SMD-3封装功率器件热阻测试装置
技术领域
本实用新型涉及半导体器件测试技术领域，具体涉及一种SMD-3封装功率器件热阻测试装置。
背景技术
半导体功率器件是电子产品的基础元器件之一，在电力电子行业有着广泛的应用。随着技术发展，器件功率提高以及封装尺寸变小，对功率器件的散热性能提出了更严格的考验。衡量器件散热能力的一个重要量化指标就是热阻。热阻也是电子封装重要的技术指标和特性，是热分析中常用的评价参数。
热阻值对功率器件的生产、使用、可靠性方面都有重要的意义。生产方面：在产品手册中提供器件热阻值指导用户使用；可以对器件封装的散热情况进行评估，通过选择封装类型、粘接材料、封装工艺等生产最优热性能结构的产品。使用方面：通过热阻值，可以快速预测工作结温并进行热可靠性设计；可以通过热阻测试比较不同生产厂或者不同封装器件的热性能；可以将热阻值作为模型的输入参数进行热学仿真。在可靠性方面：通过热阻值确定功率器件结温制定电老练的工作条件；对由热性能引发的失效分析进行判定，发现封装工艺、封装材料中的问题并进行改进；对热特性进行评估，进行可靠性预测和设计，提高元器件平均工作寿命。
热阻测试需要在对被测器件施加功率时，管壳达到良好的散热条件，即芯片所在的管壳底部需接触金属散热块，将热量通过金属散热块传导到可控温散热平台上。
SMD-3(Surface Mount Devices，表面贴装器件)封装作为功率器件领域比较常用的封装类型，其管壳结构如图1所示。在测试SMD-3封装功率半导体器件结壳热阻时，需要通过管壳的三个引出端电极对器件施加功率，同时还要满足热量沿一维方向从芯片向芯片下面的管壳底部传导至可控温散热平台上。SMD-3封装管壳的三个引出端电极在一个平面内，最大面积的引出端电极(图1中处于中间位置的引出端电极)需要接触金属散热块以进行散热。SMD-3封装结构的特点为热阻测试带来较大难度，需要针对该封装结构专门设计测试装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种SMD-3封装功率器件热阻测试装置，解决SMD-3封装功率半导体器件热阻测试难的问题。
为了达到上述的目的，本实用新型提供一种SMD-3封装功率器件热阻测试装置，包括散热基板、环氧框架和电极引出组件；所述环氧框架安装在所述散热基板上；待测SMD-3封装功率器件置于所述环氧框架内，待测SMD-3封装功率器件的第二引出端电极与所述散热基板接触，通过所述散热基板与热阻测试仪电连接；该第二引出端电极两侧的第一引出端电极和第三引出端电极通过所述电极引出组件与热阻测试仪连接；第一引出端电极和第三引出端电极与所述散热基板隔开。
上述SMD-3封装功率器件热阻测试装置，其中，所述散热基板一表面上设有两条凹槽，两条凹槽相互平行且间隔一定距离，两条凹槽内均设有电极引出端固定孔；第一引出端电极和第三引出端电极分别正对一条凹槽，第二引出端电极与两条凹槽之间的散热基板接触。
上述SMD-3封装功率器件热阻测试装置，其中，所述电极引出组件包括弹性接线柱和电极引出线插头，所述弹性接线柱通过电线与所述电极引出线插头连接，所述电极引出线插头用于连接所述热阻测试仪，所述弹性接线柱安装于所述电极引出端固定孔；第一引出端电极和第三引出端电极各设一套所述电极引出组件。
上述SMD-3封装功率器件热阻测试装置，其中，所述热阻测试装置还包括热电偶组件，第二引出端电极通过所述热电偶组件与所述热阻测试仪连接。
上述SMD-3封装功率器件热阻测试装置，其中，所述散热基板一表面上设有两条凹槽，两条凹槽相互平行且间隔一定距离，两条凹槽内均设有电极引出端固定孔；两条凹槽之间设有热电偶安装孔；第一引出端电极和第三引出端电极分别正对一条凹槽，第二引出端电极与两条凹槽之间的散热基板接触。
上述SMD-3封装功率器件热阻测试装置，其中，所述热电偶组件包括载有热电偶的弹性接线柱和热电偶插头，所述载有热电偶的弹性接线柱通过电线与所述热电偶插头连接；所述载有热电偶的弹性接线柱穿过所述热电偶安装孔与第二引出端电极连接，所述热电偶插头连接所述热阻测试仪。
上述SMD-3封装功率器件热阻测试装置，其中，所述散热基板部分被挖空。
上述SMD-3封装功率器件热阻测试装置，其中，所述散热基板设有凹槽的表面上还设有环氧框架安装孔，所述环氧框架上设有安装孔。
与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果是：
本实用新型的SMD-3封装功率器件热阻测试装置，散热基板与待测SMD-3封装功率器件散热引出端(第二引出端电极)压紧接触，满足了热量沿一维方向向下传导的要求，可准确地测试出待测SMD-3封装功率器件的结壳热阻值，这样不仅能够为评估器件的散热性能提供重要参数指标，而且对于优化功率器件封装设计、提高器件的可靠性和使用寿命都具有重大意义。
附图说明
本实用新型的SMD-3封装功率器件热阻测试装置由以下的实施例及附图给出。
图1为SMD-3封装功率半导体器件管壳结构示意图。
图2为本实用新型较佳实施例的SMD-3封装功率器件热阻测试装置分解结构示意图。
图3为本实用新型较佳实施例中SMD-3封装功率器件热阻测试装置应用实例示意图。
图4为本实用新型较佳实施例的SMD-3封装功率器件热阻测试装置组合示意图。
具体实施方式
以下将结合图1～图4对本实用新型的SMD-3封装功率器件热阻测试装置作进一步的详细描述。
图1所示为SMD-3封装功率半导体器件管壳结构示意图。如图1所示，SMD-3封装功率半导体器件管壳有三个引出端电极，即第一引出端电极21、第二引出端电极22和第三引出端电极23；第一引出端电极21、第二引出端电极22和第三引出端电极23在一个平面内，第一引出端电极21和第三引出端电极23位于第二引出端电极22两侧，三个引出端电极中第二引出端电极22的面积最大。
热阻测试基于两种方法。方法1：通过结壳热阻公式
图2所示为本实用新型较佳实施例的SMD-3封装功率器件热阻测试装置分解结构示意图；图3所示为本实用新型较佳实施例中SMD-3封装功率器件热阻测试装置应用实例示意图。
参见图2和图3，本实施例的SMD-3封装功率器件热阻测试装置包括散热基板3、环氧框架1、电极引出组件和热电偶组件；所述电极引出组件包括弹性接线柱4和电极引出线插头5，所述弹性接线柱4通过电线与所述电极引出线插头5连接；所述热电偶组件包括载有热电偶的弹性接线柱9和热电偶插头10，所述载有热电偶的弹性接线柱9通过电线与所述热电偶插头10连接。
本实施例中，所述弹性接线柱4为弹簧下压式接线柱，所述载有热电偶的弹性接线柱9为载有热电偶的弹簧下压式接线柱，热电偶为K型热电偶。
如图3，测试时，所述散热基板3置于可控温散热平台24上；所述环氧框架1安装在所述散热基板3上；待测SMD-3封装功率器件置于所述环氧框架1内，待测SMD-3封装功率器件的管壳设有三个引出端电极的面朝向所述散热基板3；设有两套电极引出组件，两套电极引出组件的弹性接线柱4分别与待测SMD-3封装功率器件的第一引出端电极21和第三引出端电极23连接，两套电极引出组件的电极引出线插头5均连接热阻测试仪；第二引出端电极22与散热基板3紧密接触，散热基板3设有引线端，从该引线端引出电线与热阻测试仪连接，散热基板3用于散热且同时实现第二引出端电极22与热阻测试仪的连接。
参见图2，所述散热基板3一表面上设有两条凹槽7和环氧框架安装孔6，两条凹槽7相互平行且间隔一定距离，两条所述凹槽7内均设有电极引出端固定孔8。所述散热基板3部分被挖空，用于走线。
如图2，所述环氧框架1上设有安装孔。
本实施例中，所述散热基板3为铜制散热基板。
本实施例的SMD-3封装功率器件热阻测试装置适用于上述两种热阻测试方法。对于方法1，所述散热基板3还设有热电偶安装孔2，如图2所示。
图4所示为本实用新型较佳实施例的SMD-3封装功率器件热阻测试装置组合示意图。
采用方法1测试热阻：
参见图4中A，采用方法1测试热阻时，环氧框架1通过其上的安装孔、环氧框架安装孔6和螺钉紧固在散热基板3上，环氧框架1的安装位置跨过两条凹槽7，热电偶安装孔2设于两条凹槽7之间；待测SMD-3封装功率器件置于环氧框架1内，采用外部压力装置将待测SMD-3封装功率器件压紧，待测SMD-3封装功率器件的第一引出端电极21和第三引出端电极23分别正对一条凹槽7，即第一引出端电极21和第三引出端电极23与散热基板3不接触，待测SMD-3封装功率器件的第二引出端电极22位于两条凹槽7之间，与(两条凹槽7之间的)散热基板3紧密接触，热电偶安装孔2在第二引出端电极22下，与第二引出端电极22紧密接触的散热基板3上涂敷导热硅脂，从散热基板3的引线端引出电线连接热阻测试仪；一套电极引出组件的弹性接线柱4穿过一凹槽7内的电极引出端固定孔8，与第一引出端电极21连接，另一套电极引出组件的弹性接线柱4穿过另一凹槽7内的电极引出端固定孔8，与第三引出端电极23连接；载有热电偶的弹性接线柱9穿过热电偶安装孔2与第二引出端电极22连接；两套电极引出组件的电极引出线插头5及热电偶组件的热电偶插头10均连接热阻测试仪，电极引出组件的电线及热电偶组件的电线均经散热基板3的挖空部分走线。热阻测试仪对待测SMD-3封装功率器件施加功率并采样芯片内部温敏二极管正向电压数据，通过热电偶监测待测SMD-3封装功率器件管壳底部温度，进行测试，测试结果将显示并保存在热阻测试仪上。
待测SMD-3封装功率器件的第二引出端电极22与散热基板3紧密接触，实现电连接和散热功能；散热基板3与第二引出端电极22电气导通，散热基板3上开槽使第一引出端电极21和第三引出端电极23不接触散热基板3，实现电气分离。
采用方法2测试热阻：
参见图4中B，采用方法2测试热阻时，环氧框架1通过其上的安装孔、环氧框架安装孔6和螺钉紧固在散热基板3上，环氧框架1的安装位置跨过两条凹槽7，两条凹槽7之间未设热电偶安装孔2；待测SMD-3封装功率器件置于环氧框架1内，采用外部压力装置将待测SMD-3封装功率器件压紧，待测SMD-3封装功率器件的第一引出端电极21和第三引出端电极23分别正对一条凹槽7，即第一引出端电极21和第三引出端电极23与散热基板3不接触，待测SMD-3封装功率器件的第二引出端电极22位于两条凹槽7之间，与(两条凹槽7之间的)散热基板3紧密接触；一套电极引出组件的弹性接线柱4穿过一凹槽7内的电极引出端固定孔8，与第一引出端电极21连接，另一套电极引出组件的弹性接线柱4穿过另一凹槽7内的电极引出端固定孔8，与第三引出端电极23连接；两套电极引出组件的电极引出线插头5均连接热阻测试仪，电极引出组件的电线经散热基板3的挖空部分走线。测试包括：1)与第二引出端电极22紧密接触的散热基板3上不涂敷导热硅脂，热阻测试仪对待测SMD-3封装功率器件施加功率并采样芯片内部温敏二极管正向电压数据，进行测试，得到第一组结构曲线；2)与第二引出端电极22紧密接触的散热基板3上涂敷导热硅脂，热阻测试仪对待测SMD-3封装功率器件施加功率并采样芯片内部温敏二极管正向电压数据，进行测试，得到第二组结构曲线；3)寻找两组结构曲线的分离点。
待测SMD-3封装功率器件的第二引出端电极22与散热基板3紧密接触，实现电连接和散热功能；散热基板3与第二引出端电极22电气导通，散热基板3上开槽使第一引出端电极21和第三引出端电极23不接触散热基板3，实现电气分离。
由图4可知，只需将凹槽7的长度设计符合要求，两条凹槽7之间部分区域设置热电偶安装孔2，本实施例的SMD-3封装功率器件热阻测试装置就可适用上述两种热阻测试方法。
