原创 T3Ster+FloTHERM实现全面热测试

不断攀升的复杂性和不断缩小的体积要求导致了过热问题，这已成为电子行业的重大挑战之一。在可靠性预测过程中，温度是大多数结构失效中的关键加速器。

LED、半导体和封装系统或子系统设计的工程师大多采用复杂的热分析软件来分析各自的产品，然而得到的分析结果精确与否却依赖于所提供参数的正确性。上、 下游之间数据是否透明、可靠以及方便索取非常关键。这些数据的透明和传输不仅棘手，过程繁复，而且需要人工干预，因而也容易出错。现在，明导 (Mentor Graphics)公司推出的T3Ster热特性瞬态测试仪和FloTHERM热仿真软件之间实现了这一接口，能够保证工程师通过真实的热测试和热封装特 性测试获取精确的仿真分析模型。

T3Ster热瞬态测试仪是一款符合JEDEC JESD51-14测试标准的产品，它能够很好地实现功率半导体器件的结壳热阻测试(图1)。T3Ster技术能够保证被测产品的高精度和高数据可重复性测试。

图1：T3Ster热瞬态测试仪(下)。配合TERALED(上)使用，可为LED试验提供全面解决方案。

T3Ster产品提供了非破坏性的热测试方法。它通过改变电子器件的输入功率，使得器件产生温度变化。在变化过程中，T3Ster通过测试设备的 TSP(温度传感器参数，或称为热相关参数)得到电子器件的瞬态温度响应曲线。对温度变化曲线进行数值处理后，抽取出其结构函数。然后再从结构函数中自动 分析出热阻和热容等热属性参数。这一全面的热特性分析过程仅在几分钟即可完成。T3ster测试技术并不是基于“脉冲方法”的热测试设备。“脉冲方法”由 于是基于延时测量的技术，所以其测出的温度瞬态测试曲线精度不高。而T3ster采用的是“运行中”的实时测量方法，结合其精密的硬件可以快速精确扑捉到 高信噪比的温度瞬态曲线。

利用配备的USB接口卡，测试仪器可以和任何一台电脑(包括笔记本电脑)互联，测试的数据可以实时分析也可以在测试后进行分析。T3ster配备的分析软件可以通过对话框控制T3ster仪器的参数，如电压、电流、加热等。

在测试时，分析软件可以进行实时瞬态数据采集，采集的数据也可以实时以图像的形式进行显示。除进行数据采集外，其后处理软件T3Sster-Master 还提供了数据的分析功能。只需几秒钟，软件就可以将采集的数据以函数的形式表现出来。利用软件内置的材料库，通过测试出的瞬态数据，软件便可以分析出测试 出被测物体的几何参数，如热流路径上的截面积等等。

T3ster可适用于许多电子器件和材料的测试，包括：分离或集成的三极管、LED封装、晶闸管、大功率IGBT和MOSFET等器件；任何复杂的IC器 件；具有单独加热器和温度传感器的热测试芯片；复合材料(如PCB的导热系数)等各种材料；以及各类材料之间的表面接触热阻测量。

图2：用FloTHERM对子系统和整个系统的仿真。

FloTHERM软件是一款用于电子元器件及系统热设计的强大的3D仿真软件，它使用高级CFD(计算流体力学)技术模拟电子系统的气流、温度和传热(图2)。通过使用精确的热仿真，工程师便能在产品的实物样品制造之前自动评估和测试设计方案。

结合使用T3Ster和FloTHERM能够优化设备、子系统和整个系统的热管理。借助这一组合技术，能够很好地优化LED和IC封装设计，达到有效的散 热效果。在设备样机制作好后，通过热测试分析便可获得子系统和系统的特性，并为FloTHERM热仿真分析软件创建精确的子系统和系统的模型。此后，系统 集成商还可以通过T3Ster硬件来进一步验证热管理方案。

封装特性测试能够预见封装结构的热阻和热容。仿真分析软件能为工程师提供所测试结构具体部位的信息。建模过程中热界面材料较难处理，因为不能高度精确地确 定它们的传导率和厚度。因此，T3Ster产品所实施的热封装测试，基于这些材料的阻抗，能够用来在FloTHERM中创建精确模型。这一无缝的集成系统 能够帮助快速、便捷和精确地创建模型，确定产品设计中的缺陷，以及保证量产的质检。T3Ster和FloTHERM分析软件解决方案为IC封装、LED产 品、PCB板以及整个系统的研发提供了综合的热仿真，能够保证获得最佳的系统可靠性。