什么是T3Ster

T3Ster ® [發(fā)音：tri-ster]  --- the Thermal Transient Tester：熱瞬態(tài)測試儀，是半導體熱特性熱測試儀器，可用于測試半導體分立器件及模塊的結溫、穩(wěn)態(tài)熱阻、瞬態(tài)熱阻，同時可用于測試IC、SoC、SIP、 散熱器、熱管等的熱特性。

• T3Ster兼具JESD51-1定義的靜態(tài)測試法（Static Mode）與動態(tài)測試法（Dynamic Mode），能夠?qū)崟r采集器件 瞬態(tài)溫度響應曲線（包括升溫曲線與降溫曲線），瞬態(tài)采樣時間分辨率高達1微秒，測試延遲時間高達1微 秒，結溫分辨率高達0.006℃。

•T3Ster既能測試穩(wěn)態(tài)熱阻，也能測試瞬態(tài)熱阻抗，并且能夠獲得器件的脈沖熱阻。

•T3Ster的研發(fā)者 MicRed是J EDEC的結殼熱阻（θｊｃ）測試標準（JESD51-14）的制定者，T3Ster的測試 方法符合該標準，可以通過兩種方法計算結殼熱阻。

• T3Ster的測試方法符合IEC 60747系列標準。

• T3Ster的研發(fā)者MicRed制定用于測試LED的國際標準JESD51-51，以及LED光熱一體化的測 試標準JESD51-52。T3Ster和TeraLED是目前滿足此標準所規(guī)定的光熱一體化測試要求的設備。

• T3Ster的測試方法符合MIL-STD-883H method 1012.1和MIL-750E 3100系列的要求。

• T3Ster的Structure Function(結構函數(shù))分析法，能夠分析器件熱傳導路徑上每層結構的熱學性能（熱 阻和熱容參數(shù)），構建器件等效熱學模型，是器件封裝工藝、可靠性試驗、材料熱特性以及接觸熱阻的強 大支持工具。因此被譽為熱測試中的“X    射線”。

• T3Ster能與FloTHERM、FloTHERMxt以及FloEFD等熱仿真軟件協(xié)同工作，包括： 1）、將待測器件的RC網(wǎng)絡模型直接輸出給熱仿真軟件進行仿真工作； 2）、將待測器件的結構函數(shù)直接輸出給熱仿真軟件，利用熱仿真軟件的自動優(yōu)化功能對待測器件的詳 細熱學模型進行校準。

T3Ster的應用范圍及功能  

◆ 應用范圍:

•各種三極管、二極管等半導體分立器件，包括：常見的半導體閘流管，BJT，MOSFET，IGBT，SiC器 件以及GaN HEMT, GaAs FET等器件。

• 各種復雜的IC以及SIP、SoC等新型結構。

• 接觸熱阻的測試以及各種復雜的散熱模組的散熱性能的評估。

◆ 功能：

測試方法——基于電學法的熱瞬態(tài)測試技術

◆ 測試方法——電學法

• 尋找器件內(nèi)部具有溫度敏感特性的電學參數(shù)，通過測量該溫度敏感參數(shù)（TSP）的變化來得到結溫的變化。

• TSP的選擇：一般選取器件內(nèi)PN結的正向結電壓。

◆ 測試技術：熱瞬態(tài)測試

• 當器件的功率發(fā)生變化時，器件的結溫會從一個熱穩(wěn)定狀態(tài)變到另一個穩(wěn)定狀態(tài)，T3Ster將會記錄結溫 瞬態(tài)變化過程（包括升溫過程與降溫過程）。

• 一次測試，既可以得到穩(wěn)態(tài)的結溫熱阻數(shù)據(jù)，也可以得到結溫隨著時間的瞬態(tài)變化曲線 。

• 瞬態(tài)溫度響應曲線包含了熱流傳導路徑中每層結構的詳細熱學信息（熱阻和熱容參數(shù)）。

組件配置  

◆ 熱測試主機  

• 功率輸出模塊

• 數(shù)據(jù)采集模塊及控制模塊

◆ 溫度控制設備  

T3Ster為客戶提供了三種溫度可控的恒溫設備，包括：干式溫控儀、濕式溫控儀以及液冷板。這三種恒溫設備除了能控制待測器件的溫度以測試器件的K系數(shù)，同時還能作為結溫熱阻測試時器件的散熱環(huán)境，幫助控制器件的殼溫。

• 干式溫控儀(T3Ster Thermostat)

干式溫控儀采用熱電致冷芯片(Peltier單體)來控制器件的溫度。

• Julabo加熱制冷循環(huán)浴槽(Julabo Refrigerated/Heating Circulator）

濕式溫控儀采用油浴的方式來控制待測器件的溫度，使用時將待測器件浸沒在液體中以獲得恒溫環(huán)境。此外T3Ster提供的濕式溫控儀還可以作為一個動力泵，驅(qū)動外接的液冷板以控制液冷板的溫度。

• 液冷夾具(Cold Plate SCP-40/50)

帶手動壓緊裝置的液冷測試夾具（通過導軌與頂桿的方式壓緊待測器件），配合Julabo加熱制冷循環(huán) 浴槽或冷卻水裝置使用，為待測器件提供用于結殼 熱阻測試的液冷散熱環(huán)境，尺寸：400*500 mm。

• 氣動壓緊液冷試驗臺(SPCP 220/220)

氣動壓緊液冷試驗臺（用戶需自行配備氣源），配合濕式溫控儀使用，為待測器件的測試提供結殼熱阻測試液冷溫控環(huán)境，冷板尺寸：220*220mm。

•T3Ster自檢查樣品（T3Ster Reference Device）

性能穩(wěn)定的半導體器件，方便用戶定期檢測測試主機的功能是否正常。

•   標準靜止空氣箱（T3Ster Still Air Environment）

1）滿足JEDEC JESD 51-2要求

2）尺寸：1立方英尺

•連接T3Ster測試主機和熱電偶的適配器 ( T3Ster Thermocouple Preamplifier )

1）方便T3Ster主機與J, K或 T 型熱電偶的聯(lián)接。

2）T3Ster主機可以方便地測試熱電偶接觸點的溫度隨著時間變化的曲線。

◆ 輔助功率放大器(T3Ster Booster)

◆TeraLED

1）符合CIE 127-2007關于LED光測試的要求。

2）配合T3Ster可以滿足JESD 51-52規(guī)定的LED光熱一體化測試的要求。

3）整套系統(tǒng)包括：Φ300mm或Φ500mm積分球1個，參考LED1個，多功能光度探頭1個，TERALED控制系統(tǒng)1套，恒溫基座1個。

4）測試功能：

（1）測試LED基于熱功率的真實熱阻；

（2）測試不同的電流與結溫下的

a）、二極管的伏安特性；

b）、光功率（mW）；

c）、光通量（lm）（包括明視覺光通量和暗視覺光通量）；

d）、流明效率（lm/W）；

e）、色坐標（X,Y,Z三刺激值）；

f）、色溫。

◆ 數(shù)據(jù)分析軟件(T3Ster Master)

數(shù)據(jù)分析軟件T3Ster Master提供了數(shù)據(jù)的分析功能，分析結果包括：測量參數(shù) (Record  Parameters)  ，測量得到的瞬態(tài)溫度響應曲線 (Measured response) , 結溫差隨時間變化的曲線 (Smoothed response) , 熱阻抗曲線 (Zth) ，時間常數(shù)譜 (Tau Intensity)，頻域分析 (Complex Locus) ，脈沖熱阻 (Pulse Thermal Resistance),  安全工作區(qū)域（SOA），積分結構函數(shù)以及微分結構函數(shù)等。

（1）測試參數(shù)（Record Parameter）

T3Ster可以自動描繪待測器件的K系數(shù)曲線，且能夠?qū)系數(shù)曲線進行線性擬合以及非線性擬合。

（2）測試參數(shù)（Record Parameter）

詳細記錄了每次測試的測試參數(shù)，包括加熱功率，待測器件的k系數(shù)，測試時間以及測試通道等。

（3）瞬態(tài)溫度響應曲線

橫坐標為時間，縱坐標為結溫的改變，詳細記錄了結溫隨著時間瞬態(tài)變化的曲線。從該圖可以得到待測器件在達到熱穩(wěn)定狀態(tài)時結溫的變化量。

T3Ster的工作原理（硬件實時采集+結構函數(shù)分析）

◆ 測試K系數(shù)：建立結溫與電壓之間的關系

在器件本身的自發(fā)熱（self-heating）可以忽略的情況下，將器件置于溫度可控的恒溫環(huán)境中，改變環(huán)境溫度，測量TSP。得到一條校準曲線。該直線的斜率即為k系數(shù)。

在接下來的過程中，測量得到的電壓變化值乘以k值即為結溫變化量。

◆ 熱測試

• 常規(guī)測試步驟

1.  通入工作電流，使結溫升高達到飽和。

2、進行工作電流到測量電流的高速切換。（1us）

3、在結溫下降過程中，實時采樣pn結電壓，再通過K系數(shù)得到pn結點的降溫曲線，采樣間隔為1us。

• T3Ster硬件的技術優(yōu)勢

A. *的靜態(tài)實時測試方法

T3Ster兼具JESD51-1規(guī)定的的靜態(tài)測試法（static mode）和動態(tài)測試法（dynamic mode），但是靜態(tài)測試法更*，因此我們推薦用戶采用靜態(tài)測試法。靜態(tài)測試法可以實時地采集待測器件的結溫隨著時間的變化，而動態(tài)測試法是通過人為構建脈沖加熱功率來模擬瞬態(tài)過程，并非器件實際的瞬態(tài)溫度響應。靜態(tài)法的測試時間短、測試數(shù)據(jù)點密而且測試數(shù)據(jù)的信噪比更高。

B. 測試啟動時間高達1us，保證了測試結果的準確性

研究表明，在測試中如果瞬態(tài)變化最初1ms時間內(nèi)的溫度沒有被采集到，最終的熱阻值將被低估10%-15%左右。

C、實時采樣時間間隔高達1us，采樣點數(shù)最多65000點，保證了數(shù)據(jù)的完備性