測功率器件的夾持作用，滿足了熱量沿一維方向向下傳導的假定條件，因此可科學、合理、準確地測試出T0-3封裝功率半導體器件的結殼熱阻值，這樣不僅能夠為評估器件的散熱性能提供重要參數指標，而且對於優化功率器件設計、提高器件的可靠性和使用壽命都具有重大意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是現有技術T0-3封裝管殼結構示意圖；
[0011]圖2是本實用新型實施例熱阻測試裝置的平板夾具結構示意圖；
[0012]圖3是本實用新型實施例熱阻測試裝置的散熱基板結構示意圖；
[0013]圖4是本實用新型實施例熱阻測試裝置的應用實例示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例，對本實用新型技術方案作進一步描述。
[0015]熱阻主要反映器件封裝的散熱性能，其主要表達式如下:
[0016]R =Tj Tc
[0017]其中:Ττ為器件結溫，Τ。為器件晶片下面的管殼底部溫度，Ph (VhXIh)為加熱功率。在測試的過程中熱阻測試儀為器件提供加熱電壓Vh和加熱電流Ih(加熱功率)，並通過測試器件內部二極體正向結壓降來計算器件結溫Tj，同時使用熱偶來監測半導體晶片下面的器件管殼底部溫度T。，然後根據上述公式來計算出器件的結殼熱阻值。
[0018]參見圖2和圖3，本實用新型實施例提供了一種T0-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置，包括散熱基板、T0-3封裝平板夾具4、耐高溫絕緣玻璃管15、T型熱偶8和T型熱偶插座5 ;散熱基板邊緣開設有導線引出孔2 ;平板夾具4的中心嵌有T型熱偶8、邊緣安裝有T型熱偶插座5，T型熱偶8和T型熱偶插座5電連接；T型熱偶8周圍分布有2個器件引腳插孔9、10和2個器件固定螺絲孔13、14，器件引腳插孔9、10內壁分別裝有耐高溫絕緣玻璃管15，絕緣玻璃管15可以保證器件二個引腳之間以及引腳與管殼之間相互絕緣；平板夾具4與散熱基板固定連接。其中，散熱基板為由中空圓柱體11和實心矩形柱體12上下疊加構成的統一體；中空圓柱體11邊緣開設有引出導線的導線引出孔2 ;中空圓柱體11頂部沿圓周方向均勻的設置有螺絲孔3 ；Τ型熱偶8通過平板夾具4內部嵌入的熱偶線6與T型熱偶插座5電連接；平板夾具4為實心圓柱體，平板夾具4上沿圓周方向均勻的設置有與螺絲孔3適配的螺絲孔7。
[0019]參見圖4，在使用本實施例的熱阻測試裝置時，首先要保證T型熱偶和T型熱偶插座穩定地安裝在平板夾具上，將實心矩形柱體固定在可控溫散熱平臺上；然後將被測器件DUT (Device Under Test，被測器件)安裝在平板夾具上，為了保證測試結果的準確性，應在被測器件DUT與平板夾具之間塗一薄層導熱矽脂，並通過器件固定螺絲孔和螺絲的配合將器件固定在平板夾具上；使用導線連接器件引腳與熱阻測試儀，並將平板夾具放置在中空圓柱體上，使導線穿過導線引出孔；對準平板夾具上的螺絲孔與中空圓柱體上的螺絲孔，並用螺絲固定；最後將T型熱偶插座與熱阻測試儀進行連接，控制熱阻測試儀對被測器件施加功率，通過T型熱偶監測器件管殼底部溫度，利用熱阻測試儀測試T0-3封裝功率半導體器件結殼熱阻，測試結果顯示並保存在熱阻測試儀上。
[0020]在實際應用中，考慮到提高散熱性能及降低製造成本，中空圓柱體、實心矩形柱體和T0-3封裝平板夾具均由金屬銅製造而成。本實施例選用的T型熱電偶具有測量精度高、溫度測量範圍寬等特點。
[0021]本實用新型實施例的T0-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置，通過散熱基板和平板夾具對被測功率器件的夾持作用，滿足了熱量沿一維方向向下傳導的假定條件，因此可科學、合理、準確地測試出T0-3封裝功率半導體器件的結殼熱阻值，這樣不僅能夠為評估器件的散熱性能提供重要參數指標，而且對於優化功率器件設計、提高器件的可靠性和使用壽命都具有重大意義。
[0022]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種T0-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置，其特徵在於，包括散熱基板、Τ0-3封裝平板夾具、耐高溫絕緣玻璃管、熱偶和熱偶插座；所述散熱基板邊緣開設有導線引出孔；所述平板夾具的中心嵌有所述熱偶、邊緣安裝有所述熱偶插座，所述熱偶與熱偶插座電連接；所述熱偶周圍分布有器件引腳插孔和器件固定螺絲孔，所述器件引腳插孔內壁裝有所述耐高溫絕緣玻璃管；所述平板夾具與所述散熱基板固定連接。
2.如權利要求1所述的Τ0-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置，其特徵在於，所述散熱基板為由中空圓柱體和實心矩形柱體上下疊加構成的統一體；所述中空圓柱體邊緣開設有導線引出孔；所述中空圓柱體頂部沿圓周方向均勻的設置有第一螺絲孔；所述平板夾具上沿圓周方向均勻的設置有與所述第一螺絲孔適配的第二螺絲孔；所述中空圓柱體通過螺絲與所述平板夾具固定連接。
3.如權利要求1所述的Τ0-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置，其特徵在於，所述熱偶線嵌入所述平板夾具內部。
4.如權利要求1所述的Τ0-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置，其特徵在於，所述熱偶為T型熱偶，所述熱偶插座為T型熱偶插座。
5.如權利要求1所述的Τ0-3封裝功率半導體器件熱阻測試裝置，其特徵在於，所述平板夾具為實心圓柱體。
【文檔編號】G01N25/20GK203824949SQ201420107212
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】溫景超, 王立新, 周宏宇, 陸江, 韓鄭生 申請人:中國科學院微電子研究所