小封裝二極管的熱阻測試研究

溫文輝+羅洪慶

摘 要 本文主要對封裝外形SOD-323小電流整流二極管進行研究，對結溫環境和結溫引線的熱阻測試方法進行介紹。測量不同溫度下被測樣品和小尺寸二極管芯片焊接在引線端部的熱敏電壓，使小封裝器件的引線溫度和二極管本身的結溫測量的精度有了很大的提高。

關鍵詞 小封裝；二極管；熱阻測量

中圖分類號 TN31 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）08-0038-02

進行小封裝后的二極管一般由多層的材料所組成，當其內部產生了足夠的熱量之后，熱量就能夠通過芯片、焊料、熱沉等部分傳輸、擴散到外部，當器件的功率保持不變時，就能夠逐漸建立起穩態的溫升。當器件的熱量在同一種類的材料上進行傳輸時，屬于無熱阻的接觸，能否將熱量充滿整個材料，僅僅只是時間的問題。

1 方案實施前準備

通常在測試半導體器件熱特性中，會將和熱響應相關的電學量、物理量做類比，熱流—電流，溫差—電壓，熱容—電容，熱阻—電阻。類比之后估算結溫，運用電學量的簡便方法進行估算。

達到熱平衡時直流狀態下的結溫為：

小電流整流二極管進行研究，測量不同溫度下被測樣品和小尺寸二極管芯片焊接在引線端部的熱敏電壓，使小封裝器件的引線溫度和二極管本身的結溫測量的精度有了很大的提高。

2 測試計劃及實施具體方案

在小封裝器件的條件下，PCB是PCB測試板構成的主要散熱途徑，通過器件連著的焊盤完成器件自身的散熱，其焊盤的面積大小則由器件和其使用條件來決定。在相關的各個專業書籍當中，對表面貼裝器件的焊盤位

該測試有專用儀器TRR8000，測試將會對被測試的器件進行加熱，封裝和安裝條件對加熱時間有一定的要求，所以應配一塊拓展電源板，并且手動控制加熱電流，加熱完成應同時進行熱敏電壓測試。

3 熱敏電壓及加熱功率的測試

3.1 熱敏電壓測試

對熱敏電壓進行測試，應該分別在內外兩種不同的狀態之下進行加熱和測試，內加熱就是通過PU結進行直接的加熱，3min以后，手動停止加熱，再觸發測試熱敏芯片。所謂進行外加熱，就是指提高環境溫度將整個器件加熱。在外加熱條件下，對熱敏電壓進行測試，首先應該將測試板置于溫控加熱箱之中，再將連線拉出，待加熱箱加熱至指定的溫度，器件的結溫和環境的溫度相同時，穩定10min后進行測試，即熱敏校準測試。

無論是內加熱還是外加熱當結溫相等時，熱敏電壓也相等，當結溫不相等時，熱敏電壓也就會不相同。

3.2 加熱功率測試

對樣品用以不同的電流進行加熱，達到規定時間以后，將VF測試功能立即開啟，便可視為一次測試完成。進行測試的結果是VF的電流和進行加熱的電流是基本相同的，熱功率（HP）可由TI乘以PV得出。

4 熱阻、結溫的計算和討論

根據測試數據可以將樣品與規定的而溫度和電流之下的引線熱阻溫度進行計算，當0.6A電流通過時，樣品的結溫應在133℃～145℃之間。在此處，我們做一個假設，若最高工作結溫為150℃，則室溫狀態下能夠進行使用的最大電流應為。與此同時，最高結溫是124℃，相對應的溫度應該是23℃左右，如果將環境中的溫度提高至50℃上下，其結溫就會在一定程度上升高，最高可能會達到150℃左右。所以在這里可以確定，50℃左右的環境溫度，也就是電流為0.5A時開始進行電流降額時所需的溫度。與此同時，其溫度對應于降額曲線的轉折點。并且，樣品的負極引線溫度始終不能夠降低至溫度低于正極，電流從0.1A逐步增加至0.6A，隨之，其結溫于42℃增長到133℃上下，其中正、負引線溫差也能夠從1℃逐漸增加為8℃。以上各種情況都已經足夠證明，散熱效果會受散熱路徑的長度影響。

5 結論

以上內容，測試所采用的方式非常適用于表面貼裝器件來進行器件熱阻的測試的。這一項的測試的準確度，是以熱敏電壓和校準溫度為基礎的，熱敏電壓和校準溫度的精度越高，該測試的準確度就會隨之更高。這是在被測量的對象在很少能夠出現有干擾的情況之下，能夠將對器件引線溫度進行更加準確測量的方式，是該測量方法一個顯著特點。

參考文獻

[1]譚昊.高亮度二極管激光光纖耦合技術研究[D].綿陽：中國工程物理研究院，2015.

[2]郭小峰.高效率紅外二極管及可靠性分析[D].北京：中國科學院大學，2016.