小封裝二極管的熱阻測(cè)試研究

溫文輝+羅洪慶

摘 要 本文主要對(duì)封裝外形SOD-323小電流整流二極管進(jìn)行研究，對(duì)結(jié)溫環(huán)境和結(jié)溫引線的熱阻測(cè)試方法進(jìn)行介紹。測(cè)量不同溫度下被測(cè)樣品和小尺寸二極管芯片焊接在引線端部的熱敏電壓，使小封裝器件的引線溫度和二極管本身的結(jié)溫測(cè)量的精度有了很大的提高。

關(guān)鍵詞 小封裝；二極管；熱阻測(cè)量

中圖分類號(hào) TN31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）08-0038-02

進(jìn)行小封裝后的二極管一般由多層的材料所組成，當(dāng)其內(nèi)部產(chǎn)生了足夠的熱量之后，熱量就能夠通過芯片、焊料、熱沉等部分傳輸、擴(kuò)散到外部，當(dāng)器件的功率保持不變時(shí)，就能夠逐漸建立起穩(wěn)態(tài)的溫升。當(dāng)器件的熱量在同一種類的材料上進(jìn)行傳輸時(shí)，屬于無熱阻的接觸，能否將熱量充滿整個(gè)材料，僅僅只是時(shí)間的問題。

1 方案實(shí)施前準(zhǔn)備

通常在測(cè)試半導(dǎo)體器件熱特性中，會(huì)將和熱響應(yīng)相關(guān)的電學(xué)量、物理量做類比，熱流—電流，溫差—電壓，熱容—電容，熱阻—電阻。類比之后估算結(jié)溫，運(yùn)用電學(xué)量的簡(jiǎn)便方法進(jìn)行估算。

達(dá)到熱平衡時(shí)直流狀態(tài)下的結(jié)溫為：

小電流整流二極管進(jìn)行研究，測(cè)量不同溫度下被測(cè)樣品和小尺寸二極管芯片焊接在引線端部的熱敏電壓，使小封裝器件的引線溫度和二極管本身的結(jié)溫測(cè)量的精度有了很大的提高。

2 測(cè)試計(jì)劃及實(shí)施具體方案

在小封裝器件的條件下，PCB是PCB測(cè)試板構(gòu)成的主要散熱途徑，通過器件連著的焊盤完成器件自身的散熱，其焊盤的面積大小則由器件和其使用條件來決定。在相關(guān)的各個(gè)專業(yè)書籍當(dāng)中，對(duì)表面貼裝器件的焊盤位

該測(cè)試有專用儀器TRR8000，測(cè)試將會(huì)對(duì)被測(cè)試的器件進(jìn)行加熱，封裝和安裝條件對(duì)加熱時(shí)間有一定的要求，所以應(yīng)配一塊拓展電源板，并且手動(dòng)控制加熱電流，加熱完成應(yīng)同時(shí)進(jìn)行熱敏電壓測(cè)試。

3 熱敏電壓及加熱功率的測(cè)試

3.1 熱敏電壓測(cè)試

對(duì)熱敏電壓進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)該分別在內(nèi)外兩種不同的狀態(tài)之下進(jìn)行加熱和測(cè)試，內(nèi)加熱就是通過PU結(jié)進(jìn)行直接的加熱，3min以后，手動(dòng)停止加熱，再觸發(fā)測(cè)試熱敏芯片。所謂進(jìn)行外加熱，就是指提高環(huán)境溫度將整個(gè)器件加熱。在外加熱條件下，對(duì)熱敏電壓進(jìn)行測(cè)試，首先應(yīng)該將測(cè)試板置于溫控加熱箱之中，再將連線拉出，待加熱箱加熱至指定的溫度，器件的結(jié)溫和環(huán)境的溫度相同時(shí)，穩(wěn)定10min后進(jìn)行測(cè)試，即熱敏校準(zhǔn)測(cè)試。

無論是內(nèi)加熱還是外加熱當(dāng)結(jié)溫相等時(shí)，熱敏電壓也相等，當(dāng)結(jié)溫不相等時(shí)，熱敏電壓也就會(huì)不相同。

3.2 加熱功率測(cè)試

對(duì)樣品用以不同的電流進(jìn)行加熱，達(dá)到規(guī)定時(shí)間以后，將VF測(cè)試功能立即開啟，便可視為一次測(cè)試完成。進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果是VF的電流和進(jìn)行加熱的電流是基本相同的，熱功率（HP）可由TI乘以PV得出。

4 熱阻、結(jié)溫的計(jì)算和討論

根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)可以將樣品與規(guī)定的而溫度和電流之下的引線熱阻溫度進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)0.6A電流通過時(shí)，樣品的結(jié)溫應(yīng)在133℃～145℃之間。在此處，我們做一個(gè)假設(shè)，若最高工作結(jié)溫為150℃，則室溫狀態(tài)下能夠進(jìn)行使用的最大電流應(yīng)為。與此同時(shí)，最高結(jié)溫是124℃，相對(duì)應(yīng)的溫度應(yīng)該是23℃左右，如果將環(huán)境中的溫度提高至50℃上下，其結(jié)溫就會(huì)在一定程度上升高，最高可能會(huì)達(dá)到150℃左右。所以在這里可以確定，50℃左右的環(huán)境溫度，也就是電流為0.5A時(shí)開始進(jìn)行電流降額時(shí)所需的溫度。與此同時(shí)，其溫度對(duì)應(yīng)于降額曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。并且，樣品的負(fù)極引線溫度始終不能夠降低至溫度低于正極，電流從0.1A逐步增加至0.6A，隨之，其結(jié)溫于42℃增長(zhǎng)到133℃上下，其中正、負(fù)引線溫差也能夠從1℃逐漸增加為8℃。以上各種情況都已經(jīng)足夠證明，散熱效果會(huì)受散熱路徑的長(zhǎng)度影響。

5 結(jié)論

以上內(nèi)容，測(cè)試所采用的方式非常適用于表面貼裝器件來進(jìn)行器件熱阻的測(cè)試的。這一項(xiàng)的測(cè)試的準(zhǔn)確度，是以熱敏電壓和校準(zhǔn)溫度為基礎(chǔ)的，熱敏電壓和校準(zhǔn)溫度的精度越高，該測(cè)試的準(zhǔn)確度就會(huì)隨之更高。這是在被測(cè)量的對(duì)象在很少能夠出現(xiàn)有干擾的情況之下，能夠?qū)?duì)器件引線溫度進(jìn)行更加準(zhǔn)確測(cè)量的方式，是該測(cè)量方法一個(gè)顯著特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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