[實(shí)用新型]一種表面貼裝芯片及半導(dǎo)體功率器件結(jié)殼熱阻測(cè)量夾具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721635947.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN207571259U
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26
• 代理公司: 上海海頌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31258
• 代理人: 任益;邢黎華

本實(shí)用新型公開了一種表面貼裝芯片及半導(dǎo)體功率器件結(jié)殼熱阻測(cè)量夾具，包括上表面與待測(cè)器件緊密接觸的恒溫平臺(tái)，還包括設(shè)置在待測(cè)器件正上方用于將待測(cè)器件牢固夾持并固定到恒溫平臺(tái)上的夾持固定機(jī)構(gòu)，緊鄰恒溫平臺(tái)的一側(cè)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)待測(cè)器件與恒溫平臺(tái)之間的壓力并對(duì)壓力值進(jìn)行測(cè)量的壓力調(diào)節(jié)定位測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述夾持固定機(jī)構(gòu)一端與壓力調(diào)節(jié)定位測(cè)量機(jī)構(gòu)相連接。本實(shí)用新型結(jié)能夠克服封裝形式對(duì)測(cè)量熱阻的影響，通過夾持固定機(jī)構(gòu)和壓力調(diào)節(jié)定位測(cè)量機(jī)構(gòu)的共同作用，使得更多的待測(cè)器件穩(wěn)定固定在恒溫平臺(tái)，且待測(cè)器件與散熱器之間緊固力能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得測(cè)量更加合理、精確。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件熱阻測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種表面貼裝芯片及半導(dǎo)體功率器件結(jié)殼熱阻測(cè)量夾具。

背景技術(shù)

諸如晶體管、IGBT、IGCT、GTO等一類壓接型功率半導(dǎo)體器件，由于具有功率密度大、雙面散熱、易于串聯(lián)以及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)己逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)的高壓直流輸電(HVDC)、電力機(jī)車等高電壓、大功率應(yīng)用場(chǎng)合。

衡量半導(dǎo)體器件散熱性能重要標(biāo)準(zhǔn)的熱阻是半導(dǎo)體器件最重要的一種參數(shù)，器件的熱阻值反映了半導(dǎo)體器件功率密度的提升和結(jié)構(gòu)的緊湊化。對(duì)于半導(dǎo)體器件生產(chǎn)廠商而言，熱阻值的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)優(yōu)化封裝結(jié)構(gòu)、減小器件熱阻，以及指導(dǎo)用戶充分利用器件的各方面特性具有非常重要的意義。高壓大功率器件封裝形式的壓接型功率半導(dǎo)體器件內(nèi)部產(chǎn)生的熱量多，結(jié)構(gòu)緊湊，在保證器件的正常工作溫度的前提下，來準(zhǔn)確測(cè)量器件的熱阻值顯得尤為重要。

對(duì)半導(dǎo)體器件的熱阻測(cè)試方法是目前主要采用熱電偶的方法：測(cè)量器件的結(jié)溫、殼溫和功率，用Rth-jc＝(Tj-Tc)/P式計(jì)算器件的熱阻值。其中，半導(dǎo)體功率器件結(jié)溫Tj是用結(jié)壓降Vce與結(jié)溫Tj的關(guān)系間接得到的；在器件與散熱器的界面間放置熱電偶測(cè)量殼溫Tc，這種殼溫測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是誤差比較大。而器件殼溫測(cè)量的準(zhǔn)確性與熱電偶的位置、器件的緊固力、導(dǎo)熱硅脂和測(cè)試人員等因素都有關(guān)系，所以這種測(cè)試方法可重復(fù)性差。

針對(duì)傳統(tǒng)熱電偶法的不足，JEDEC51-14標(biāo)準(zhǔn)提出了瞬態(tài)雙界面法，在測(cè)量器件與散熱器的直接接觸面間敷設(shè)導(dǎo)熱硅脂，所得的瞬態(tài)熱阻抗曲線的分離點(diǎn)準(zhǔn)確反映出器件結(jié)到殼的熱阻值。該測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)需要提供一個(gè)熱絕緣的接觸塊，該接觸塊用來向被測(cè)器件提供一個(gè)恒定的壓力，保持器件的散熱面與恒溫平臺(tái)（散熱冷板）之間接觸緊密，在測(cè)量中才能夠保持器件的散熱均勻，恒定殼溫。但是由于功率器件可采用的封裝形式較多，如TO-220封裝、TO-253封裝、TO-3封裝等，結(jié)合圖4至圖6所示，針對(duì)TO-220和TO-3這種外殼框架帶有孔洞形式的封裝，可以通過螺絲穿過框架上的孔洞，將被測(cè)器件的散熱面與散熱冷板緊密接觸，保持散熱面的殼溫穩(wěn)定；而針對(duì)外殼框架無孔洞的封裝設(shè)計(jì)，如TO-253這樣的表面貼裝元件，無法采用螺絲固定的方式，因此對(duì)器件的固定方式并無相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。另外，JEDEC51-14標(biāo)準(zhǔn)中僅規(guī)定了，在器件和散熱器之間緊固力大小為10N/cm²比較合適，緊固力因過大的壓力會(huì)導(dǎo)致兩條瞬態(tài)熱阻抗曲線的分離不明顯，很難得到準(zhǔn)確的結(jié)到殼熱阻值，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

專利號(hào)為CN105911447A的中國(guó)專利提供了一種針對(duì)壓接型IGBT的熱阻測(cè)試夾具，該專利提供一種三個(gè)基板的雙面夾具裝置，緊固力達(dá)到1.2KN/cm²，但是其主要用于大功率壓接型器件，且緊固力無法進(jìn)行調(diào)節(jié)，無法滿足小功率、小尺寸半導(dǎo)體器件的熱阻值測(cè)量要求。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是提供了一種表面貼裝芯片及半導(dǎo)體功率器件結(jié)殼熱阻測(cè)量夾具，以解決待測(cè)器件無法穩(wěn)定固定在恒溫平臺(tái)而影響測(cè)試結(jié)果以及待測(cè)器件與散熱器之間緊固力無法進(jìn)行調(diào)節(jié)的問題，滿足于更多型號(hào)待測(cè)器件的熱阻測(cè)量。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下。