Методы и устройства измерения теплоэлектрических параметров полупроводниковых изделий с применением импульсной модуляции электрической мощности

• Автор: Юдин, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 182 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Анализ методов и средств измерения теплоэлектрических параметров полупроводниковых изделий

1.1 Тепловые модели и тепловые параметры полупроводниковых изделий

1.1.1 Методы приближенного анализа тепловых процессов в полупроводниковых изделиях

1.1.2 Линейные тепловые модели

1.1.3 Распределенные теплоэлектрические модели

1.2 Измерения теплоэлектрических параметров дискретных полупроводниковых изделий

1.2.1 Общие принципы измерения теплоэлектрических параметров полупроводниковых изделий

1.2.2 Прямые и бесконтактные методы измерения температуры

1.2.3 Косвенные методы измерения тепловых параметров по электрическому температурочувствительному параметру
1.3 Особенности измерения теплоэлектрических параметров цифровых интегральных схем
1.3.1 Косвенные методы и средства измерения теплоэлектрических параметров ЦИС
1.3:2 Контроль тепловых параметров ЦИС в промышленных условиях
1.4 Применение различных видов модуляции электрической мощности при измерении теплоэлектрических параметров полупроводниковых изделий
1.4.1 Измерение тепловых импедансов полупроводниковых изделий с изменением электрической мощности по гармоническому закону
1.4.2 Управление электрической мощностью, потребляемой полупроводниковыми изделиями с нелинейной вольт-амперной характеристикой
1.4.3 Применение импульсно-модулированной электрической мощности при измерении теплоэлектрических параметров, полупроводниковых изделий
1.5 Выводы
Глава 2. Методические погрешности измерения теплоэлектрических параметров полупроводниковых изделий с применением импульсно модулированной электрической мощности нагрева
2.1 Синтез импульсно модулированной электрической мощности

нагрева с минимизацией коэффициента гармоник
2.1.1 Гармонический анализ ступенчатой электрической мощности нагрева
2.1.2 Гармонический анализ АИМ электрической мощности нагрева с прерыванием на измерение температурочувствительного параметра
2.1.3 Оптимальный синтез ШИМ гармонической электрической мощности нагрева
2.2 Методические погрешности измерения ТЧП с применением АИМ электрической мощности нагрева
2.2.1 Оценка методических погрешностей при измерении теплового сопротивления стандартным методом
2.2.2 Оценка методических погрешностей при измерении теплового сопротивления с применением амплитудно-импульсно модулированной электрической мощности нагрева
2.2.3 Оценка погрешности определения теплового сопротивления с учетом аддитивной погрешности измерения амплитуд
2.3. Погрешности измерения ТП с применением ШИМ электрической мощности нагрева
2.3.1 Изменение ШИМ электрической мощности нагрева по линейному закону
2.3.2 Анализ ШИМ электрической мощности нагрева модулированной по гармоническому закону
2.4 Возможности и особенности применения ЧИМ электрической мощности нагрева
2.5 Выводы
Глава 3. Измерение теплоэлектрических параметров полупроводниковых диодов с применением импульсной модуляции электрической мощности нагрева
3.1 Измерение теплоэлектрических параметров полупроводниковых диодов с применением АИМ мощности по гармоническому закону
3.1.1 Способ и устройство для измерения теплового импеданса диодов с АИМ электрической мощности по гармоническому закону
3.1.2 Управление электрической мощности нагрева диода путем изменения сопротивления нагрузки
3.2 Контроль качества СВЧ диодов по теплоэлектрическим параметрам
3.3 Измерение теплоэлектрических параметров полупроводниковых диодов с применением ШИМ электрической мощности нагрева
3.3.1 Управление мощностью нагрева путем модуляции скважности импульсов греющего тока по гармоническому закону

3.3.2 Измерение теплового сопротивления диодов с применением ШИМ электрической мощности нагрева по линейному закону
3.4 Сравнительный анализ результатов измерения теплоэлектрических параметров полупроводниковых диодов
3.5 Выводы
Глава 4. Измерение теплоэлектрических параметров цифровых интегральных схем с применением импульсной модуляции электрической мощности
4.1 Анализ погрешностей, обусловленных падением напряжения на шинах питания, и способы их снижения
4.1.1 Оценка погрешности при использовании в качестве ТЧП выходного напряжения логической единицы
4.1.2 Способ инвертирования электрической составляющей
4.2 Измерение теплоэлектрических параметров МОП и КМОП ЦИС с применением ЧИМ электрической мощности нагрева
4.2.1 Измерение теплового импеданса МОП и КМОП ЦИС с применением частотно-импульсной модуляцией электрической греющей мощности по гармоническому закону
4.2.2 Измерение теплового сопротивления МОП и КМОП ЦИС с применением частотно-импульсной модуляции электрической греющей мощности по линейному закону
4.3 Способ и устройство для измерения матрицы тепловых импе-дансов ТТЛ и ТТЛШ ЦИС
4.4 Методика контроля качества ЦИС с приме пением матрицы тепловых импедансов
4.5 Связь устойчивости ЦИС к импульсам напряжения с тепловыми параметрами
4.6 Выводы Заключение
Список источников литературы Приложения

стоянной корпуса, нагреваться будут только сам кристалл и его спай с корпусом. Увеличение температуры фиксируется по изменению напряжения Upn|/ —const и зависит от размеров кристалла и размеров пустот в соединительном припое. Этой фирмой разработан измеритель качества напайки кристаллов DAE 205 производительностью до 12 тыс. приборов в час в корпусе ТО-3.
В зарубежной печати, проспектах фирм и каталогах приводятся сведения о тепловых характеристиках И С в корпусах различного типа (табл. 1.1).
Таблица
Тепловые сопротивления некоторых типов микросхем
Тип ИС Корпус Rt„-k°C/Bt RTn-c °C/Bt Фирма
10149 16 Pin Plastic 36 80 Monolithie Memories
10149 16 Pin Ceramie 20 75 ft
8000 А-Package 80 160 Signctics
МС 400 Q-Packagc 50 150 Motorola
МС 400 R-Package 70 155 _lt_
МС 400 16 PinFlatpak 11 117 Fairchild
Значительный объем измерений RTn-K ИС в различных корпусах (плоских, типа DIP, ТО-5) выполнен с помощью ИК микроскопа (табл. 1.2.) [111]. При этом на основе анализа и обобщения всех сведений установлено, ; что тепловое сопротивление Rm-к ИС в плоских корпусах составляет 5-
f 10°С/Вт, типа DIP 10 - 20°С/Вт и типа ТО-5 20- 60°С/Вт. Приводятся анало-
гичные оценки теплового сопротивления: 25 и 26°С/Вт для ИС в корпусах DIP и Cetdip соответственно и 53°С/Вт для немодифицированных корпусов } из пластмассы. Величина Rm-с ИС в стандартных корпусах DIP’ и QUIP со-
ставляет 35°С /Вт. В целях уплотнения монтажа применяется сборка ИС в «безвыводных» корпусах, однако их тепловое сопротивление часто больше, 5 чем корпусов DIP и QUIP, в частности ИС в «безвыводном» корпусе фирмы
ЗМ имеет RTn.c около 50°С/Вт.