半导体接面温度检测装置与方法制造方法及图纸

一种半导体接面温度检测装置与方法，用于检测半导体的接面温度，该装置包括温控烤箱，可容置该受测半导体元件并依设定改变温度；测试单元，可输出测试电流至该半导体元件并测量其顺向偏压；处理单元，分别连接至该温控烤箱及该测试单元，且具有控制软件，可设定检测条件及控制该温控烤箱温度及该测试单元，并能读取其检测数据以算出接面温度。本发明专利技术可在不同温度下，测量并记录该受测半导体的顺向偏压对温度的变化，用以推算较精确半导体接面温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体接面温度的检测装置与方法，且特别是 涉及一种以不同温度条件及测试电流，半自动化测量半导体元件， 以得到较精确的接面温度的检测装置与方法。
技术介绍
电子产业的蓬勃发展带动电子元件的研发趋向于更高功能、密度更高的时代。其所产生的散热问题也愈来愈复杂，而电子元件内 部的热能无法导出的结果，就是产品性能出现问题，因而电子封装 的散热设计也格外重要。电子元件散热技术中最常用也最重要的参考是热阻值(thermal resistance),以半导体元件封装而言，最重要 的参凄史是由芯片4妄面到固定4立置的热阻，其定义如下Rth= (Tj-Tx) /P其中Tj为二极管接面温度，Tx为某固定位置的温度(其可以 为Tc封装温度、TL接脚温度或Ta环境温度)，P为输入的发热功 率(P=IT*VFT,即工作电流和工作顺向偏压的乘积)。热阻大表示 热不容易传递，因此元件工作时的温度就会比较高，由热阻可以判 断及预测元件的发热状况。电子元件相关产品设计时，为了预测电 子元件的温度，需要使用热阻值的参考数据，因而设计者除了要提 供良好散热设计产品，更需获得可靠的热阻数据供"i殳计参考之用， 而热阻值是由4妻面温度Tj及K系数(K factor )推导而来。量测时首先需取4寻K系凄史(K factor )，该^L即二才及管工作的顺 向偏压值对温度的变化值。将受测物置于烤箱中加热到固定温度， 等到封装内部及环境温度到达稳定，供应一微小电流Im到该受测 元件，量测温度值，记录二4及管顺向偏压值。记录不同的温度点Tl、 T2及其对应的第一偏压值VF1、第二偏压^直VF2， 4故出一温度才交 正线，找出其斜率，此即称为K系数(K factor )。K系^t的量测法如下AVF = VF2-VF1△T = T2 - TlK = AVF/AT半导体材料具有一个基本特性，就是随着温度上升，顺向偏压 会下降。而目前业界常用的热阻量测标准是JEDEC-51和 MIL-STD-883， 二者都是以K系数(K factor )去推算接面温度Tj。接面温度Tj的量测法如下Tj = Ta+ (VF2-VFl ) /K但是这样的量测方式是建立在顺向偏压对温度曲线变化(即K 系数)是线性的基础上。请参阅美国专利技术专利证书号第US7 052 180B2号，该案揭露了一种LED的接面温度检测器(LED Junction Temperature Tester )，利用二极管的顺向偏压对温度的线性关系去推 导接面温度Tj (即假设K factor为线性)，其是同一批材料中的二 个元件，在不同温度下取得两元件的工作偏压VF1、 VF2对温度 Tl、 T2的关系以才交正得知该元件的4^面温度。前述的测量方法是 假设K系数(K factor)在温度范围内皆为线性。但是很多材料的顺向偏压对温度曲线变化并不是完全线性的，如此一来，利用K系 数(K factor )来推导接面温度Tj时，就会有计算上的误差。另夕卜， 传统的量测方法需要人力去注意、计算。常常单一材料的量测就需 要一天的时间，因为不同测量电流间的切换，及温度控制等设定， 人力成本较高，且量测上较易有人为误差，且其所需时间较长。
技术实现思路
鉴于上述的已知背景中，为了符合使用上的需求，本专利技术提供 一种半导体4妄面温度的4企测装置与方法，用以解决传统的接面温度 才企测常有的问题，且其所需时间4交少，并可减少人为i吴差。本专利技术的目的之一是提供一种半导体接面温度检测装置与方 法，其可在不同温度下量测受测单元的顺向工作偏压只于温度的变 化，并由此得到较精确的接面温度值。本专利技术的另一个目的是提供一种半导体接面温度检测装置与 方法，其可利用计算机控制方式，半自动化的检测半导体接面温度， 4吏测量时间缩^豆，并可减少人为i吴差。本专利技术是提供一种，该装置包 4舌一受测元件、 一温控烤箱、 一测试单元、 一处理单元；该处理单 元是连接至该温控烤箱及该测试单元，且该处理单元具有一控制软 件，可设定温度检测条件并控制该温控烤箱的温度，及控制该测试 单元输出测试电流，并能读取其检测数据(例如顺向偏压、温度 值)；该温控烤箱可容置该受测元件，并在该处理单元控制下改变 温度；该测试单元是连4妄至该温控烤箱，可$#出测_汰电流至该受测 元件并测量其顺向偏压；本专利技术可在该处理单元i殳定的温度下，半 自动化测量并记录该受测元件的顺向偏压对温度的变化关系，以该 受测元件的顺向偏压对温度曲线变化量做参考，再以内差法推导，」彈到4交精确的4妾面温度，且以半自动化量测，减少人为误差，且所 需时间4支少。附图i兑明附图说明图1，是本专利技术优选实施例的方块图。图2,是本专利技术优选实施例的工作顺向偏压测量方块图。图3,是本专利技术优选实施例的流程图。图4,是本专利技术优选实施例的顺向偏压对温度的变化图。图5,是本专利技术优选实施例的工作顺向偏压对接面温度的示意图。^M^实施方式有关本专利技术的详细说明及
技术实现思路
，现就配合图式说明如下请参阅图1,是本专利技术优选实施例的半导体接面温度检测装置 方块图，如图所示本专利技术是用以;险测一半导体元件，可定义为一 受测元件40 (未示于图1中)。本专利技术的优选实施例，包括有一温 控烤箱30,可容置该受测元件40，并依设定改变温度，该温控烤 箱30可以为一可与计算才几联才几的温控烤箱30,并可回传温度4直； 一测试单元20,该测试单元20是包4舌一电源供应器及一电压计(未 示于图中)，其可输出 一测试电流至该受测元件40并测量其偏压值， 该测试单元20具有计算机联机功能，可由计算机控制并和计算机 进行数据的交换，且其具有一测试线21,可连接至该受测元件40， 用以输出电流及测量电压； 一处理单元IO,其具有一控制寿欠件，可 耳关才几控制该温控烤箱30及该测试单元20;该控制寿欠件可4矣受输入参凄t并制作图表，该输入参凄t包括测试电流、测量温度点及温度 平衡时间；该处理单元10具有多条传输线11,是连接至该温控烤 箱30及该测试单元20，并可依该输入参数控制该温控烤箱30改变 温度及该测i式单元20以车lr出测-逸电流并读取电压4直。该处5里单元 10还可4妄受该温控烤箱30及该测试单元20回传的温度及电压凄史 据，并利用该控制软件以产生图表或储存。请参阅图2,其是将欲 测量接面温度的受测元件40连接于该测试单元20，该测试单元20 可输出一工作电流至该受测元件40;待工作温度稳定后，该测试单 元20可4亭止i玄工4乍电;危，并llr出 一测-汰电;充通过i亥受测it/f牛40并 量测该受测元件40以得到一工作顺向偏压Y直。 一见实际情况，可于 该测试单元加设一感温元件，用以连接该受测元件40并测量温度。本专利技术的另一优选实施例还包括一密封箱(未示于图中)，该 密封箱具有多支感温器(一见实际应用情况，可以为热电偶Thermal Coupler)及一温度记录器；该受测元件40是可容置于该密封箱， 该测试单元20可连4妾至该密封箱内的受测元件40，并纟是供一工作 电流或测试电流以及测量该受测元件40的工作顺向偏压^直；该温 度记录器是连接于该多支感温器及该处理单元IO之间，可利用感 温器连4妄至该受测元件40以量测温度并回传至该处理单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体接面温度检测装置，其特征在于，包括：受测元件（４０）；温控烤箱（３０），可容置所述受测元件（４０），并依设定对所述受测元件（４０）加温；测试单元（２０），具有计算机联机功能，可由计算机控制并和计算机进行数据的交换，并可输出测试电流或工作电流至所述受测元件（４０）并测量偏压；处理单元（１０），其具有控制软件，可接受输入参数、联机及控制所述温控烤箱（３０）改变温度及所述测试单元（２０）输出测量电流并读取电压值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖堂，
申请(专利权)人：冠魁电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]