本发明专利技术提供半导体分立器件的封装质量检测方法和系统，该方法包括：通过采集至少在三个温度条件下的被检测器件在第一检测电流下的结压值从而得到被检测器件的温敏系数；利用电学法检测得到被检测器件和参照器件结压变化曲线和参照器件的结压变化曲线，根据所述温敏系数将所述被检测器件的结压变化曲线和参照器件的结压变化曲线分别转换为所述被检测器件的结构函数曲线和所述参照器件的结构函数曲线；将所述被检测器件的结构函数曲线与参照器件的结构函数曲线进行比较确定所述被检测器件的封装质量。该半导体分立器件封装质量检测方法简单，无需损坏被检测器件的内部结构。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种半导体分立器件的封装质量检测方 法及系统。
技术介绍
对于武器弹药、重大设施的安全保护装置而言，它们的电子系统及元器件长期处 于非工作状态，而其工作性质又要求它们必须在使用周期内功能正常，具备良好的贮存可 靠性。然而，在实际应用中，电子系统内的元器件在长期非工作状态下，其组成材料会随时 间发生一定的退化，通常被称为贮存退化，主要表现为电学性能参数的退化以及元器件材 料、结构的退化。 元器件的贮存退化很难表征，例如半导体分立器件、集成电路、LED等通常用有机 胶（银浆）粘接，但是有机物在长期贮存过程中会发生老化，导致粘接能力和导热能力下 降，带来安全隐患。对于半导体元器件，其贮存可靠性目前还缺乏适合的无损检测手段。如 果要判断元器件是否进入了贮存耗损期，只有开封进行破坏性的检测分析才能确认，具有 很大局限性。现有的检测元器件贮存退化的方法，目前主要是根据其参数退化来进行评估 的。然而，参数仅能反应其电学电能，并不能反应器件的材料、界面及封装等物理性能方面 的退化。 除了非工作应用状态，在工作状态下的热阻退化更引人关注。功率三极管、功率 模块在长期工作或环境温度剧烈变化的条件下，其芯片粘接材料很容易出现老化或分层开 裂，导致热阻增大，寿命显著缩短。 现有的一些确定半导体分立器件的封装质量的方法需要开封才能确认，这些方法 具有很大的局限性。
技术实现思路
基于此，有必要的提供一种无损的半导体分立器件的封装质量检测方法和系统。 -种基于结构函数的半导体分立器件封装质量检测方法，包括： 将被检测器件连接测试电路并放置在恒温装置中，分别在至少三个不同的温度条 件下，向被检测器件施加第一检测电流，待恒温装置和被检测器件的温度稳定后，采集并记 录对应温度条件下被检测器件的结压值，得到被检测器件的温敏系数； 分别先后将被检测器件和参照器件放置在热沉上，向被检测器件和参照器件施加 预定时间的加热电流，并在预定时间后将加热电流切换至第二检测电流，每隔预定采集时 间采集第二检测电流下被检测器件和参照器件的结压值，得到被检测器件的结压变化曲线 和参照器件的结压变化曲线； 根据温敏系数将被检测器件的结压变化曲线和参照器件的结压变化曲线分别转 换为被检测器件的结构函数曲线和参照器件的结构函数曲线； 将被检测器件的结构函数曲线与参照器件的结构函数曲线进行比较，确定被检测 器件的封装质量。 一种半导体分立器件的封装质量检测系统，包括： 温敏系数计算模块，用于获取被检测器件在恒温装置中的至少三个温度条件下被 施加第一检测电流后的结压值，并根据结压时计算得到被检测器件的温敏系数； 结压变化曲线生成模块，用于分别获取每隔预定采集时间的被检测器件和参照器 件在热沉上被施加预定时间的加热电流后、再施加第二检测电流下的结压值，并根据结压 值分别得到被检测器件的结压变化曲线和参照器件的结压变化曲线； 结构函数曲线生成模块，用于根据温敏系数将被检测器件的结压变化曲线和参 照器件的结压变化曲线分别转换为被检测器件的结构函数曲线和参照器件的结构函数曲 线； 封装质量分析模块，用于将被检测器件的结构函数曲线与参照器件的结构函数曲 线进行比较，确定被检测器件的封装质量。 由于结构函数能反映器件热流传导路径中每层结构的热阻和热容特性，当器件内 部出现分层、空洞等封装、退化等缺陷时，将导致热阻和热容的改变，从而引起结构函数的 异常变化。因此，结构函数曲线能够反应元器件的封装质量。而参照器件为与被检测器件 相同类型的已知的无封装缺陷的良品或进行环境试验前的同一器件，通过比对参数器件与 被检测器件的结构函数曲线能够确定被检测器件的封装质量。该半导体分立器件封装质量 检测方法简单，无需损坏被检测器件的内部结构。【附图说明】 图1为半导体分立器件的一维传热结构示意图； 图2为半导体分立器件结构函数与热容、热导率和热横截面积的关系示意图； 图3为一种实施方式的半导体分立器件的封装质量检测方法的流程图； 图4为一种实施方式的确定被检测器件是否有封装缺陷的方法的流程图； 图5为一种实施方式根据温敏系数将结压变化曲线转换成结构函数曲线的方法 的流程图； 图6为一种实施方式的确定封装缺陷部位的方法的流程图；图7为某晶体管在间歇寿命试验前的结壳热阻； 图8为某晶体管在间歇寿命试验后的结壳热阻； 图9为某晶体管在间歇寿命试验前后的积分结构函数对比图；图10为某晶体管在湿接触条件下的间歇寿命试验前后的微分结构函数对比图； 图11为某晶体管的剖面结构示意图；图12为某晶体管在干接触条件下的间歇寿命试验前后的积分结构函数对比图；图13为一种实施方式的半导体分立器件的封装质量检测系统的模块示意图；图14为另一种实施方式的半导体分立器件的封装质量检测系统的模块示意图。【具体实施方式】 热阻指热流流过导热体时所受的阻力。对于半导体器件而言，给半导体芯片工作 状态所施加的功率一部分被转换成热量，导致器件温升，芯片上的热量通过封装材料向外 传递，热量通过封装材料向外传递的过程中受到的阻力为热阻。 热阻是表征半导体器件封装的界面材料退化的适合参数，尤其对于功率器件如功 率晶体管、MOS管、驱动模块，工作温升及热阻是影响其寿命和可靠性的重要参数之一。热 阻的测量方法也有多种，如电学法、光学法、物理法。其中电学法对封装器件可做非破坏性、 非接触测量，是一种最佳的方法。通常半导体分立器件具有一个主散热界面，从而可以近似认为其具有一维传热路 径，如图1所示，即热流从芯片有源区10向下往芯片11、粘接层12、基板13、管壳14传导。对于一维传热结构，其热流方程可表示为：其中，T表示温度，t表示时间，X表示结构长度，r(x)表示单位长度热阻，C(X)表 示单位长度热容。采用热源到特定点的热阻P(X)代替横坐标X，则上式可表示为：器件任意X方向离散的极小厚度dx(AX)的热容可表示为dCs=cAdx，它的热 阻可表示为dRs =dx/AA，c为体热容，A为热导率，A为热流横截面积，如图2所示。 上述公式（三）为微分结构函数，它与材料体热容、热导率和热流横截面积的平方 成比例关系，反映了热流路径上材料和横截面积改变的信息与器件的物理结构相关。结构 函数可由热瞬态曲线（二）变换转化而来。以K(Rs)为纵坐标，1为横坐标画出的K(Rs) 与热阻Rs的关系曲线即为微分结构函数曲线，以Cs为纵坐标，R￡为横坐标绘出的曲线称 为积分结构函数曲线。结构函数的横坐标对应的1值表征热流传递路径上从热源（芯片） 开始，到相应结构（如粘接层、基板、管壳等）位置的累积热阻值，因此，结构函数能反映器 件热流传导路径中每层结构的热阻和热容特性，当器件内部出现分层、空洞等封装和退化 等缺陷时，将导致热阻和热容的改变，从而引起结构函数的异常变化。因此，结构函数曲线 能当前第1页1 2 3 4 5 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于结构函数的半导体分立器件封装质量检测方法及系统，包括：将被检测器件连接测试电路并放置在恒温装置中，分别在至少三个不同的温度条件下，向所述被检测器件施加第一检测电流，待所述恒温装置和被检测器件的温度稳定后，采集并记录对应温度条件下所述被检测器件的结压值，得到所述被检测器件的温敏系数；分别先后将被检测器件和参照器件放置在热沉上，向所述被检测器件和参照器件施加预定时间的加热电流，并在所述预定时间后将所述加热电流切换至第二检测电流，每隔预定采集时间采集所述第二检测电流下所述被检测器件和所述参照器件的结压值，得到所述被检测器件的结压变化曲线和所述参照器件的结压变化曲线；根据所述温敏系数将所述被检测器件的结压变化曲线和所述参照器件的结压变化曲线分别转换为所述被检测器件的结构函数曲线和所述参照器件的结构函数曲线；将所述被检测器件的结构函数曲线与所述参照器件的结构函数曲线进行比较，确定所述被检测器件的封装质量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨少华，周斌，李汝冠，
申请(专利权)人：工业和信息化部电子第五研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44
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