1.引言
熱阻" title="熱阻">熱阻可以反映芯片,、焊接層和管殼的燒結(jié)或粘結(jié)等質(zhì)量問(wèn)題,，熱阻特性對(duì)晶體管" title="晶體管">晶體管的可靠性有著至關(guān)重要的影響。利用晶體管ΔVbe參數(shù)與熱阻在一定條件下滿(mǎn)足某種數(shù)學(xué)關(guān)系式,，通過(guò)測(cè)量" title="測(cè)量">測(cè)量晶體管ΔVbe參數(shù)間接地測(cè)試熱阻參數(shù)，具有測(cè)量效率高,、成本低,、對(duì)器件無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn)，但是晶體管熱特性具有復(fù)雜,、敏感及不穩(wěn)定的特點(diǎn),。要達(dá)到實(shí)用需要的測(cè)量精度有較大的難度，目前,，國(guó)外已研制出原理性的熱阻測(cè)試系統(tǒng),。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)迫切需要性?xún)r(jià)比較高的晶體管測(cè)試篩選設(shè)備。
本系統(tǒng)能對(duì)功率雙極型晶體管 (NPN 和 PNP 型) 測(cè)量瞬態(tài)熱阻和穩(wěn)態(tài)熱阻,，還能測(cè)試二極管和發(fā)光管熱阻,。通過(guò)加載測(cè)試條件到測(cè)試系統(tǒng),，根據(jù)晶體管的熱阻特性反映的溫度變化，在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示測(cè)量數(shù)據(jù),，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行快速篩選,。系統(tǒng)具有接觸檢測(cè)和震蕩探測(cè)功能，以防止接觸不良和震蕩造成的溫度測(cè)量錯(cuò)誤,，系統(tǒng)還具有防雪崩的自我保護(hù)電路,，可用作測(cè)量安全工作區(qū)SOA (safe operating area)，以提高了測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性,。
2.熱阻測(cè)試技術(shù)
晶體管的熱阻一般由芯片熱阻,、芯片管座接觸熱阻和管殼熱阻組成。生產(chǎn)中與芯片燒結(jié)有關(guān)的芯片管座接觸熱阻最難以控制,，燒結(jié)不好,，會(huì)使管座芯片熱阻大大增加，使用中會(huì)由于結(jié)溫過(guò)高而導(dǎo)致器件失效,。
晶體管在脈沖工作狀態(tài)下的熱阻為結(jié)溫升值與耗散脈沖功率幅值之比,。對(duì)功率晶體管通常以殼溫作為溫度參考點(diǎn)，其表達(dá)式為：θjc=(Tj-Tc)/P,，其中Tj為芯片結(jié)溫,，Tc為殼溫，P為脈沖功率,。熱阻測(cè)量歸結(jié)為對(duì)脈沖功耗P,、Tc殼溫及結(jié)溫Tj的測(cè)量，顯然晶體管的結(jié)溫Tj無(wú)法進(jìn)行直接測(cè)量,。為此,，利用發(fā)射結(jié)的正向壓降Vbe與結(jié)溫Tj在一定的范圍內(nèi)有很好的線性關(guān)系：ΔVbe =M·ΔTj，其中M為溫敏參數(shù),，這一關(guān)系被用作測(cè)量晶體管器件熱阻的物理基礎(chǔ),，而測(cè)量ΔVbe需要設(shè)定以下幾個(gè)主要參數(shù)，它們分別是Vcb（C,，B極間電壓）,；Ie（加載電流）；Im (感應(yīng)電流),；Pt（功率時(shí)間）,；Dt（延遲時(shí)間）；upper limit(上限),；lower limit(下限),。由于各個(gè)生產(chǎn)廠家在工藝上的一些差別，有時(shí)雖為同一型號(hào)的管子,，但屬于不同廠家的產(chǎn)品,，施加的脈沖功率,、測(cè)試時(shí)間及選擇的溫敏參數(shù)都有所不同。
3.測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)架
熱阻測(cè)試系統(tǒng)的基本構(gòu)架是計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件控制精密模擬和數(shù)字電路,，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)器件的條件施加→結(jié)果采樣→篩選→計(jì)算→比較→判別等一系列程序控制,，完成對(duì)被測(cè)器件電參數(shù)的自動(dòng)測(cè)試，每次測(cè)試的全過(guò)程小于0.2秒,。系統(tǒng)主要有模擬多路板,、數(shù)字多路板、ADC板,、Im 板,、Ie板和Vcb板組成，如圖1所示,。
圖1熱阻測(cè)試系統(tǒng)的基本構(gòu)架
4.Δvbe測(cè)試流程圖
ΔVbe是晶體管的一個(gè)重要參數(shù),，它與晶體管的熱阻有一個(gè)定量的線性關(guān)系，它反映了晶體管的功耗能力,，對(duì)晶體管的封裝工藝及失效分析有著重要的指導(dǎo)意義,，對(duì)ΔVbe測(cè)試流程如下圖2所示。
圖2 Δvbe測(cè)試系統(tǒng)流程圖
5.軟件功能實(shí)現(xiàn)模塊
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)則是使用visual C++語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言二者相結(jié)合完成的,，軟件功能實(shí)現(xiàn)模塊有：
1,、戶(hù)管理模塊，程序運(yùn)行時(shí)需要確定用戶(hù)的身份,，用戶(hù)類(lèi)型有操作員,、維護(hù)員、工程師,、系統(tǒng)管理員,。操作員權(quán)限是運(yùn)行測(cè)試程序；維護(hù)員權(quán)限是測(cè)試儀器的自檢和校準(zhǔn),；工程師權(quán)限是編輯測(cè)試程序,；系統(tǒng)管理員具有全部權(quán)限。
2,、編輯模塊,，用于器件選擇、分類(lèi)設(shè)置,、調(diào)試、建立測(cè)試程序,，初始測(cè)試程序的界面如圖3所示：
圖3 初始測(cè)試程序界面
3,、運(yùn)行模塊，根據(jù)用戶(hù)的參數(shù)設(shè)置,，對(duì)器件進(jìn)行測(cè)試,，并將測(cè)試結(jié)果和數(shù)據(jù)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上,。
4、其它模塊,，有系統(tǒng)工具,、篩選模塊、打印模塊等,。系統(tǒng)工具,，具有自檢校準(zhǔn)儀器，用于對(duì)熱阻測(cè)試系統(tǒng)的自檢,、校準(zhǔn),、磁場(chǎng)測(cè)試；篩選模塊,，可根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的篩選條件,，對(duì)器件進(jìn)行不同測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果發(fā)送到篩選機(jī),；打印模塊,，可根據(jù)預(yù)先設(shè)置，將測(cè)試結(jié)果和數(shù)據(jù)以相應(yīng)格式打印,，供分析和存檔,。