PowerTester T3Ster SI |
一、产品简介
Power Tester功率循环及热测试平台用于功率半导体器件的热可靠性测试和寿命测试（包含IGBT、Si和SiC MOSFET、二极管等）以及热特性测试。帮助用户精确测量结温和瞬态热阻，同时Power Tester提供全自动的功率循环可靠性测试。在简单的触屏操作界面，用户可以对器件施加多种不同的功率循环策略包括恒电流I，恒功率P，恒结温差 ΔT(junction)，恒壳温差ΔT(c) (Ext. Sens.)等模式另外也包含通过调节栅压的形式实现以下Const. ΔT(j) (V(Gate))，Const. |ΔP| (V(Gate))，Const. ΔT(c) (V(Gate))等循环模式。在测试中记录失效诊断的信息，”实时“、“在线式”分析常见的由于热量引起的机械性失效，芯片焊接层、焊线的分离、芯片及封装内部材料的分层与破裂及焊接层的老化。测试完成后可以通过“结构函数曲线”来识别封装内部的变化/失效。
Power Tester可提供不同电流、电压与测量通道数的规格，以满足客户不同需求。
二、产品优势
测试技术：Power Tester是基于Mentor Graphics®T3Ster®advanced thermal testing硬件解决方案，该解决方案在世界各地的行业中用于精确的热特性测试。
先进的测试理念：Power Tester可以同时进行功率循环和热测试，任何与老化降级相关的热效应都可以在不移动待测器件的情况下通过结构函数在线监测，与传统的老练设备相比更加节省时间，能获得完整的失效数据。
易于操作：Power Tester可供专家和生产人员使用
友好的触摸屏界面：Power Tester可以在测试过程中记录广泛的信息，如电流、电压和芯片温度传感；以及详细的结构功能分析，以记录封装热结构的变化。
电力电子产品测试：包括金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）和功率二极管。
功率循环测试，直至失效：节省时间，因为组件不需要拆下，进行实验室测试，然后返回测试仪进行更多的循环。
多种供电策略：恒定时间Ton/Toff、恒定电流、恒定壳温变化、恒定的结温变化以及恒定的功率变化。
“实时”结构功能诊断：快速获得正在进行的故障、循环次数和故障原因等结果。
安全设计：增强的安全功能、超温、烟雾、冷却液泄漏检测确保了系统的安全运行，即使系统处于独立状态。
图1. 简洁方便的图形化操作界面
三、应用领域
Power Tester既可以对包括混合动力汽车及电动车辆和列车在内的汽车和交通行业应用中越来越多的电力电子器件进行可靠性测试，还可以对发电与变频器、风力涡轮机等可再生能源应用中越来越多的电力电子器件进行可靠性测试。是结合了功率循环测试功能和瞬态热测试功能的热测试产品，通过结构函数提供实时故障原因诊断的数据。
图1. 损坏的IGBT模组与IGBT模组截面示意图
客户列表
南方半导体科技有限公司
一、产品简介
Simcenter T3Ster SI 热瞬态测试仪，是半导体热特性热测试仪器。它通过非破坏性地测试封装好的半导体器件的电压随着时间的瞬态变化，快速地获得准确的，重复性高的结温热阻数据以及结构内部信息。 Simcenter T3STER SI 支持对器件进行在线测试，结壳热阻测试等。测试结果可以生成热阻热容模型供热仿真软件使用，同时也可以用于校准详细的仿真模型。
• Simcenter T3STER SI 的测试方法满足国际通用标准：JEDEC JESD51-1，JEDEC JESD51-14，美军标 MIL 883H，MIL 750E以及国际电工委员会的 ICE60747系列。
• Simcenter T3STER SI 的研发部门 MicReD 联合英飞凌共同制定了最新的结壳热阻测试标准 JEDEC JESD 51-14: Transient Dual Interface Test Method。T3STER SI的测试方法完全符合标准要求，支持通过两种方法来计算结壳热阻。
• Simcenter T3STER SI 的研发部门 MicReD 制定了全球第一个使用电学法测试 LED 器件真实热阻的国际标准 JESD51-51，以及规范 LED器件光热一体化测试的 JESD51-52。
• Simcenter T3STER SI 既能进行稳态结温、热阻测试，也能进行热瞬态测试。在采集瞬态温度响应曲线（冷却曲线）时，采样时间间隔最快可达1微秒。
• Simcenter T3STER SI 独创的结构函数(structure function)可以图形化地展示热流传导路径上每层结构的热阻和热容信息，非破坏性地检测封装结构的改变，因而被广泛地应用于产品封装的新材料或新工艺的对比、产品可靠性研究、产品质量评估以及接触热阻等各个领域。
• Simcenter T3STER SI 可以与 Simcenter Flotherm Flexx 和 Simcenter FLOEFD 等仿真软件高度配合，建 立准确高效的 Digital Twin ，包括为仿真软件输出 RC网络模型，校准仿真模型等。从而提高仿真准确度， 提升仿真设计速度。
二、应用范围
Simcenter T3STER SI可测试的器件：针对不同的器件，需要选择合适的 TSP
• 二极管：选择正向压降 VF作为 TSP， 所有器件都可以当成二极管测试；
• 三极管：
BJT：Vbe
MOSFET（包括 SiC MOSFET）：Vsd
IGBT（包括分立器件和功率模块）：Vce
GaAs FET和 GaN HEMT：Vgs，栅极电流或 Vce
• 热测试芯片：
内置了加热电阻和温敏二极管；
在加热电阻上施加功率，测试二极管；
• 数字 IC：衬底二极管，VCC和 GND反向偏置，施加加热功率并测试；
◆ Simcenter T3STER SI在产品各个阶段的应用：
• 产品设计和研发阶段：
1）通过测试+仿真的 Digital Twin，从源头上保证设计模型的准确性，节约设计成本，减少返工的几率；
2）测试原型器件的热学结构信息，发现隐藏的设计缺陷，及时改进产品的设计；
3）通过结构函数强大的结构对比功能，在保证产品性能的前提下，选择性价比更高的材料和工艺；
4）提供基于测试结果的仿真模型供下游客户使用，增强产品的市场竞争力；
• 产品制造阶段：发现隐藏的缺陷，降低后期维保的成本；
• 质量评估阶段：对产品进行全方位的热学表征，及时发现产品的质量缺陷。
三、工作原理
• 内置受业界广泛认可的热瞬态测试仪，测试方法符合 AQG-324, JESD51-1，IEC60747系列等国际主流标准关于测试器件冷却曲线的要求；
• 支持最新结壳热阻测试标准 JESD51-14；
• 支持使用结构函数非破坏性地分析器件内部封装结构各层的热阻和热容参数。
◆ 热瞬态测试流程
◆ 标定（K系数测试）：建立结温与电压之间的关系
• 在器件本身的自发热（self-heating）可以忽略的情况下，将器件置于温度可控的恒温环境中，改变环境温度，测量 TSP，得到一条校准曲线；
• 提供多种温控装置，满足不同尺寸、不同封装类型器件的标定；
• 标定结果支持线性拟合和非线性拟合。
◆ 热瞬态测试（功率跳变+实时采集）
• 将待测器件放置在合适的测试环境中（如测试结壳热阻时，放置在液冷板上）；
• 给待测器件施加加热电流，等待其达到热稳定状态后，快速关断加热电流，仅保留标定时用的测试电流状态，切换时间最快 1us；
• 在测试电流下，实时记录电压（结温）随着时间变化的曲线，直到器件再次达到稳定状态；
1）对数坐标自动变频采样，前密后疏，采样时间分辨率：1us；
2）四线法（开尔文）测试；
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