CN104048992A - 热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置 - Google Patents
热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104048992A CN104048992A CN201410285014.2A CN201410285014A CN104048992A CN 104048992 A CN104048992 A CN 104048992A CN 201410285014 A CN201410285014 A CN 201410285014A CN 104048992 A CN104048992 A CN 104048992A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thermal resistance
- semiconductor devices
- drain pan
- thermal
- coupling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置,包括多个温度测量装置,用于分别采集所述半导体器件的底壳温度;一箱体,用于放置被测半导体器件和散热器;一控制电路板,用于驱动半导体器件,以及接收所采集到的半导体器件底壳温度并计算自热阻和耦合热阻;一液晶显示器,用于显示半导体器件的底壳温度以及计算得到的自热阻和耦合热阻;一电源装置,用于给所述半导体器件提供功耗以及所述温度测量装置、控制电路板、液晶显示器提供电源。所述热阻测量装置能够方便准确的测量出热耦合效应下半导体器件底壳到空气的自热阻和耦合热阻。
Description
技术领域
本发明涉及一种热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置,属于测量领域以及电能变换等装置热设计领域。
背景技术
在使用半导体器件的装置中,为了保证装置热设计的可靠性,通常需要利用热阻网络来预测半导体器件在实际工作下的结温或者建立装置的电热仿真模型来进行动态的电热联合仿真,而热阻是热阻网络模型中非常重要的参数。
安装在散热器上的半导体器件的总热阻中包含底壳到空气的热阻。当多个半导体器件安装散热器上时,通过半导体器件与散热器的接触层,多个半导体器件之间存在耦合热传递作用,即热耦合效应,热耦合效应在热阻网络上可以通过半导体器件底壳到空气的耦合热阻来表现。传统的热阻测量装置忽略了对耦合热阻的测量,导致建立的热阻网络模型不够精确,影响了半导体器件温升计算的准确性。因此,多个半导体器件之间存在热耦合效应时,为了更好地校验热设计的可靠性,就需要对热耦合效应下半导体器件底壳到空气的自热阻和耦合热阻进行测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置,其能方便准确的测量出热耦合效应下半导体器件底壳到空气的自热阻和耦合热阻,从而为热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻网络的建立提供更加准确的热阻参数,更好地校验装置热设计的可靠性。
为实现上述目的,本发明的技术解决方案是:
一种热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置,其特征在于包括:
多个温度测量装置,用于分别采集散热器的半导体器件的底壳稳态温度;
一箱体,用于放置被测半导体器件和散热器;
一控制电路板,用于驱动半导体器件,以及接收所采集到的半导体器件的底壳稳态温度并计算自热阻和耦合热阻;
一液晶显示器,用于显示半导体器件的底壳温度以及计算得到的自热阻和耦合热阻;
一电源装置,用于给半导体器件提供功耗,并给温度测量装置、控制电路板、液晶显示器提供电源。
所述液晶显示器设于所述箱体的一侧面上;所述温度测量装置、控制电路板以及电源装置设于所述箱体的内部,其中控制电路板安装于所述液晶显示器的背后;所述箱体的顶面具有一个开口。
所述半导体器件可以为绝缘门极双极型晶体管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor),或者为金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET,Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),或者为晶闸管(Thyristor),或者为门极可关断晶闸管(GTO,Gate Turn-off Thyristor)等功率器件。
所述箱体上还安装有电源按钮、启动按钮和复位按钮,所述电源按钮与所述电源装置相连,所述启动按钮和复位按钮与所述控制电路板相连。所述电源按钮,用于开通或关断所述电源装置;开通电源情况下,所述启动按钮用于启动热阻测量装置,所述复位按钮用于复位热阻测量装置。
所述箱体的侧面还安装有外部电源连接端子,所述外部电源连接端子与所述电源装置相连。
所述热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置的热阻测量的过程如下:
A.在环境温度恒定为 下,散热器上有若干个半导体器件,首先外部电源连接端子接通电源,按下电源按钮,开通电源装置,按下启动按钮,通过电源装置单独只对散热器上第一个半导体器件提供恒定为的功耗并一直持续到热平衡状态;
B.此时,多个温度测量装置分别对散热器上所有半导体器件的底壳稳态温度进行采集,通过控制电路板接收到采集到的每个半导体器件的底壳稳态温度后对分别采集到的每个半导体器件的底壳稳态温度求取其平均值,其中:;再将每个半导体器件对应的底壳稳态温度平均值代入进行计算;
C.然后,等待所有半导体器件的底壳冷却至环境温度,再通过电源装置仅给第二个半导体器件提供恒定为的功耗并一直持续到热平衡状态;此时,多个温度测量装置分别对所有半导体器件的底壳稳态温度进行采集,通过控制电路板接收到采集到的每个半导体器件的底壳稳态温度后对分别采集到的每个半导体器件的底壳稳态温度求取其平均值,其中:;再将每个半导体器件对应的底壳稳态温度平均值代入进行计算;
D.重复上述步骤,即可得到热耦合效应下散热器上所有半导体器件底壳到空气的热阻计算矩阵:
;
E.根据步骤D所得的热阻计算矩阵,得到在热耦合效应下每个半导体器件底壳到空气的自热阻和耦合热阻,即热阻矩阵:,所述热阻矩阵
,
热阻矩阵的结果将会显示在液晶显示器上;其中, 表示第一个半导体器件的自热阻和耦合热阻,其中,为自热阻,其余为耦合热阻,这里用来说明,其表达的意思为仅对第个半导体器件施加热功耗时,计算得到的第一个半导体器件底壳到空气的热阻;表示第二个半导体器件的自热阻和耦合热阻,其中,为自热阻,其余为耦合热阻,这里用来说明,其表达的意思为仅对第个半导体器件施加热功耗时,计算得到的第二个半导体器件底壳到空气的热阻;表示第个半导体器件的自热阻和耦合热阻,其中,为自热阻,其余为耦合热阻,这里用来说明,其表达的意思为仅对第个半导体器件施加热功耗时,计算得到的第个半导体器件底壳到空气的热阻;
其中:表示散热器上半导体器件的个数。
若在测量过程中,控制电路板出现程序故障,可通过复位按钮复位热阻测量装置并进行重新测量。本发明的有益效果如下:
本发明提供的一种热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置,其能方便准确的测量出热耦合效应下半导体器件底壳到空气的自热阻和耦合热阻,从而为热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻网络的建立提供更加准确的热阻参数,更好地校验装置热设计的可靠性,对使用半导体器件器件的装置的热设计或者电热联合仿真设计具有重要的意义。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的散热器上热耦合效应下多半导体器件示意图;
图3是本发明的半导体器件底壳温度测量示意图;
其中,附图标记为:1为箱体,2为电源装置,3为外部电源连接端子,4为电源按钮,5为启动按钮,6为复位按钮,7为控制电路板,8为液晶显示器,9为箱体顶面的开口,10、11、12、13、14,15均为半导体器件,16为散热器,17为半导体器件,18为导热硅脂,19为温度测量装置。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明:
如图1和图3所示,本发明热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置包括箱体1,电源装置2,外部电源连接端子3,电源按钮4,启动按钮5,复位按钮6,控制电路板7,液晶显示器8,箱体顶面开口9,温度测量装置19。
图2所示的半导体器件10、11、12、13、14、15和散热器16通过箱体顶面开口9放入箱体1内。
图3表示通过温度测量装置19对图2所示的其中一个半导体器件的底壳温度进行温度测量,其余半导体器件的底壳温度测量与此相同,温度测量装置19位于箱体1内。
本发明的测量步骤如下:
在环境温度恒定为下,外部电源连接端子3接通电源,按下电源按钮4,开通电源装置2,按下启动按钮5,通过电源装置2依次且每次仅给一个半导体器件提供恒定为的功耗并一直持续到热平衡状态。结合图2,即首先单独给半导体器件10提供恒定为的功耗并持续加热,直到热平衡状态,此时结合图2通过温度测量装置19分别对半导体器件10、11、12、13、14,15的底壳稳态温度进行采集,通过控制电路板7对分别采集到的每个半导体器件底壳稳态温度求取其平均值,将求取的平均值代入进行计算。然后,等待所有半导体器件底壳冷却至环境温度,再仅给半导体器件11提供恒定为的功耗并持续加热,直到热平衡状态,此时结合图2通过温度测量装置19分别对半导体器件10、11、12、13、14,15的底壳稳态温度进行采集,通过控制电路板7对分别采集到的每个半导体器件底壳稳态温度求取其平均值,将求取到的平均值代入进行计算。重复上述步骤,即可得到半导体器件10、11、12、13、14,15的热阻计算矩阵。于是,可得到在热耦合效应下半导体器件10、11、12、13、14,15底壳到空气的自热阻和耦合热阻,用热阻矩阵表示为,热阻矩阵将会显示在液晶显示器8上。
若在测量过程中,控制电路板7出现程序故障,可通过复位按钮6复位热阻测量装置并进行重新测量。
Claims (6)
1.热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置,其特征在于包括:
多个温度测量装置,用于分别采集散热器的半导体器件的底壳稳态温度;
一箱体,用于放置被测半导体器件和散热器;
一控制电路板,用于驱动半导体器件,以及接收所采集到的半导体器件的底壳稳态温度并计算自热阻和耦合热阻;
一液晶显示器,用于显示半导体器件的底壳温度以及计算得到的自热阻和耦合热阻;
一电源装置,用于给半导体器件提供功耗,并给温度测量装置、控制电路板、液晶显示器提供电源。
2.如权利要求1所述的热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置,其特征在于:所述液晶显示器设于所述箱体的一侧面上;所述温度测量装置、控制电路板以及电源装置设于所述箱体的内部,其中控制电路板安装于所述液晶显示器的背后;所述箱体的顶面具有一个开口,用于将所述半导体器件和散热器放入箱体内。
3.如权利要求1所述的热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置,其特征在于:所述半导体器件为绝缘门极双极型晶体管,或者为金属氧化物半导体场效晶体管,或者为晶闸管,或者为门极可关断晶闸管。
4.如权利要求1所述的热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置,其特征在于:所述箱体上还安装有电源按钮、启动按钮和复位按钮,所述电源按钮与所述电源装置相连,所述启动按钮和复位按钮与所述控制电路板相连;所述电源按钮,用于开通或关断所述电源装置;开通电源情况下,所述启动按钮用于启动热阻测量装置,所述复位按钮用于复位热阻测量装置。
5.如权利要求1所述的热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置,其特征在于:所述箱体的侧面还安装有外部电源连接端子,所述外部电源连接端子与所述电源装置相连。
6.如权利要求1-5任意一项所述的热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置,其特征在于热阻测量的过程步骤如下:
A.在环境温度恒定为 下,散热器上有若干个半导体器件,首先外部电源连接端子接通电源,通过电源装置单独只对散热器上第一个半导体器件提供恒定为的功耗并一直持续到热平衡状态;
B.此时,多个温度测量装置分别对散热器上所有半导体器件的底壳稳态温度进行采集,通过控制电路板接收到采集到的每个半导体器件的底壳稳态温度后对分别采集到的每个半导体器件的底壳稳态温度求取其平均值,其中:;再将每个半导体器件对应的底壳稳态温度平均值代入进行计算;
C.然后,等待所有半导体器件的底壳冷却至环境温度,再通过电源装置仅给第二个半导体器件提供恒定为的功耗并一直持续到热平衡状态;此时,多个温度测量装置分别对所有半导体器件的底壳稳态温度进行采集,通过控制电路板接收到采集到的每个半导体器件的底壳稳态温度后对分别采集到的每个半导体器件的底壳稳态温度求取其平均值,其中:;再将每个半导体器件对应的底壳稳态温度平均值代入进行计算;
D.重复上述步骤,即可得到热耦合效应下散热器上所有半导体器件底壳到空气的热阻计算矩阵:
;
E.根据步骤D所得的热阻计算矩阵,得到在热耦合效应下每个半导体器件底壳到空气的自热阻和耦合热阻,即热阻矩阵:,所述热阻矩阵
,
热阻矩阵的结果将会显示在液晶显示器上;其中, 表示第一个半导体器件的自热阻和耦合热阻,其中,为自热阻,其余为耦合热阻,这里用来说明,其表达的意思为仅对第个半导体器件施加热功耗时,计算得到的第一个半导体器件底壳到空气的热阻;表示第二个半导体器件的自热阻和耦合热阻,其中,为自热阻,其余为耦合热阻,这里用来说明,其表达的意思为仅对第个半导体器件施加热功耗时,计算得到的第二个半导体器件底壳到空气的热阻;表示第个半导体器件的自热阻和耦合热阻,其中,为自热阻,其余为耦合热阻,这里用来说明,其表达的意思为仅对第个半导体器件施加热功耗时,计算得到的第个半导体器件底壳到空气的热阻;
其中:表示散热器上半导体器件的个数;
若在测量过程中,控制电路板出现程序故障,则通过复位按钮复位热阻测量装置并进行重新测量。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410285014.2A CN104048992B (zh) | 2014-06-24 | 2014-06-24 | 热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410285014.2A CN104048992B (zh) | 2014-06-24 | 2014-06-24 | 热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104048992A true CN104048992A (zh) | 2014-09-17 |
CN104048992B CN104048992B (zh) | 2016-09-21 |
Family
ID=51502106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410285014.2A Active CN104048992B (zh) | 2014-06-24 | 2014-06-24 | 热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104048992B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105699775A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-06-22 | 重庆大学 | Igbt耦合热阻抗的离散化方波提取方法及装置 |
CN107643778A (zh) * | 2016-07-22 | 2018-01-30 | 展讯通信(上海)有限公司 | 终端表面温度控制方法、装置及终端 |
CN113640341A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-12 | 广东芯聚能半导体有限公司 | 一种器件耦合热阻测量方法、装置及存储介质 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09257730A (ja) * | 1996-03-22 | 1997-10-03 | Gijutsu Kenkyu Kumiai Shinjoho Shiyori Kaihatsu Kiko | 熱抵抗率測定方法およびその装置 |
US20010048708A1 (en) * | 1998-02-02 | 2001-12-06 | Kazuyuki Mikubo | Method of calculating thermal resistance in semiconductor package accommodating semiconductor chip within a case which can be applied to calculation for semiconductor package with a radiation fins. |
CN101191779A (zh) * | 2006-12-01 | 2008-06-04 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 散热器热阻值测量装置 |
CN102235986A (zh) * | 2010-04-20 | 2011-11-09 | 乐金电子(天津)电器有限公司 | 散热器的热阻测试方法 |
JP2012184990A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Hitachi Chem Co Ltd | 評価用半導体チップ、評価システムおよび放熱材料評価方法 |
CN102759544A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-10-31 | 东南大学 | 一种大功率碳化硅二极管热阻测试方法 |
CN103364431A (zh) * | 2012-04-10 | 2013-10-23 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种热阻测试方法及装置 |
-
2014
- 2014-06-24 CN CN201410285014.2A patent/CN104048992B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09257730A (ja) * | 1996-03-22 | 1997-10-03 | Gijutsu Kenkyu Kumiai Shinjoho Shiyori Kaihatsu Kiko | 熱抵抗率測定方法およびその装置 |
US20010048708A1 (en) * | 1998-02-02 | 2001-12-06 | Kazuyuki Mikubo | Method of calculating thermal resistance in semiconductor package accommodating semiconductor chip within a case which can be applied to calculation for semiconductor package with a radiation fins. |
CN101191779A (zh) * | 2006-12-01 | 2008-06-04 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 散热器热阻值测量装置 |
CN102235986A (zh) * | 2010-04-20 | 2011-11-09 | 乐金电子(天津)电器有限公司 | 散热器的热阻测试方法 |
JP2012184990A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Hitachi Chem Co Ltd | 評価用半導体チップ、評価システムおよび放熱材料評価方法 |
CN103364431A (zh) * | 2012-04-10 | 2013-10-23 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种热阻测试方法及装置 |
CN102759544A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-10-31 | 东南大学 | 一种大功率碳化硅二极管热阻测试方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
JANUSZ ZAREBSKI ET AL.: ""A method of the thermal resistance measurements of semiconductor devices with p-n junction"", 《MEASUREMENT》, vol. 41, 21 November 2006 (2006-11-21) * |
张跃宗 等: ""半导体功率发光二极管温升和热阻的测量及研究"", 《半导体学报》, vol. 27, no. 2, 28 February 2006 (2006-02-28) * |
王维 等: ""电力半导体器件热阻及测量"", 《信息技术》, no. 6, 31 December 2000 (2000-12-31) * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105699775A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-06-22 | 重庆大学 | Igbt耦合热阻抗的离散化方波提取方法及装置 |
CN105699775B (zh) * | 2016-03-18 | 2020-02-11 | 重庆大学 | Igbt耦合热阻抗的离散化方波提取方法及装置 |
CN107643778A (zh) * | 2016-07-22 | 2018-01-30 | 展讯通信(上海)有限公司 | 终端表面温度控制方法、装置及终端 |
CN113640341A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-12 | 广东芯聚能半导体有限公司 | 一种器件耦合热阻测量方法、装置及存储介质 |
CN113640341B (zh) * | 2021-07-27 | 2023-09-12 | 广东芯聚能半导体有限公司 | 一种器件耦合热阻测量方法、装置及存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104048992B (zh) | 2016-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gachovska et al. | A real-time thermal model for monitoring of power semiconductor devices | |
CN105588958B (zh) | 一种快速多功能电子元器件温度特性测量仪器及测试腔体 | |
CN101776727B (zh) | 一种利用真空环境测量电子元器件工作结温和热阻的方法 | |
CN104251965A (zh) | 一种igbt动态性能测试装置及其运行方法 | |
CN103175861B (zh) | 结壳热阻测试方法 | |
CN106777633B (zh) | 一种固体绝缘开关柜开关触点温度计算方法及装置 | |
CN208459538U (zh) | 一种用于igbt模块结温的测试装置 | |
CN107622172A (zh) | 芯片‑器件层级联合的压接式igbt温度场有限元建模方法 | |
CN104048992A (zh) | 热耦合效应下半导体器件底壳到空气的热阻测量装置 | |
CN103870612B (zh) | 一种获得igbt器件热阻的***和方法 | |
CN102759544A (zh) | 一种大功率碳化硅二极管热阻测试方法 | |
CN104933308B (zh) | 面向国产军用igbt模块的可靠性评估方法 | |
WO2013009689A8 (en) | Temperature measurement of active device under test on strip tester | |
CN104792439A (zh) | 温度测量方法、装置、探头和*** | |
CN105547508B (zh) | 一种基于柜门外测量的开关柜温度检测装置和方法 | |
CN206161182U (zh) | 一种电子元器件测试恒温*** | |
CN106053527B (zh) | 一种同时测试动力电池各向异性热扩散系数的方法 | |
CN206756727U (zh) | 一种Seebeck系数测试装置 | |
CN109211963A (zh) | 一种导热材料热阻性能检测***及检测方法 | |
CN204170745U (zh) | 一种空气浴恒温装置 | |
CN203787776U (zh) | 低温防冻配电箱 | |
CN206192927U (zh) | 一种用于高低温实验测试***的降温装置 | |
RU149884U1 (ru) | Устройство для тепловых испытаний радиоэлементов | |
CN203837827U (zh) | 一种耐高温无线温度传感器 | |
CN107085009B (zh) | 一种热管换热器性能测试装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |