电装公布JEDEC封装热阻检测方法的评估结果

电装对JEDEC规定的功率半导体器件封装的热阻检测方法进行了评估，并在“Mentor Forum 2013 for T3Ster User”（明导日本公司于2013年5月24日在东京举办）上公布了评估结果。半导体封装的热阻是计算电子热设计中的重要指标——“半导体元件接点温度TJ”时的必需数据，半导体元件接点温度TJ在电子热设计中是重要指标。

登台发表演讲的是筱田卓也（电子技术2部技术策划室技术策划1科科长）（图1）。筱田也参加了1年前的“T3Ster User Forum Japan”，就TJ余量发表了演讲。在一年前那次演讲的最后，筱田介绍了一种计算TJ的方法，那就是JEDEC规定的半导体封装热阻检测方法“JESD51-14 TDI（Transient Dual Interface）法”（以下称TDI法）。

TDI法的特点是不用测量封装（外壳）表面的温度，便可测量元件接点与封装底面之间的热阻θjc。由于不用测量封装表面的温度，因此可避免热电偶影响导致的测量误差。TDI法在封装和冷板间的接触界面不同的条件下测量接触部分的瞬变温度，不同测量条件下得到的瞬态热阻或结构函数的分界处就是θjc（图2）。


图1：发表演讲的筱田卓也（右端）明导日本公司拍摄。 （点击放大）

图2：TDI法的概要电装的幻灯片。 （点击放大）

TDI法是合理的

电装通过将TDI法与另外两种方法比较，评估了TDI法的合理性。另外两种方法之一是，使用明导（Mentro Graphics）的非接触式热阻热容量测试仪“T3Ster”测出结构函数，再由此算出θjc。根据结构函数的拐点（转折点）求出θjc的范围。另一种方法是根据理论热容量来计算θjc。

在此次演讲中，筱田介绍了利用TDI法、利用结构函数拐点的方法及基于理论热容量的方法这三种方法求出的TO-263封装功率MO FET的θjc结果（图3）。TDI法算出的θjc为0.54K/W，基于结构函数拐点的方法算出的θjc在0.53～0.68K/W范围内，基于理论热容量的方法算出的θjc为0.63KW。结果表明，TDI法是合理的。

除了利用这三种方法计算出的θjc值外，筱田还公布了半导体厂商提供的θjc值。由于厂商的数据中记有余量或热电偶误差，因此θjc高达0.86K/W。通过调整热阻测试方法，有可能开发出令组件厂商和半导体厂商都满意的高品质产品。

空调对测试的影响很大

在此次演讲的后半部分，筱田介绍了实施TDI法的外部环境要求。他介绍说，虽然JEDEC标准中没有注明，但在实际测试时对一些环境因素必须要确认。其中，要特别注意的项目（图4）有：导热性润滑油或油的种类、铜冷却板的重复性误差、散热（设置防风箱）、空调对流（设置防风箱）、冷却水的温度（温度特性）。


图3：比较利用多种方法算出的θjc电装的幻灯片。 （点击放大）

图4：调查JEDEC标准中没有注明的项目电装的幻灯片。 （点击放大）

此次调查了其中三项对测试的影响，具体结论为：（1）铜冷却板的重复性误差小，在导热方面没有问题；（2）空调对流的影响很大，应该设置防风箱；（3）散热的影响小，不需要采取相应措施。今后还将调查冷却水温度和润滑油对检测的影响。（记者：小岛 郁太郎，Tech-On！）