[发明专利]一种玻封表贴二极管稳态热阻测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻封表贴二极管稳态热阻测试夹具和测试方法，属于半导体器件封装测试领域。

背景技术

二极管有多种类型，其中玻封表贴二极管由于散热较好，电流承载能力强，体积小，电装方便正成为发展方向，其结构示意图参见图2。由于玻封表贴二极管芯片面积小、功率又比较大，其热可靠性的考核显得尤为重要，而热阻就是专门表征热可靠性的指标。一般利用瞬态热阻测试来筛选玻封表贴二极管的封装质量，利用结到环境的热阻来表征其在常温静止空气当中的热可靠性，而利用结到端头的稳态热阻来表征器件本身的热特性。目前，玻封表贴二极管的瞬态热阻以及结到环境的热阻容易测量(比如常将二极管焊接在PCB上然后放置在静止空气箱中测试结到环境的热阻；测量瞬态热阻时，因为时间在10秒左右器件还未散热，所以可以利用二极管插座就可以实现快速测试)，而结到端头的稳态热阻测试难以实现。

玻封表贴二极管结到端头的稳态热阻是指二极管结到两个直接与芯片粘接的外端头(也是二极管的电极)的温差与功耗之比。公式表达为：

R_θjR＝(T_J-T_R)/P_H (1)

其中，T_J是玻封表贴二极管的结温，T_R是指端头温度，单位均为℃；P_H为施加在玻封表贴二极管上的使玻封表贴二极管发热的功率，单位为W；R_θjR为稳态热阻，单位为℃/W。

根据电学法的原理：

在毫安级别的小电流下，玻封表贴二极管结温的变化与二极管两端电压的变化成正比，所以有如下公式：

T_J＝T_a+ΔT_J (2)

ΔT_J＝K*ΔV_F(3)

也即T_J＝T_a+K*ΔV_F，此处T_a是初始结温。如果将器件安装在恒温台上，初始结温和初始端头温度相等，这样

R_θjR＝(T_J-T_R)/P_H＝(T_a+ΔT_J-T_R)/P_H＝ΔT_J/P_H＝K*ΔV_F/P_H

对于普通二极管，一般使用热阻测试仪和控温散热器测量二极管结到端头的稳态热阻，过程如下：首先测量二极管的温度敏感参数K，然后将被测二极管安装在控温散热器的恒温台上，用带绝热头的气压杆施加一定的压力顶紧。对二极管施加一个恒定的加热功率，加热一段时间后，切换到测试模式得到一条降温曲线，带入温度敏感参数K通过软件换算可以得到一条热阻随时间的变化曲线。第一次在被测样品和恒温台之间不涂附导热硅脂，第二次在被测样品和恒温台之间涂附导热硅脂会得到两条热阻随时间的变化曲线，然后利用两条热阻随时间的变化曲线分离点可以精确地计算结到端头的稳态热阻。

采用以上方法测试玻封表贴二极管热阻时，必须将玻封表贴二极管安装在恒温台上，然后通电测量。但由于玻封表贴二极管两端是电极，而恒温台是铜制的，直接将玻封表贴二极管放置在恒温台上测量会使玻封表贴二极管短路。同时，玻封表贴二极管的电极也无法便捷地实现和热阻测试仪相连，采用焊接导线的方式需要对每只待测玻封表贴二极管进行焊接，效率低且易损坏待测玻封表贴二极管。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种玻封表贴二极管稳态热阻测试夹具和测试方法，利用该夹具通过热阻测试仪和控温散热器测试玻封表贴二极管的稳态热阻，防止了热阻测试仪及热阻测试过程对玻封表贴二极管的损坏。

本发明的技术方案是：一种玻封表贴二极管稳态热阻测试夹具，包括 两个电极插槽、绝缘绝热平板和绝缘导热平板；两个电极插槽贯穿安装在绝缘绝热平板上，用于连接待测玻封表贴二极管的两个电极；绝缘导热平板用于与绝缘绝热平板配合夹持待测玻封表贴二极管。

所述绝缘绝热平板由双层PCB板制成。

所述绝缘导热平板为表面涂覆二氧化硅薄膜的单晶硅片，其中二氧化硅薄膜的厚度为1微米，单晶硅片厚度为400微米。

所述导线为耐80℃的高温导线。