DB61T-熱阻測試試驗(yàn)方法編制說明

《瞬態(tài)熱阻和穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法》編制說明西安衛(wèi)光科技有限公司2020.3.6《瞬態(tài)熱阻和穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法》編制說明一、任務(wù)來源依據(jù)陜西省市場監(jiān)督管理局下達(dá)的“2019年軍民融合地方標(biāo)準(zhǔn)制訂計劃項(xiàng)目的通知”（陜市監(jiān)函〔2019〕302號）進(jìn)行該標(biāo)準(zhǔn)的編制，該項(xiàng)目編號為：SDBXM11-2019，標(biāo)準(zhǔn)名稱：《瞬態(tài)熱阻和穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法》。起草單位（項(xiàng)目承擔(dān)單位）：西安衛(wèi)光科技有限公司協(xié)作單位（項(xiàng)目參與單位）：西安西岳電子技術(shù)有限公司陜西華茂電子科技有限責(zé)任公司中電科西安導(dǎo)航技術(shù)有限公司主要起草人：王嘉蓉、張文勝、趙輝、薛紅兵、安海華二、制定標(biāo)準(zhǔn)的必要性和意義1、瞬態(tài)熱阻和穩(wěn)態(tài)熱阻測試的目的和意義：由于功率器件（尤其是大功率器件）工作時，會消耗大量的功率而產(chǎn)生大量的熱量，而功率器件的性能參數(shù)幾乎都與溫度相關(guān)，影響功能的關(guān)鍵指標(biāo)都是溫度的敏感參數(shù)，因散熱不良導(dǎo)致的器件技術(shù)指標(biāo)漂移，性能退化乃至失效是功率器件的主要失效模式之一。因此散熱能力就是功率器件能否長期穩(wěn)定工作的重要保障，而考核功率器件散熱能力的指標(biāo)就是熱阻，它反映的是器件的材料、結(jié)構(gòu)及不同焊接層面的散熱能力，散熱能力越強(qiáng)熱阻越小，器件性能受熱應(yīng)力影響越小，工作越穩(wěn)定可靠，使用壽命越長。總之，熱阻是功率器件研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)、采購中關(guān)鍵的必不可少的指標(biāo)。2、國內(nèi)現(xiàn)狀：雖然熱阻值是反映功率器件質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)，但由于我國半導(dǎo)體行業(yè)起步較晚，無論是在材料、設(shè)計、工藝還是標(biāo)準(zhǔn)方面都比較落后，尤其是測試方法、試驗(yàn)方法幾乎是空白。八十年代翻譯轉(zhuǎn)化了一部分前蘇聯(lián)的測試試驗(yàn)方法，九十年代又轉(zhuǎn)化美軍標(biāo)，補(bǔ)充完善了一些國際先進(jìn)的測試試驗(yàn)方法，但由于知識產(chǎn)權(quán)以及核心技術(shù)保護(hù)等原因，美軍標(biāo)試驗(yàn)方法中只給出了試驗(yàn)框架和思路，可操作性極差，且關(guān)鍵步驟空白，無法有效指導(dǎo)測試或試驗(yàn)。熱阻測試就是其中之一。雖然GB/T4587-94半導(dǎo)體分立器件和集成電路第7部分：雙極型晶體管》中第=4\*ROMANIV章11條給出了熱阻測試的一般程序和步驟，但測試儀、測試條件、測試步驟、數(shù)據(jù)處理都空白，在實(shí)踐中完全無法進(jìn)行。因此，長期以來熱阻都是做為理論參考值出現(xiàn)在產(chǎn)品規(guī)范或產(chǎn)品手冊中，而沒有進(jìn)行實(shí)際測量。2）隨著軍用領(lǐng)域?qū)Ψ至⑵骷馁|(zhì)量和可靠性要求的不斷提高，尤其是彈、箭、船、星、站等空間級配套的需求，熱阻測試成為考核功率器件可靠性無可替代的指標(biāo)。因此，從2000年的“航天重點(diǎn)專項(xiàng)電子元器件可靠性增長工程”開始，熱阻測試方法的研究和制訂在航空、航天系統(tǒng)逐步開展。到目前為止，2008年中電集團(tuán)13所形成了軍用雙極型晶體管的瞬態(tài)熱阻測試方法（只在本企業(yè)內(nèi)實(shí)施），我單位是主要參與單位之一。2012年電子四院承擔(dān)了原總裝備部下達(dá)的項(xiàng)目代號為（12DX121）的“軍用雙極型晶體管穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法的研究”的課題項(xiàng)目，并編制起草了“雙極型晶體管穩(wěn)態(tài)熱阻試驗(yàn)方法”國軍標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，但迄今還未發(fā)布實(shí)施。我公司是該項(xiàng)目的主要參與單位和國軍標(biāo)的主要起草單位。3）在民用領(lǐng)域，熱阻值始終沒有納入必測參數(shù)，一方面由于民品的質(zhì)量和可靠性要求沒有軍品高，更重要的一方面是，民品沒有切實(shí)可行的熱阻測試方法可以指導(dǎo)測試，即便有些企業(yè)進(jìn)行了測量，由于沒有民品測試方法的規(guī)范，無法界定測試結(jié)果的正確性和真實(shí)性。2、外國現(xiàn)狀：美、日、德、韓等國功率器件的發(fā)展，不但早于我國，而且一直占據(jù)著功率器件技術(shù)的龍頭，材料、設(shè)計、工藝、標(biāo)準(zhǔn)等都主導(dǎo)著整個功率器件領(lǐng)域，他們在標(biāo)準(zhǔn)方面的特點(diǎn)是“民而優(yōu)則軍”，即在民品中有了成熟穩(wěn)定的規(guī)模生產(chǎn)能力，產(chǎn)品積累大量的民品經(jīng)驗(yàn)，才會提煉上升轉(zhuǎn)為軍品，所以軍用測試方法基本從民品測試轉(zhuǎn)化來的，熱阻測試也是如此、因此國外的民品功率器件都有熱阻測試。1）長期以來熱阻都是做為理論參考值出現(xiàn)在產(chǎn)品規(guī)范或產(chǎn)品手冊中，而沒有進(jìn)行實(shí)際測量。2）軍用領(lǐng)域?qū)Ψ至⑵骷馁|(zhì)量和可靠性要求的不斷提高，熱阻測試成為考核功率器件可靠性無可替代的指標(biāo)。2012年電子四院承擔(dān)了原總裝備部下達(dá)的項(xiàng)目代號為（12DX121）的“軍用雙極型晶體管穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法的研究”的課題項(xiàng)目，我公司是該項(xiàng)目的主要參與單位和國軍標(biāo)的主要起草單位。3）在民用領(lǐng)域，熱阻值始終沒有納入必測參數(shù)。4、制訂《瞬態(tài)熱阻和穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法》的必要性：世界半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，不僅體現(xiàn)在新材料、新技術(shù)、新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，還體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的不斷提高上。隨著我國綜合國力的不斷提升、國際環(huán)境日趨嚴(yán)峻，對功率器件的需求也不斷增加，功率器件的質(zhì)量和可靠性不僅關(guān)系著武器裝備的配套，更影響著基礎(chǔ)建設(shè)的成敗。1）我省率先制訂《瞬態(tài)熱阻和穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法》地方標(biāo)準(zhǔn)，將軍標(biāo)方法轉(zhuǎn)化為民用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了軍民融合，把軍用領(lǐng)域的先進(jìn)測試方法推廣到民用領(lǐng)域，有效的指導(dǎo)和推進(jìn)民品生產(chǎn)，提升民用產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，將軍工資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)資源優(yōu)勢，彌補(bǔ)軍民融合短板。2）我省率先制訂《瞬態(tài)熱阻和穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法》地方標(biāo)準(zhǔn)，不但形成我省功率器件的地方特色，填補(bǔ)國內(nèi)民品領(lǐng)域功率器件熱阻測試的空白，占領(lǐng)民品功率器件的制高點(diǎn)，大幅提升功率器件的國際、國內(nèi)市場競爭力。做強(qiáng)做大電子元器件工業(yè)，彌補(bǔ)工業(yè)短板。3）希望通過制訂“瞬態(tài)熱阻和穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法”地方標(biāo)準(zhǔn)的工作，及時的將軍用項(xiàng)目的研究成果固化，并推廣普及到民用領(lǐng)域，充分發(fā)揮項(xiàng)目研究的作用，達(dá)到并提升項(xiàng)目立項(xiàng)的目的，彌補(bǔ)科研成果轉(zhuǎn)化不足的短板。三、主要起草過程2019年5月15日接到陜西省市場監(jiān)督管理局的（陜市監(jiān)函〔2019〕302號）文件后，起草單位（項(xiàng)目承擔(dān)單位）西安衛(wèi)光科技有限公司牽頭，成立了標(biāo)準(zhǔn)起草工作組，工作組成員由起草單位和協(xié)作單位（項(xiàng)目參與單位）的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、檢測試驗(yàn)、市場應(yīng)用等骨干技術(shù)人員組成，工作組成員全部具有高級及以上專業(yè)技術(shù)職稱。由于該標(biāo)準(zhǔn)是從原總裝備部下達(dá)的項(xiàng)目代號為（12DX121）的“軍用雙極型晶體管穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法的研究”的課題項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化而來，因此，標(biāo)準(zhǔn)的初稿和征求意見在該項(xiàng)目立項(xiàng)之前已完成，2019年5月該項(xiàng)目立項(xiàng)后，又面向行業(yè)和社會征求了意見。2013年5月完成標(biāo)準(zhǔn)初稿的編制。2014年1月完成標(biāo)準(zhǔn)初稿的意見征求。2019年5月征求意見及征求意見匯總。2019年6月完成標(biāo)準(zhǔn)修改形成送審稿。2019年6月完成送審稿的查新工作。四、制定標(biāo)準(zhǔn)的原則和確定標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的依據(jù)1、制定標(biāo)準(zhǔn)的原則是固化課題研究的成果，將軍用科研成果轉(zhuǎn)化為地方標(biāo)準(zhǔn)；解決GB/T4587-94《半導(dǎo)體分立器件和集成電路第7部分：雙極型晶體管》在實(shí)踐中完全無法進(jìn)行的問題；填補(bǔ)國內(nèi)沒有切實(shí)可行的間歇壽命試驗(yàn)方法的空白。1）本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)與GB/T4587-94《半導(dǎo)體分立器件和集成電路第7部分：雙極型晶體管》的對比：①GB/T4587-94中第=4\*ROMANIV章11條熱阻測試方法中，沒有測試儀、測試條件、測試步驟、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。②GB/T4587-94中第=4\*ROMANIV章11條熱阻測試方法，僅有瞬態(tài)熱阻測試，沒有涉及穩(wěn)態(tài)熱阻測試。本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)中不但增加穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法，還將制訂出詳細(xì)的測試儀、測試條件、測試步驟、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。2）本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)與美軍標(biāo)“功率晶體管熱阻測試方法”的對比：美軍標(biāo)熱阻測試方法中，不論是瞬態(tài)熱阻測試還是穩(wěn)態(tài)熱阻測試均未給出詳細(xì)的測試儀、測試條件、測試步驟、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容，可操作性較差。本項(xiàng)目中將制訂出詳細(xì)的極具操作性的測試儀、測試條件、測試步驟、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。2、由于本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)是在原總裝備部2012年下達(dá)的項(xiàng)目代號為（12DX121）的“軍用雙極型晶體管穩(wěn)態(tài)熱阻測試方法的研究”的課題完成的基礎(chǔ)上編制起草，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容主要依據(jù)課題研究的成果，標(biāo)準(zhǔn)工作組相關(guān)單位數(shù)十年的產(chǎn)品研制、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和檢測試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及用戶應(yīng)用驗(yàn)證。五、主要條款的說明論述1、標(biāo)準(zhǔn)第3部分“3術(shù)語和定義”中，明確了試驗(yàn)過程中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的含義，避免試驗(yàn)誤差、試驗(yàn)失效及試驗(yàn)糾紛。2、標(biāo)準(zhǔn)第4、5部分，詳細(xì)的規(guī)定了試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)條件，明確了試驗(yàn)裝置、條件、環(huán)境要求及測試時序等。3、標(biāo)準(zhǔn)第6部分，詳細(xì)的規(guī)定了試驗(yàn)程序，給出了瞬態(tài)熱阻測試和穩(wěn)態(tài)熱阻測試的詳細(xì)步驟、順序及方法。4、標(biāo)準(zhǔn)第7部分，詳細(xì)的規(guī)定了數(shù)據(jù)處理的要求，給出了瞬態(tài)熱阻和穩(wěn)態(tài)熱阻的計算公式、數(shù)據(jù)采集及合格判據(jù)等。5、標(biāo)準(zhǔn)第8部分，詳細(xì)的規(guī)定了試驗(yàn)應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)，包括詳細(xì)規(guī)范中規(guī)定的數(shù)據(jù)記錄、測試報告中應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)等。6、通過本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容，完全解決了GB/T4587-94《半導(dǎo)體分立器件和集成電路第7部分：雙極型晶體管》沒有具體試驗(yàn)方法和步驟，沒有試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)條件、控制步驟、試驗(yàn)設(shè)置和控制、數(shù)據(jù)處理、失效判據(jù)等試驗(yàn)程序，根本無法進(jìn)行試驗(yàn)，而美軍標(biāo)的可操作性太差、在實(shí)踐中完全無法進(jìn)行的問題；填補(bǔ)國內(nèi)沒有切實(shí)可行的間歇壽命試驗(yàn)方法的空白。六、重大意見