半导体热特性试验系统

半导体热特性试验系统ST-PCX

基础能力

试验对象

各种封装的Diode、BJT、MOS-FET、SCR、IGBT、IPM等

试验能力

1. 功率循环秒级/PCsec 
2. 功率循环分钟级/PCmin 
3. 被动循环/TC 
4. 瞬态热阻/Zth 
5. 稳态热阻/Rth 
6. K曲线/Kcurve

试验标准

MIL-STD-750E、JEDEC、JESD51、AEC-Q101、AQG324、GJB128A、 IEC60747

物理规格及环境要求

1. 主机规格：200/W*136/D*150/H（cm）
2. 主机质量：＜600kg 
3. 水冷却机：105/W*56/D*116/H（cm）
4. 水冷却机：＜310kg 
5. 环境温度：5～40℃ 
6. 相对湿度：不大于80％RH 
7. 电网环境：AC380V，三相五线（PC）
8. MAX功率：32KW 
9. 供水要求：无杂质自来水，＜30℃ 
10. 接地保护：整机需要接地保护

半导体热特性试验系统ST-PCX

性能规格

1. 一平台两试验：一套设备同时进行功率循环和热测试。
2. 热阻分析软件：自主软件，具有热瞬态测试及结构函数分析方法。
3. 结构函数诊断，获取循环过程中缺陷，对应循环数及失效原因等。
4. 50pA分辨率的栅极电流测试能力，范围500pA~100uA。
5. 栅极电压电范围-10V~+20V，分辨率0.1V，精度0.5%±0.25。
6. 加热电流：0~3000A（可分档选），500mA分辩率，精度0.1%±0.3%。最小脉宽500ms,50ms脉冲开启，50us脉冲关闭。支持0~12V,Vce器件导通电压。
7. 数据采集能力：3通道采集PCT和Z/Rth数据。每通道±12V输入。每通道MAX10uV电压分辨率，采样时间1us、结温精度0.01℃。
8. 7个热电偶温度测量点：左右液冷板出水口2个、左右冷板上方共2个、器件壳体3个、分辩率0.1℃，精度±1%/±0.5℃。
9. 数据监测：记录每个试验通道的ICE、VCE@IH、VCE@IM、IGE、VGE、RthJc、ON\OFFTime、F(压接型器件）循环数，DeltaTj、Tjmax、Tjmin、出水口和器件外壳温度等，可记录数21000000次。
10. K系数：电流0~2A，精度≦0.1%+5mA，分辨率0.1mA。VF量程0.02000V~4.00000V，精度：±0.01%，显示精度：0.00001V。恒温系统20~200°℃，精度±0.5℃，分辨率0.1°℃。
11. Zth/Rth：结温测试采样速度1MHz,VF测量MAX分辨率0.01mV,对应测量结温的精度是0.01°℃。壳温测试采样1KHz，精度±1%/±0.5℃。快速关断，加热电流可1ps内去除。Zthjc,Zthja测试能力。Rth显示范围0.001～10.000。积分、微分结构函数曲线。

半导体热特性试验系统ST-PCX

性能规格·系统部件

液冷板 

本设备配置3个液冷板，液冷板的尺寸：300*200mm

加热电流 

1. 3台品牌电源 
2. 输出电压范围：0~10V，精度：额定电压的0.05%
3. 输出电流范围：0~1000A，精度：额定电流的0.3%
4. 3台电源并联后，MAX输出电流可达3000A
5. 该加热电流源用于热阻测试和功率循环 

IM测试电流源 

1. 数量：3路（每个通道对应1路）
2. 电压16V，电流10mA~1000mA，控制精度≦0.5/±0.2mA；n温度范围（TA/Ta/TC/TL）：10.0℃~200℃，精度：0.2%±0.2℃
3. 该电流源用于稳态热阻测试、瞬态热阻测试、功率循环

电压测量单元 

1. 数量：12套（每个器件对应1套） 
2. 电压测量范围：0.02V~4.000V 
3. 分辩率：10uV； 
4. 测量精度：≦±150uV（小于0.1mV±0.1%） 
5. 采检间隔时间：最小1us 

辅助电源 

1. 数量：12套（每个器件对应1套） 
2. 8套辅助电源均为不共地电源（浮地电源），每套电源包括1个-20V~+20V的可调电源

温度测量装置

1. 数量：24路（每个通道8路，共计24路） 
2. 冷板：进水口、出水口、平台中心K型热电偶监测器件TC
3. 一组Tc用外接备用热电偶
4. 预留温度接口：每个通道预留3路温度接口，可接Pt100、热敏电阻等 
5. 温度测量范围：0℃~200℃，精度：0.2%±0.2℃ 

工控机系统 

1. 系统配置研华工控机一台 
2. CPU：I5-6200u 
3. 硬盘：512G，至少可存储连续试验一年的测试数据 
4. 内存：4G 
5. 显示屏：21寸，分辩率：1920*1080高清 

开关控制 

1. 数量：3套 
2. 用于热阻测试和功率循环试验时对加热电流的开通和关断；Ton/Toff时间：0.5秒~999秒 
3. 小于50ms的脉冲开启时间
4. 小于100us脉冲关闭时间 

K系数测试单元 

K系数独立测试单元，包括一个温度可程控的高温试验箱，一个K系数测试单元，一块测试板。（可测MOSFET的K系数，二极管的K系数）

半导体热特性试验系统ST-PCX

性能规格·热阻单元

稳态热阻

1. 结温和壳温Rthjc=（Tj-Tc）/Pw；
2. 参考标准：MIL-STD-750-3100
3. 测试电流：范围10~1000mA，精度≤1%±0.1mA，分辨率0.1mA；
4. 加热电流：范围0~1000A,精度≤0.1%Set±0.3%range;，分辨率0.1A;
5. 正向压降VF测量范围：0.0200V~4.0000V，
6. 测量精度：≤±150uV，显示精度：10uV；
7. 电压测量频率：1MHZ，每次取样间隔时间：最小1us
8. 结温测量精度：≤0.1℃
9. 恒温系统：范围-20~200℃，稳定度±0.01℃，分辨率0.01℃；
10. 温度范围（TA/Ta/TC/TL）：10.0℃～200℃，精度：0.2%±0.2℃;
11. 每次最多只能对1个器件测量稳态热阻。
12. 测量方法：关断加热电流快速采样电压值，根据K系数曲线及采样间隔时间，算关断瞬间结温值，测稳态工作的TA/Ta/TL/TC值，得稳态热阻值。

瞬态热阻

1. 双界面法测量，参考标准：JESD51-14
2. 测试电流：范围10~1000mA，精度≤1%±0.1mA，分辨率0.1mA；
3. 加热电流：范围0~1KA,精度s0.1%Set±0.3% range;，分辨率0.1A;
4. 正向压降VF测量范围：0.0200V~4.0000V，
5. 测量精度：≤±150uV，显示精度：10uV；
6. 电压测量频率：1MHZ，每次取样间隔时间：最小1us
7. 结温测量精度：≤0.1℃
8. 恒温系统：范围-20~200℃，稳定度±0.01℃，分辨率0.01℃；
9. Zthjc、Zthja测试能力；
10. 显示积分、微分结构函数曲线

半导体热特性试验系统ST-PCX

性能规格·功率循环

1.设备能力 

1. 整机配置3个测试通道，每个通道4颗器件，整机共可同时测试8颗器件
2. 测试电流：范围10~1000mA，精度≦0.5％±0.2mA，分辨率0.1mA
3. 加热电流：范围0~1000A，精度≦0.1%±0.3%分辨率0.1A
4. 2通道并联后可提供MAX2000A电流能力
5. 正向压降VF测量范围：0.0200V~4.0000V 
6. 测量精度：≦±150uV，显示精度：10uV
7. 电压测量频率：1MHZ，每次取样间隔时间：最小1us
8. 具有秒级（PCsec）和分钟级（PCmin）试验能力 
9. 试验过程中测量瞬态热阻，并生成微分积分结构函数，观察试验过程中热阻变化情况。通过结构函数，快速得到循环过程中的缺陷、及对应的 循环次数，失效原因等 

2.PCsec 

1. 结温测试：变速采样，MAX1MHz，精度1℃，分辨率0.1℃
2. 壳温测试：采样速度1KHz，精度2℃，分辨率0.1℃
3. 典型条件：0.5s
4. 老化模式：恒电流（最严酷），恒定结温Tjmax/ΔTjmax，恒定功率P
5. 数据记录：加热电流IH，Ton，Toff，Tjmax，ΔTj，Tjmin，进水口、出水口温度Tw，水流量F，冷板温度，循环数，热阻值 

3.PCmin 

1. 结温测试：变速采样，MAX1MHz，精度1℃，分辨率0.1℃
2. 壳温测试：采样速度1KHz，精度2℃，分辨率0.1℃
3. 典型条件：2min
4. 老化模式：恒电流（最严酷），恒定结温TCmin/ΔTC，恒定功率P 
5. 数据记录：加热电流IH，Ton，Toff，Tcmax，ΔTc，Tcmin，进水口、出水口温度Tw，水流量F，冷板温度，循环数，热阻值 

4.工作模式 

多种工作模式：恒电流、恒功率、恒结温差、恒壳温差、恒开关时间

5.器件固定 

导轨及锁紧夹具。DUT与冷板之间需有导热硅脂

半导体热特性试验系统ST-PCX