热瞬态测试仪（T3Ster）

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产品综述

T3Ster?[发音：tri-ster] — the Thermal Transient Tester：热瞬态测试仪，用于半导体器件的先进热特性测试仪，同时用于测试IC、SoC、SIP、散热器、热管等的热特性。

• 关键特性

T3Ster兼具JESD51-1定义的静态测试法（StaticMode）与动态测试法（DynamicMode），能够实时采集器件瞬态温度响应曲线（包括升温曲线与降温曲线），其采样率高达1微秒，测试延迟时间高达1微秒，结温分辨率高达0.01℃。

T3Ster既能测试稳态热阻，也能测试瞬态热阻抗。

• 标准符合性

T3Ster的研发者MicRed是JEDEC最新的结壳热阻(θjc)测试标准（JESD51-14）的制定者，T3Ster是目前全球唯一满足此标准的仪器。T3Ster的测试方法符合IEC60747系列标准。

T3Ster的研发者MicRed制定了全球第一个用于测试LED的国际标准JESD51-51，以及LED光热一体化的测试标准JESD51-52。T3Ster和TeraLED是目前全球唯一满足此标准所规定的光热一体化测试要求的。

T3Ster的测试方法符合MIL-STD-883Hmethod1012.1和MIL-750E3100系列的要求。

• 技术优势

T3Ster独创的StructureFunction(结构函数)分析法，能够分析器件热传导路径上每层结构的热学中国电子热可靠性工程应用倡导者您专业可信赖的合作伙伴性能（热阻和热容参数），构建器件等效热学模型，是器件封装工艺、可靠性试验、材料热特性以及接触热阻的强大支持工具。因此被誉为热测试中的“X射线”。

T3Ster可以和热仿真软件Flotherm，FloEFD无缝结合，将实际测试得到的器件热学参数导入仿真软件进行后续仿真优化。

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应用概述

• 应用对象

各种三极管、二极管等半导体分立器件，包括：常见的半导体闸流管、双极型晶体管、以及大功率IGBT、MOSFET、LED等器件；各种复杂的IC以及MCM、SIP、SoC等新型结构；各种复杂的散热模组的热特性测试，如热管、风扇等。

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测试方法、标准及流程

• 测试方法

电压法，利用p-n结恒定电流下的正向电压值来指示温度变化。

• 测试标准

电压法测结温与瞬态热测试JESD-51-1和JESD-51-14：

• 测试流程

1)使用测试小电流取得被测半导体器件温度系数(mV/℃，得到正向电压随温度变化的关系)；

2)使用大电流进行加热；

3)当达到热平衡状态时，切换成小电流测量(切换时间小于1μs)；

4)当切换到测试电流后,被测半导体器件的正向电压被测量并记录下来，直到和环境温度达到新的热平衡状态。被记录下来的正向电压数值通过被测半导体器件的温度系数(mV/℃)被转换成为相应的温度随时间变化的关系。

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T3Ster技术优势

A、先进的静态实时测试方法T3Ster的测试技术与传统的动态测试法(dynamicmode)不同，采用的是先进的静态测试法(staticmode)，可以实时地采集待测器件的结温随着时间的变化。而动态测试法是通过人为构建脉冲加热功率来模拟瞬态过程，并非器件实际的瞬态温度响应。静态法的测试时间短、测试数据点密而且测试数据的信噪比更高。

B、测试启动时间高达1us，保证测试结果准确性研究表明，在测试中如果瞬态变化最初1ms时间内的温度没有被采集到，最终的热阻值将被低估10%-15%左右。

C、实时采样时间间隔高达1us，采样点数最多65000点，保证数据完备性。

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结构函数及应用

• 结构函数由来

• 结构函数意义

• 基于结构函数的产品应用

(1)半导体器件结温

测量半导体器件热阻和热容测量，给出器件的热阻热容结构（RC网络结构）

(2)半导体器件封装内部结构分析

包括器件封装内部每层结构（芯片+焊接层+热沉等）的热阻和热容参数；

结构无损检测；

封装材料和工艺优化；

器件可靠性筛选。

(3)半导体器件老化试验分析

老化方法：周期性温度变化、湿度变化

试验方法：利用T3Ster进行热瞬态测试

分析方法：利用T3SterMaster分析软件提供的结构函数进行分析

(4)封装缺陷诊断

帮助用户准确定位封装内部的缺陷结构

(5)材料热特性测量

导热系数和比热容

(6)接触热阻测量

包括导热胶、新型热接触材料(TIM)的导热性能测试

(7)基于分离法的θjc的测定(JEDEC51-14)

(8)微通道散热结构研究

试验方法：改变微通道散热结构中的流体流速

分析方法：利用T3Ster测试每种流速下的结构函数进行比较分析

分析结论：T3Ster测试结果与热通量感应器所得到的结果是相互吻合的，即微通道结构中流体的流速越大，其散热性能越好。

(9)热封装模型输出

T3Ster的测试结果可以直接导入到FloTHERM软件进行后期系统散热分析

(10)热仿真模型校验

Flotherm带有T3Ster接口，可以直接将T3Ster软件生成的RthCth网络导入做仿真，也可以使用T3Ster的RthCth网络验证软件模型的仿真结果。

(11)热阻矩阵研究（多芯片热测试方向）

通过热阻矩阵，可以方便地研究多芯片的热学性能，不仅考虑某个芯片对于外部环境的自热阻，还考虑芯片之间的耦合热阻。热阻矩阵的元素通过下面的方法获得：

第一步，在某个芯片处施加功率；

第二步，测量所有芯片处的温度；

第三步，再用1W的功率进行归一化。

(12)LED散热评价、LED灯具或模组热阻测量、LED光热一体化测试

通过T3Ster与TeraLED的光热一体化测试功能，可以帮助用户分析LED的各项光电色参数与驱动电流、结温等的关系，包括：

1)二极管的伏安特性；

2)光功率（mW）；

3)光通量（lm）（包括明视觉光通量和暗视觉光通量）；

4)流明效率（lm/W）；

5)色坐标（X,Y,Z三刺激值）；

6)色温。

 

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贝思科尔实验室介绍

贝思科尔公司与北京大学深圳SOC重点实验室联合建设的半导体热可靠性联合实验室成立于2019年10月，实验室位于深圳市南山区。

实验室配置：T3Ster热阻测试仪、DynTIM界面材料导热系数测试仪、Julabo温控循环仪等硬件设备，以及Flotherm、FloEFD、Flomaster、HyperLynx、Star CCM+等仿真软件。

实验室宗旨：为芯片半导体、LED、OLED、MOSFET、IGBT、IPM等领域广大客户提供测试、建模（模型校准）与仿真咨询服务。

面向行业：新能源/汽车/轨道交通、家电/通信；半导体IC、功率器件、IGBT、IPM、光电集成、OLED等。

我们的服务：

1 软硬件产品销售及技术支持服务；

2 热流仿真分析及设计顾问服务；

3 半导体热阻，器件功率循环测试服务。

贝思科尔（BasiCAE），专注为国内高科技电子及半导体等行业提供先进的电子/结构设计、散热仿真分析、半导体热可靠性测试及设计数据信息化管理的解决方案和咨询服务。

来源：深圳市贝思科尔软件技术有限公司