固态器件结温监测检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-08-27  

固态器件结温监测检测是评估器件热管理性能的关键技术,涉及结温测量精度、热阻特性、温度循环稳定性等核心参数。检测涵盖稳态与瞬态热行为分析、不同工况下结温分布特征及失效临界温度判定,为器件可靠性设计和应用提供数据支撑。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

结温测量精度:评估检测系统对固态器件结温的测量准确性,参数包括绝对误差≤±0.5℃,重复性误差≤±0.2℃。

热阻测试:测量器件PN结到环境或指定参考面的热阻值,参数涉及稳态热阻RθJA(℃/W)、瞬态热阻ZθJC(℃/W)。

温度循环后结温变化:在-40℃~150℃温度循环(100次)后,检测结温漂移量,参数要求漂移≤±2℃。

稳态热阻一致性:同一批次器件在相同功耗下的结温差异,参数规定最大偏差≤±1℃。

瞬态热阻响应时间:器件从功耗突变到结温达到稳定值的90%所需时间,参数要求响应时间≤10ms。

不同负载下的结温分布:在50%、75%、100%额定功耗下,测量器件表面温度分布均匀性,参数规定热点温差≤3℃。

高温老化后的结温漂移:经1000小时125℃高温老化后,结温相对于初始值的漂移量,参数限制漂移≤±1.5℃。

环境温度对结温的影响:环境温度从25℃升至85℃时,结温随环境温度的变化率,参数要求变化率≤0.8℃/℃。

结温与功耗的相关性:建立功耗(0~5W)与结温的线性关系模型,参数规定相关系数R²≥0.99。

失效模式下的结温临界值:器件进入不可逆失效前的最高结温,参数明确临界温度≥175℃(针对硅基器件)。

检测范围

功率二极管:包括整流二极管、齐纳二极管,用于电源模块中的整流与稳压。

IGBT模块:绝缘栅双极晶体管模块,应用于变频器、电动汽车驱动系统。

LED芯片:发光二极管芯片,涉及照明、显示设备的热管理。

传感器封装:温度传感器、压力传感器的封装体,需监测内部芯片结温。

汽车电子控制器:ECU、BMS等控制单元中的固态器件,需满足车规级温度要求。

光伏逆变器模块:太阳能发电系统中的功率转换模块,涉及高频开关器件结温监测。

CPU散热组件:中央处理器配套的散热片、热管等,影响芯片结温控制。

射频功率器件:用于通信基站、雷达系统的高频功率放大器件。

储能电池管理系统中的温度监测模块:BMS中用于电池温度检测的固态传感器。

航空电子固态器件:飞机航电系统中的微处理器、存储器等关键器件。

检测标准

ASTMD790-2017:采用弯曲法测试半导体器件的热机械性能,间接评估结温相关参数。

ISO18933:2016:半导体器件热特性测试方法,规定结温测量的基本要求和程序。

GB/T4937-2018:半导体器件分立器件试验方法,包含结温测量的具体技术规范。

GB/T12967.3-2008:电子陶瓷材料性能测试方法热膨胀系数的测定,用于评估封装材料热膨胀对结温的影响。

JEDECJESD51-1:2018:半导体器件热测试方法总则,规定结温测量的标准环境和设备要求。

MIL-STD-883H-2020:微电路试验方法,包含温度循环和热冲击测试以验证结温稳定性。

IEC61249-2-21:2013:电子材料试验方法第2-21部分:热性能测试,涉及热阻和热导率测量。

GB/T31357-2014:半导体器件结温测量方法,明确稳态与瞬态结温测量的具体步骤。

ASTME1461-2013:使用激光闪射法测量材料的热扩散率和热导率,用于计算结温相关的热阻参数。

JESD22-A104F-2020:半导体器件温度循环试验,通过循环测试评估结温变化的长期可靠性。

检测仪器

红外热像仪:通过非接触方式采集器件表面温度分布图像,功能包括高分辨率(≥320×240像素)成像,可检测微小区域(≤1mm²)的温度变化,用于结温分布的快速评估。

热电偶阵列:由多个微型热电偶(直径≤0.1mm)组成的阵列式传感器,功能为同步采集器件不同位置的温度数据,支持稳态与瞬态温度测量,适用于结温空间分布的高精度监测。

激光闪射仪:利用激光脉冲加热样品表面,通过红外探测器测量背面温度响应,功能为测试材料的热扩散率(范围1×10⁻⁷~100mm²/s)和热导率(范围0.1~200W/(m·K)),用于计算封装材料的热阻参数。

微热阻测试仪:采用恒流源加热和电压测量原理,功能为测量低阻热界面材料(热阻≤0.1℃·cm²/W)的热阻值,支持微小焊点(尺寸≤0.5mm×0.5mm)的结温-热阻关联测试。

温循试验箱:具备宽温度范围(-65℃~200℃)和高升降温速率(≥10℃/min)的环境试验设备,功能为模拟温度循环工况,监测器件在不同循环次数下的结温漂移和热疲劳特性。

高精度数据采集系统:配备多通道同步采样模块(采样率≥100kHz),功能为实时记录结温、功耗、环境温度等多参数数据,支持长时间(≥1000小时)连续监测。

半导体参数分析仪:集成IV曲线测量与温度控制功能,功能为通过电参数(如正向电压、漏电流)反推结温,适用于小信号器件的非破坏性结温测量。

热机械分析仪:采用热膨胀法测量材料的热膨胀系数(范围-150~1000℃),功能为评估封装材料与芯片的热膨胀失配对结温应力的影响,支持热可靠性分析。

红外显微镜:配备高灵敏度红外探测器(噪声等效温差≤0.1℃),功能为对微小器件(尺寸≤500μm)进行局部结温成像,分辨率可达5μm,用于微纳尺度结温分布研究。

热阻测试系统:基于电学法(如3ω法)测量稳态与瞬态热阻,功能为覆盖不同功率等级器件(≤100W)的热阻测试,支持自定义测试条件(如环境温度、负载电流)。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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