專利名稱：一種平板式半導(dǎo)體器件穩(wěn)態(tài)熱阻測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及平板式功率半導(dǎo)體器件的穩(wěn)態(tài)熱阻測試裝置。屬于功率電力電子器件(整流管、晶閘管、IGBT、GTO、IGCT等)的熱阻技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
功率半導(dǎo)體器件的熱阻是器件性能參數(shù)的重要指標(biāo)，熱阻的定義為在熱平衡條件下，兩規(guī)定點溫度差與產(chǎn)生這兩點溫差的耗散功率之比。熱阻反映了器件的散熱能力。平板式器件，傳統(tǒng)的測試方法如圖1所示，大功率電源1對被測器件2通以加熱電流，熱平衡時，測出結(jié)溫Tj、殼溫TC、和加熱功率P，根據(jù)下式計算出結(jié)殼熱阻Rjc。
Rjc＝(Tj-TC)/P器件內(nèi)部結(jié)溫Tj無法直接測量，只有采用熱敏電壓等效法。先對被測器件進(jìn)行熱敏特性測試，得到熱敏曲線。在熱阻測試過程中，通過熱敏電源4對被測試器件2施加熱敏電流，通過測熱敏壓降測試儀3測試熱敏壓降，再通過測得的熱敏曲線轉(zhuǎn)換成結(jié)溫，該法操作復(fù)雜，誤差較大。
加熱功率P的測量，采用直流電源時，通過測試元件直流壓降獲得，但直流大電流穩(wěn)流系統(tǒng)設(shè)備較復(fù)雜；采用正弦半波電源時，通過測試元件平均壓降換算，誤差較大。若對元件導(dǎo)通壓降波形進(jìn)行采樣，通過與電流積分計算出功率，則設(shè)備線路非常復(fù)雜，且計算結(jié)果誤差較大。
由于結(jié)溫Tj和加熱功率P的測量誤差，采用傳統(tǒng)測試方法，熱阻Rjc的重復(fù)性較差，一般在30％以上，同時設(shè)備復(fù)雜，投資較大。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是針對上述不足之處提供一種適用于平板式功率半導(dǎo)體元器件穩(wěn)態(tài)熱阻、測試精度高、測試重復(fù)性好的測試裝置。
本實用新型的技術(shù)解決方案是一種測試平板式功率半導(dǎo)體器件熱阻的裝置，其特征是包括可調(diào)整壓力的恒定壓力夾具；在該恒定壓力夾具的底部設(shè)有發(fā)熱底板，上部設(shè)有冷卻終端；并且在發(fā)熱底板、冷卻終端上分別設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)熱阻。
本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的發(fā)熱底板可以是由金屬材料制成的電加熱恒溫?zé)嵩础?br> 本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的冷卻終端可以是由恒溫、恒流的循環(huán)水系統(tǒng)構(gòu)成的。
本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的標(biāo)準(zhǔn)熱阻可以是圓柱形金屬標(biāo)準(zhǔn)熱阻。
本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的圓柱形金屬標(biāo)準(zhǔn)熱阻的直徑可以為10mm-150mm。
本實用新型的技術(shù)解決方案中所述的標(biāo)準(zhǔn)熱阻外可以覆絕熱保溫材料。
本實用新型由于采用由恒定壓力夾具、發(fā)熱底板、冷卻終端和標(biāo)準(zhǔn)熱阻構(gòu)成的測試平板式功率半導(dǎo)體器件熱阻的裝置，因而在測試平板式功率半導(dǎo)體器件熱阻時，建立一條將被測器件串聯(lián)于其中的熱流通道，通過測試通道中標(biāo)準(zhǔn)熱阻的兩端溫度差，得到熱流功率，再通過測試被測器件的兩端溫差，計算出被測器件的熱阻。因此，采用本實用新型測試平板式功率半導(dǎo)體器件熱阻克服了現(xiàn)有熱敏電壓等效法間接測量器件內(nèi)部結(jié)溫而導(dǎo)致的操作復(fù)雜、誤差較大的不足，具有操作簡單、測試精度高、測試重復(fù)性好的特點，主要用于平板式功率半導(dǎo)體元器件穩(wěn)態(tài)熱阻的測試。


圖1是傳統(tǒng)熱阻測試方法示意圖；圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型技術(shù)解決方案如圖2所示。本實用新型由恒定壓力夾具10、發(fā)熱底板5、標(biāo)準(zhǔn)熱阻6、8、被測器件7、冷卻終端9構(gòu)成，其中，熱流通道包括發(fā)熱底板5、標(biāo)準(zhǔn)熱阻6、被測器件7、標(biāo)準(zhǔn)熱阻8、冷卻終端9。
本實用新型技術(shù)解決方案中熱流通道中的各部分元件，采用恒定壓力夾具10緊固，壓力可調(diào)整。
發(fā)熱底板5是由金屬材料制成的電加熱恒溫?zé)嵩?。也可采用其它常?guī)的恒溫?zé)嵩础?br> 本實用新型技術(shù)解決方案中冷卻終端9為水冷卻終端，由恒溫、恒流循環(huán)水系統(tǒng)11提供。也可采用其它常規(guī)的冷卻終端。
本實用新型技術(shù)解決方案中標(biāo)準(zhǔn)熱阻6、8外層覆蓋有保溫材料12，如保溫石棉等。標(biāo)準(zhǔn)熱阻6、8為圓柱形金屬標(biāo)準(zhǔn)熱阻。標(biāo)準(zhǔn)熱阻6、8的直徑可采用10mm-150mm。
本實用新型技術(shù)解決方案中的溫度測量采用高精度測量探頭和數(shù)字溫度顯示儀，實時測量。
恒溫發(fā)熱底板5通過標(biāo)準(zhǔn)熱阻6、被測器件7、標(biāo)準(zhǔn)熱阻8、水冷卻終端9散發(fā)熱量。待熱平衡后，測試各點溫度T1、T2、T3、T4。可以計算出熱流量為PAV＝((T1-T2)/R1+(T3-T4)/R2)/2于是有被測器件兩端熱阻RAK＝(T2-T3)/PAV被測器件結(jié)到外殼熱組，實際為兩個1/2RAK的并聯(lián)，故有Rjc＝RAK/4即通過本實用新型可方便測試出平板式功率半導(dǎo)體器件的熱阻。
權(quán)利要求1.一種測試平板式功率半導(dǎo)體器件熱阻的裝置，其特征是包括可調(diào)整壓力的恒定壓力夾具(10)；在該恒定壓力夾具(10)的底部設(shè)有發(fā)熱底板(5)，上部設(shè)有冷卻終端(9)；并且在發(fā)熱底板(5)、冷卻終端(9)上分別設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)熱阻(6、8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試平板式功率半導(dǎo)體器件熱阻的裝置，其特征是所述的發(fā)熱底板(5)是由金屬材料制成的電加熱恒溫?zé)嵩础?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種測試平板式功率半導(dǎo)體器件熱阻的裝置，其特征是所述的冷卻終端(9)是由恒溫、恒流的循環(huán)水系統(tǒng)(11)構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種測試平板式功率半導(dǎo)體器件熱阻的裝置，其特征是所述的標(biāo)準(zhǔn)熱阻(6、8)是圓柱形金屬標(biāo)準(zhǔn)熱阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種測試平板式功率半導(dǎo)體器件熱阻的裝置，其特征是所述的圓柱形金屬標(biāo)準(zhǔn)熱阻(6、8)的直徑為10mm-150mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種測試平板式功率半導(dǎo)體器件熱阻的裝置，其特征是所述的標(biāo)準(zhǔn)熱阻(6、8)外覆絕熱保溫材料(12)。
專利摘要本實用新型為一種平板式半導(dǎo)體器件穩(wěn)態(tài)熱阻測試裝置。屬于功率電力電子器件(整流管、晶閘管、IGBT、GTO、IGCT等)的熱阻技術(shù)領(lǐng)域。它主要解決傳統(tǒng)熱阻測試設(shè)備復(fù)雜、投資大、測試精度低、測試結(jié)果重復(fù)性差的問題。它的主要特征是包括可調(diào)整壓力的恒定壓力夾具；在該恒定壓力夾具的底部設(shè)有發(fā)熱底板，上部設(shè)有冷卻終端；并且在發(fā)熱底板、冷卻終端上分別設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)熱阻，建立一條包含熱源、標(biāo)準(zhǔn)熱阻、被測器件和冷卻終端的熱流通道，通過測試標(biāo)準(zhǔn)熱阻和被測器件兩端的溫度值，可以準(zhǔn)確計算出器件的熱阻。特別適用于各類平板式功率半導(dǎo)體器件熱阻的測試。
文檔編號G01R31/26GK2847309SQ200520097279
公開日2006年12月13日 申請日期2005年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者顏家圣, 吳擁軍, 鄒宗林, 羊北平 申請人:襄樊臺基半導(dǎo)體有限公司