半導體器件的結到殼之間的熱阻RθJC(θJC)是衡量器件從芯片到封裝表面外殼的熱擴散能力的參數，是半導體器件最重要的熱性能參數之一，它必須被標注到器件尤其是功率器件的產品規格書中。

結到殼熱阻值越小，半導體器件的散熱性能越好，反之，則散熱性能越差，目前RθJC(θJC)測量方法主要有熱電偶探頭測量法、紅外熱成像儀法、電學參數法等。其中電學法因具有測量方便、測量精度高且重復性好等優點，成為最為常用的熱阻測量方法，同時也是標準推薦的測試方法。



datasheet上RθJC(θJC)值



根據熱阻計算公式，我們需要得到待測樣品的結溫、殼溫和功耗參數才能測量RθJC(θJC)。



半導體器件結殼熱阻RθJC(θJC)傳統的定義是:將器件表面與水冷銅熱沉相接觸，直接測量結與殼的溫度差，如 MIL-STD-883標準[1]所述。

殼溫需用熱電偶測量，很容易產生誤差，測量的結果不具有可重復測量性。原因之一是器件的殼溫分布不均勻，熱電偶只測得與它相接觸位置的殼溫，這一點很可能不是殼溫的最大值。

另外一個原因是讀取的殼溫值偏低，熱電偶不能充分與熱沉絕熱，熱電偶測量點的熱量會被熱電偶引線和熱沉導走。

考慮到固定器件與熱沉的壓力會使分層不明顯，可能引起更多的問題。

還有一個系統誤差是熱沉中熱電偶，鉆孔的影響對于較小的器件，這一影響更明顯。



殼溫的不均勻分布

針對如何精確測試殼溫，以及RθJC(θJC)的準確測量，T3Ster技術團隊與德國英飛凌科技公司于2005年共同提出了半導體器件結到殼熱阻雙界面測試檢測方法，并被JEDECJC-15會議委員會核準認定為“JESD51-14”檢測標準。

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雙界面分離法測試RθJC(θJC)

JEDEC(國際固態技術協會)于2010年11月正式通過并頒布了由T3Ster研發團隊聯合英飛凌技術專家提交的基于熱瞬態測試技術和結構函數分析法的最新結殼熱阻測試標準。

與傳統的測試方法相比，最新的熱瞬態測試界面法（Transiant Dual Interface）具有更高的準確性和可重復性，而T3Ster是目前唯一滿足此標準的商業化產品。

通過這種高重復性的方法，可以方便地比較各種器件的結殼熱阻，而且這種方法同樣適用于熱界面材料（TIMs）的熱特性測試。

雙界面分離法的測試過程：



對被測器件進行兩次測試，施加相同的加熱條件，但在熱沉表面采用不同的冷卻條件（例如直接接觸和涂抹導熱硅脂），進行瞬態熱測試。

兩種不同的冷卻條件，對封裝外殼之前的散熱路徑上的熱阻沒有影響，而對外殼及之后的熱阻有影響。

每次測量若接觸熱阻不同，則得到的總熱阻也不同，因此兩種條件下的瞬態熱阻曲線將從外殼表面接觸熱阻不同開始分離，兩次測量中分離點處的熱阻即為與熱沉接觸的外殼表面處的熱阻值。

由于器件外殼表面和冷卻板之間使用不同的接觸方式，只基于結溫度的瞬態測量，不再需要對殼溫進行測量，因此，排除了與這些相關的所有誤差，用這種方法可以獲得測量精度良好的熱阻值。

貝思科爾實驗室MOS、IGBT及IC器件雙界面測試RθJC(θJC)實例：







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雙界面測試法大大提高了 RθJC(θJC)測量的測試精度和可重復性，同時保證了企業間測量方法的一致性和數據的可比性，使用T3Ster對半導體器件進行熱測試，不僅可以記錄模塊結溫瞬態變化過程，通過雙界面分離法得到準確的結殼熱阻數據和結溫隨時間變化的瞬態曲線，還可以通過結構函數分析器件熱傳導路徑上各層結構的熱阻值。

審核編輯：劉清