基于ESPI的半導(dǎo)體器件封裝熱特性測(cè)試系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體器件向著多功能，小型化，高功率方向發(fā)展，半導(dǎo)體器件封裝的熱流密度急劇增加，過(guò)熱問(wèn)題嚴(yán)重影響了器件的穩(wěn)定性和可靠性。熱特性測(cè)試目的就是通過(guò)測(cè)試穩(wěn)態(tài)熱阻、瞬態(tài)熱阻和熱應(yīng)力分布來(lái)全面分析器件的熱性能。封裝熱阻的測(cè)試可以用于半導(dǎo)體器件的篩選和器件封裝性能的評(píng)價(jià)，通過(guò)熱應(yīng)力分布的測(cè)試來(lái)確定熱源點(diǎn)，改善和優(yōu)化熱源器件的布局，因此半導(dǎo)體器件封裝熱特性的測(cè)試有著重要意義。目前，半導(dǎo)體器件封裝熱特性測(cè)試大多為實(shí)驗(yàn)性的研究，工序復(fù)雜，效率低下，建

2、立一套快速、有效的測(cè)量系統(tǒng)就顯得非常有必要。本文提出以電子散斑干涉測(cè)量技術(shù)作為測(cè)量手段，建立了一套完整的熱特性測(cè)量系統(tǒng)。
　　本文以實(shí)驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方法對(duì)半導(dǎo)體封裝熱特性的幾個(gè)重要表征參數(shù)進(jìn)行深入的研究。根據(jù)半導(dǎo)體集成電路封裝熱阻的定義和熱傳導(dǎo)理論，分析了離面位移與熱阻的關(guān)系，選擇了可直接用于電子散斑干涉測(cè)量的熱阻模型。為了滿足測(cè)試系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)溫度測(cè)量裝置，運(yùn)用MATLAB GUI開(kāi)發(fā)了干涉圖像采集與處理系統(tǒng)，選取

3、了合適相位解包裹算法，在解包裹之后校正了誤差點(diǎn)的相位；選用超大規(guī)模的半導(dǎo)體集成電路CPU486為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分析了時(shí)鐘信號(hào)頻率和器件功耗的關(guān)系，設(shè)計(jì)了功率加載電路并驗(yàn)證了可行性；以封裝表面溫度作為熱穩(wěn)態(tài)的判斷參數(shù)，設(shè)計(jì)了穩(wěn)態(tài)判斷的流程圖。
　　本系統(tǒng)能夠快速有效地提取半導(dǎo)體封裝的熱特性參數(shù)，比較本系統(tǒng)測(cè)量的熱阻和廠家提供的結(jié)殼熱阻來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)溫的準(zhǔn)確性；對(duì)瞬態(tài)熱阻曲線起始點(diǎn)，最大點(diǎn)和斜率的作用做了進(jìn)一步的分析，通過(guò)熱應(yīng)力分布圖的等高線快