JESD51-14标准翻译(修改版)

一维传热路径下半导体器件结壳热阻瞬态双界面测试法目录1.范围..................................................................................................................................52.参考标准..........................................................................................................................53.专业名词及定义..............................................................................................................54.结壳热阻测试（测试方法）..........................................................................................64.1瞬态冷却曲线测试（热阻抗ZJC）.............................................................................64.1.1结温测试.....................................................64.1.2瞬态冷却曲线的记录...........................................64.1.3偏移校正.....................................................74.1.4ZθJC曲线.....................................................84.1.5备注.........................................................84.2热瞬态测试界面法步骤...............................................................................................94.2.1测试原理.....................................................94.2.2控温热沉.....................................................94.2.3干接触ZθJC曲线的测量........................................104.2.4加导热胶或油脂的ZθJC曲线测量................................104.2.5两ZθJC曲线达到稳态后的最小差值..............................104.2.6备注........................................................115热瞬态测试界面法的计算............................................................................................115.1初步评估.....................................................................................................................115.2方法1:以ZΘjc曲线分离点计算θJC............................................................................125.2.1确定分离点..................................................125.2.2怎样选择ε值...............................................145.2.3评估的详细步骤..............................................155.3方法2：结构函数法..................................................................................................165.3.1初步评估....................................................165.3.2评估的详细步骤..............................................176信息报告........................................................................................................................187参考文献........................................................................................................................197.1附件A时间常数谱和积分结构函数的定义............................................................197.2附件B从Zth函数获得时间常数谱........................................................................267.3附件CFOSTER与CAUERRC网络模型之间的转换..............................................29前言本文已在JEDECJC-15关于热性能的会议上作了充分准备。旨在详细规定从半导体的热耗散结到封装外壳表面的一维传热路径下，半导体器件结壳热阻JCR（JC）的可重复性测量方法。一维传热也就是说，热流方向是直线的。但是很明显实际上垂直方向的热扩散是三维传热的。结壳热阻是半导体器件最重要的热性能参数之一。将半导体器件的表面与高性能的热沉相接触，结壳热阻说明了器件在最理想的冷却条件下热性能的极限。JCR应在器件的数据手册中给出。JCR值越小热性能越好。半导体器件结壳热阻JCR（JC）传统的定义是：将器件表面与水冷铜热沉相接触，直接测量结与壳的温度差，如MIL-883标准[N1]所述。壳温需用热电偶测量，很容易产生误差，测量的结果不具有可重复测量性。原因之一是器件的壳温分布不均匀，热电偶只测得与它相接触位置的壳温，这一点很可能不是壳温的最大值。另外一个原因是读取的壳温值偏低，热电偶不能充分与热沉绝热，热电偶测量点的热量会被热电偶引线和热沉导走。考虑到固定器件与热沉的压力会使分层不明显，可能引起更多的问题。还有一个系统误差是热沉中热电偶钻孔的影响。对于较小的器件，这一影响更明显。本文详细说明了半导体器件结壳热阻JCR（JC）的测量方法，而且不需要用热电偶测量壳温。这种方法大大提高了JCR测量的可重复性，同时保证了企业间测量方法的一致性和数据的可比性。本文是半导体器件热性能JESD51系列标准[N2]的补充，应与JEDEDJESD51-1中描述的电学法一同使用。介绍结壳热阻JC是衡量半导体器件从芯片表面到封装表面的热扩散能力的参量，其中封装表面与热沉相接触。JESD51-1将之定义为当半导体器件外壳与热沉良好接触以使其表面温度变化最小时，热源到离芯片峰值区最近的外壳表面的热阻。MIL833标准中给出的传统热电偶测量方法要求确定结温Tj，壳温Tc以及热耗散功率PH，并且器件外壳与热沉良好接触。结壳热阻采用下式计算：HCJJCPTT（1）式（1）中JC指的是稳态热阻，因为它是在稳态条件下得到的，并且它取决于热流路径上的结壳温度差。该测量方法的难点在于外壳与热沉紧密接触时，很难用热电偶精确测量封装体的壳温。因此不同的测量设备可能会得到不同的JC值。与其相反，本文描述的方法在热沉表面采用不同的冷却条件，是仅基于结温的瞬态测试。它无需知道壳温Tc，从而消除了Tc引入的误差。该方法仅仅取决于结温的测量。为保证与热沉良好的热接触也无需很大的压力。瞬态双界面（TDI）测试原理和过程t＝0时给半导体器件施加恒定功率PH，同时外壳与热沉良好接触，器件的热阻抗()JCZt定义如下：(2)即：热阻抗等于结温()JTt随时间的变化量除以热耗散功率。即使外壳的冷却条件改变，对热阻抗也没有影响，除非与热沉接触的外壳开始升温。每次测量若接触热阻不同得到的稳态总热阻也不同，因此不同测量下的热阻抗曲线将从外壳表面接触热阻的贡献点开始分离。瞬态测试法中，接触热阻不同的两次热阻抗测量可确定与热沉接触的外壳表面。两次测量中分离点处的热阻定义为JCR（JC）。1.范围本文详细说明了从半导体的热耗散结到封装外壳表面的一维传热路径下，将半导体器件外壳表面与外部理想热沉相接触，结壳热阻JCR（JC）的测量方法（这里指瞬态双界面法）。本文中测量的热阻是JCxR（JCx），x表示封装外壳的散热面，通常为上表面（x=top）或下表面（x=bot）。2.参考标准以下的标准文件在本文中以参考文献的形式出现，组成了本标准的条规。对于注明日期的参考文献，不采用任何补充版或修订版。不过，人们希望参与本标准协议的成员能够研究并采用参考标准的最近版本。对于未注明日期的参考文献，采用最新的版本。[N1]MIL-STD-883E,METHOD1012.1,ThermalCharacteristicsofIntegratedCircuits,4November1980[N2]JESD51,MethodologyfortheThermalMeasurementofComponentPackages(SingleSemiconductorDevices).Thisistheoverviewdocumentforthisseriesofspecifications.[N3]JESD51-1,IntegratedCircuitThermalMeasurementMethod-ElectricalTestMethod[N4]JESD51-4,ThermalTestChipGuideline(WireBondTypeChip)[N5]JESD51-12,GuidelinesforReportingandUsingElectronicPackageThermalInformation[N6]SEMITestMethod#G43-87,TestMethod,Junction-to-CaseThermalResistanceMeasurementsofMouldedPlasticPackages[N7]JESD51-13,Glossaryofthermalmeasurementtermsanddefinitions3.专业名词及定义本标准中的专业名词及定义采用[N7]JESD51-13。其他的专业名词及定义已在前文中给出。4.结壳热阻测试（测试方法）4.1瞬态冷却曲线测试（热阻抗ZJC）4.1.1结温测试按照JESD51-1描述的方法测量待测器件（DUT）结温（TJ）,去掉加热功率PH后采集JCZ曲线（冷却曲线）。测试中温度敏感参数（TSP）不会受到加热电压和加热电流的