[發明專利]半導體器件測溫系統、傳感器探頭的制備方法和封裝方法

在審

• 申請號: 202310468400.4
• 申請日: 2023-04-25
• 公開（公告）號: CN116539188A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 胡冉;馬楠;黃湛華;厲冰;許志鋒
• 申請（專利權）人: 深圳供電局有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G02B6/293;G01K1/08
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 陳小娜

本發明涉及一種半導體器件測溫系統、傳感器探頭的制備方法和封裝方法。該系統用于檢測半導體器件的溫度，包括：光源，用于發出光線；光譜儀，用于接收光譜信號；檢測光纖，檢測光纖的第一端設有反射鏡；檢測光纖至少部分熔接有傳感器探頭，傳感器探頭用于貼合半導體器件；以及薩格納克環，通過輸入光纖與光源連接，通過輸出光纖與光譜儀連接；薩格納克環還連接檢測光纖的第二端；使得光源發出的光經過薩格納克環后傳輸至檢測光纖，經反射鏡反射后經過薩格納克環得到光譜信號。半導體器件的溫度變化對光纖中的光線產生擾動，經過薩格納克環干涉的條紋發生移動，從而確定半導體器件的溫度。

技術領域

本發明涉及光纖技術領域，特別是涉及半導體器件測溫系統、傳感器探頭的制備方法和封裝方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，基于半導體器件的控制裝置不斷涌現。這類控制裝置通過在電路中增加半導體器件，利用半導體器件的物化特性實現控制。例如換流閥，作為交直流轉換的核心設備，內部可以通過IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)器件實現。此類裝置中，需要實時監控半導體器件的溫度。

傳統技術中，通過紅外攝像機對半導體器件表面進行拍照，形成半導體器件的熱成像圖。

然而，采用該方法必須拆開半導體器件的封裝，除去注入的硅膠，才能使紅外攝像機完成拍攝。但在實際環境下半導體器件是封裝完好的器件，紅外光成像法不能滿足實時監測的需求。

發明內容

基于此，有必要針對紅外攝像機不能實時檢測半導體器件溫度的問題，提供一種半導體器件測溫系統、傳感器探頭的制備方法和封裝方法。

第一方面，本申請提供一種半導體器件測溫系統，用于檢測半導體器件的溫度，該系統包括：光源，用于發出光線；光譜儀，用于接收光譜信號；檢測光纖，檢測光纖的第一端設有反射鏡；檢測光纖至少部分熔接有傳感器探頭，傳感器探頭貼合半導體器件；以及薩格納克環，通過輸入光纖與光源連接，通過輸出光纖與光譜儀連接；薩格納克環還連接檢測光纖的第二端；使得光源發出的光經過薩格納克環后傳輸至檢測光纖，經反射鏡反射后經過薩格納克環得到光譜信號。

在其中一個實施例中，薩格納克環包括：第一單模光纖；第二單模光纖；第一光纖耦合器，第一光纖耦合器的第一側通過輸入光纖與光源連接，第一光纖耦合器的第一側還通過輸出光纖與光譜儀連接，第一光纖耦合器的第二側連接第一單模光纖的第一端和第二單模光纖的第一端；用于將光源發出的光分為兩道相向傳輸的輸入光并分別輸入至第一單模光纖和第二單模光纖，還用于接收第一單模光纖和第二單模光纖的兩道輸出光并合為光譜信號傳輸至輸出光纖；以及第二光纖耦合器，第二光纖耦合器的第一側連接第一單模光纖的第二端和第二單模光纖的第二端，第二光纖耦合器的第二側連接檢測光纖的第二端；用于將兩道輸入光合并為一束并傳輸至檢測光纖，還用于將反射鏡反射的光分為兩道輸出光，并分別傳輸至第一單模光纖和第二單模光纖。

在其中一個實施例中，半導體器件是絕緣柵雙極型晶體管。

在其中一個實施例中，傳感器探頭與半導體器件共同封裝，使得傳感器探頭貼合于半導體器件。

在其中一個實施例中，傳感器探頭包括光子晶體光纖，光子晶體光纖的孔通過填充物填充，填充物包括熱膨脹材料。

在其中一個實施例中，熱膨脹材料包括聚二甲基硅氧烷。

第二方面，本申請還提供一種傳感器探頭的制備方法。該方法包括：

將光子晶體光纖穿過毛細管；光子晶體光纖在毛細管的第一端伸出的長度大于在毛細管的第二端伸出的長度；

在毛細管的兩端與光子晶體光纖的縫隙通過粘性材料密封；

在毛細管的第二端，去除光子晶體光纖，使得光子晶體光纖和毛細管齊平；

將填充物從毛細管的第二端注入至光子晶體光纖的孔中。