[發(fā)明專利]一種多層導(dǎo)熱材料熱阻測(cè)量方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310001086.5
• 申請(qǐng)日: 2013-01-02
• 公開（公告）號(hào): CN103105410A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭春生;萬寧;馮士維;張燕峰;石磊;史冬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/00
• 分類號(hào): G01N25/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種多層導(dǎo)熱材料熱阻測(cè)量方法，其特征在于：應(yīng)用的裝置包括以下部分：

半導(dǎo)體器件A；?

測(cè)量系統(tǒng)B包括：采集板B1，用于采集半導(dǎo)體器件A兩端的電壓；恒流源B2，用于提供A的測(cè)試電流；恒流源B3，用于提供半導(dǎo)體器件A的加熱電流；計(jì)算機(jī)B4，用于控制采集板B1的開啟，以及恒流源B2、B3提供加熱電流和測(cè)試電流的通斷；?

多層導(dǎo)熱材料C；

具體操作步驟為：

(1)自上至下，依次將半導(dǎo)體器件A、多層導(dǎo)熱材料C固定于恒溫平臺(tái)D上；

(2)計(jì)算機(jī)B4控制恒流源B2對(duì)半導(dǎo)體器件A通入測(cè)試電流，調(diào)節(jié)恒溫平臺(tái)D的溫度，測(cè)量在不同溫度下半導(dǎo)體器件A兩端的電壓，擬合得到器件A的電壓-溫度系數(shù)；?

(3)從0時(shí)刻開始，計(jì)算機(jī)B4控制恒流源B3對(duì)半導(dǎo)體器件A通入加熱電流，經(jīng)時(shí)間t₁，待半導(dǎo)體器件A、多層導(dǎo)熱材料C、恒溫平臺(tái)D組成的系統(tǒng)的溫度保持穩(wěn)定后，停止對(duì)半導(dǎo)體器件A施加加熱電流，系統(tǒng)開始冷卻；

(4)計(jì)算機(jī)B4控制恒流源B2對(duì)半導(dǎo)體器件A通入測(cè)試電流，通過采集板B1采集測(cè)試半導(dǎo)體器件A的電壓，直至半導(dǎo)體器件A溫度等于恒溫平臺(tái)D的溫度；通過采集板B1采集這一溫度變化過程的半導(dǎo)體器件A兩端電壓，采集到的測(cè)量數(shù)據(jù)保存在計(jì)算機(jī)中，即可得到半導(dǎo)體器件A相對(duì)于恒溫平臺(tái)D的瞬態(tài)電壓冷卻響應(yīng)曲線；

(5)利用(2)測(cè)得的半導(dǎo)體器件A的電壓-溫度系數(shù)，將得到的半導(dǎo)體器件A瞬態(tài)電壓響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換為瞬態(tài)溫度冷卻響應(yīng)曲線；該曲線可以表述為半導(dǎo)體器件A、多層導(dǎo)熱材料C、恒溫平臺(tái)D組成的串聯(lián)熱阻、熱容共同作用的結(jié)果；該串聯(lián)熱阻、熱容用Foster串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模型表示；

(6)由于Foster熱阻、熱容網(wǎng)絡(luò)模型中的節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)熱容沒有明確的物理意義，利用結(jié)構(gòu)函數(shù)法，將Foster網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為Cauer網(wǎng)絡(luò)模型，將節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)熱容轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)點(diǎn)至地?zé)崛荩渲械臒嶙璞硎灸Ｐ椭姓鎸?shí)的熱阻；

(7)按照其階數(shù)將Cauer網(wǎng)絡(luò)模型的熱阻、熱容進(jìn)行累加，繪制積分式結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，為了更加明確地讀出熱阻構(gòu)成結(jié)果，對(duì)積分式結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線取微分，獲得微分式結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，半導(dǎo)體器件A、多層導(dǎo)熱材料C的熱阻即可根據(jù)譜線上的峰位的間距從曲線橫坐標(biāo)直接讀出；

(8)為了從中提取出多層導(dǎo)熱材料C的熱阻，需要有效剔除半導(dǎo)體器件A的熱阻，因此：

直接將半導(dǎo)體器件A固定至恒溫平臺(tái)D上；恒溫平臺(tái)D維持半導(dǎo)體器件A表面溫度恒定不變；

(9)計(jì)算機(jī)B4控制恒流源B2對(duì)半導(dǎo)體器件A通入測(cè)試電流，調(diào)節(jié)恒溫平臺(tái)D的溫度，測(cè)量在不同溫度下半導(dǎo)體器件A兩端的電壓，擬合得到半導(dǎo)體器件A的電壓-溫度系數(shù)；?

(10)從0時(shí)刻開始，計(jì)算機(jī)B4控制恒流源B3對(duì)半導(dǎo)體器件A通入加熱電流，經(jīng)時(shí)間t₁，待系統(tǒng)溫度保持穩(wěn)定后，停止對(duì)半導(dǎo)體器件A施加加熱電流，系統(tǒng)開始冷卻；

(11)計(jì)算機(jī)B4控制恒流源B2對(duì)半導(dǎo)體器件A通入測(cè)試電流，通過采集板B1采集測(cè)試半導(dǎo)體器件A的電壓，直至半導(dǎo)體器件A溫度等于恒溫平臺(tái)D的溫度；通過采集板B1采集這一溫度變化過程的半導(dǎo)體器件A兩端電壓，采集到的測(cè)量數(shù)據(jù)保存在計(jì)算機(jī)中，即可得到半導(dǎo)體器件A相對(duì)于恒溫平臺(tái)D的瞬態(tài)電壓響應(yīng)曲線；

(12)利用(2)測(cè)得的半導(dǎo)體器件A的電壓-溫度系數(shù)，將得到的半導(dǎo)體器件A瞬態(tài)電壓響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換為瞬態(tài)溫度響應(yīng)曲線；該曲線可以表述為半導(dǎo)體器件A、多層導(dǎo)熱材料C、恒溫平臺(tái)D組成的串聯(lián)熱阻、熱容共同作用的結(jié)果；該串聯(lián)熱阻、熱容可以用Foster串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模型表示；

(13)由于Foster熱阻、熱容網(wǎng)絡(luò)模型中的節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)熱容沒有明確的物理意義，利用結(jié)構(gòu)函數(shù)法，將Foster網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為Cauer網(wǎng)絡(luò)模型，將節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)熱容轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)點(diǎn)至地?zé)崛荩渲械臒嶙璞硎灸Ｐ椭姓鎸?shí)的熱阻；

(14)按其階數(shù)將Cauer網(wǎng)絡(luò)模型的熱阻、熱容進(jìn)行累加，繪制積分式結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，為了更加明確地讀出熱阻構(gòu)成結(jié)果，對(duì)積分式結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線取微分，獲得微分式結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，半導(dǎo)體器件A內(nèi)部的熱阻即可根據(jù)譜線上的峰位的間距從曲線橫坐標(biāo)直接讀出；

(15)比較(7)得到的半導(dǎo)體器件A、多層導(dǎo)熱材料C的熱阻微分式結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線和(14)得到的半導(dǎo)體器件A的熱阻微分式結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，剔除半導(dǎo)體器件A的熱阻，即可得到多層導(dǎo)熱材料C的熱阻，同時(shí)可根據(jù)譜線上的峰位的間距分別得到不同種類材料的熱阻。