РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА И АППАРАТУРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МИКРОСХЕМ

ВВЕДЕНИЕ 9
1 Методы определения теплового сопротивления микросхем 11
1.1 Метод определения теплового сопротивления с контролем температуры кристалла с помощью термоэлектрического преобразователя 11
1.1.1 Принцип, условия, режим измерений и аппаратуры 11
1.1.2 Проведение измерений 14
1.1.3 Обработка результатов измерений 15
1.2 Метод определения теплового сопротивления с контролем температуры кристалла по термочувствительному параметру 16
1.2.1 Принцип и условия измерений 16
1.2.2 Способ постоянной температуры кристалла 17
1.2.3 Способ определения при двух значениях мощности
и температуры 20
1.3 Выводы 22
2 Определение теплового сопротивления микросхем на основе моделирования
в среде TCAD 24
2.1 Назначение, конструкция и основные параметры микросхемы
124КТ1 24
2.2 Разработка командного файла для создания модели микросхемы
124КТ1 26
2.3 Моделирование микросхемы 124КТ1 при определении теплового
сопротивления методом 2 30
2.4 Моделирование микросхемы 124КТ1 при определении теплового
сопротивления методом 3, способ постоянной температуры 35
2.5 Выводы 41
3 Модифицированный метод определения теплового сопротивления 43
3.1 Принцип измерений по модифицированному методу 43
3.2 Условия и проведение моделирования варианта 1 и варианта 2 46
3.3 Обработка результатов и определение теплового сопротивления
микросхемы 124КТ1 48
3.4 Выводы 49
4 Разработка управляемого источника тока 50
4.1 Разработка функциональной схемы управляемого источника тока 50
4.2 Разработка электрической принципиальной схемы управляемого
источника тока 51
4.3 Разработка модели управляемого источника тока в программе
Multisim 53
4.4 Разработка программы управления источником тока в Lab VIEW 56
4.5 Выводы 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ 67
ПРИЛОЖЕНИЯ 69
Купить

Тепловое сопротивление полупроводниковых приборов (ИИ) в установившемся режиме является одним из важнейших их параметров, по величине которого можно оценивать их качество изготовления, температуру кристалла в различных режимах эксплуатации и проводить отбраковку потенциально ненадёжных приборов.
В промышленных условиях на выходном и входном контроле контролируются тепловые сопротивления переход-корпус и переход-среда, которые указываются в паспортах НИ и микросхем и определяют приращение температуры активной области (р-п перехода) ПН и микросхем по отношению к корпусу или к окружающей среде соответственно при заданном приращении электрической мощности. В известных косвенных методах при измерении тепловых сопротивлений используется переключение НН и микросхем из режима нагрева заданной статической электрической мощностью в режим измерения ТЧН. Нри этом требуется обеспечить измерение малых изменений ТЧН на фоне больших средних значений и случайных помех за малое время, пока температура активной области не успевает заметно измениться [13].
ОСТ 11 0944-96 устанавливает три основных метода определения
теплового сопротивления [9].
Метод 1. Метод определения теплового сопротивления с контролем температуры кристалла с помощью инфракрасного микропирометра.
Метод 2. Метод определения теплового сопротивления с контролем температуры кристалла с помощью термоэлектрического преобразователя.
Метод 3. Метод определения теплового сопротивления с контролем температуры кристалла по термочувствительному параметру.
Этот метод устанавливает два способа определения теплового сопротивления:
— способ постоянной температуры кристалла;
— способ определения при двух значениях мощности и температуры.
В работе будут рассмотрены два метода определения теплового сопротивления из ОСТ 11 0944-96:
1) метод 2 метод определения теплового сопротивления с контролем температуры кристалла с помощью термоэлектрического преобразователя;
2) метод 3 метод определения теплового сопротивления с контролем температуры кристалла по термочувствительному параметру, способ постоянной температуры.
Второй способ метода 3 не рассматривался по причине того, что для определения теплового сопротивления необходимо определять ТКН микросхемы. Первый метод не рассматривался по причине того, что в ОСТ 11 0944-96 сказано, что данный метод изложен в ОСТ 11 073.073-82. Данный ОСТ в библиотеке университета утерян, а в сети Internet найти его не удалось.
Целью магистерской диссертации являлось анализ и освоение методов определения теплового сопротивления микросхем, изложенных в ОСТ 11 0944-96, разработка управляемого источника тока и модифицированного метода определения теплового сопротивления микросхем с помощью, которого определить тепловое сопротивление микросхемы 124КТ1 производства ОАО «Орбита»[19].
Экспериментальное исследование электрических и тепловых параметров структур ПП и микросхем требует наличия специальной высокоточной измерительной аппаратуры, которые являются достаточно дорогостоящими. Кроме того, точно измерить температуру внутри кристалла практически невозможно. Поэтому возникает потребность в дополнительном инструменте, с помощью которого возможно анализировать зависимости характеристик приборов от режимов работы и температуры. В настоящее время таким инструментом является компьютерное приборно-технологическое
моделирование, которое стало повсеместно доступным за счёт бурного развития компьютерной техники.
При анализе существующих методов определения теплового сопротивления установлено, что данные методы устарели и на сегодняшний день требуется либо разработка новых методов или модифицирование старых. Такие методы должны реализовываться с помощью быстродействующих устройств, позволяющих производить более точно, удобно и с высокой скоростью определение теплового сопротивления микросхем.
Научная новизна работы заключается в разработке модифицированного метода определения теплового сопротивления микросхем и других полупроводниковых приборов, который позволяет удобно и с высокой точность определяться тепловое сопротивление.

Купить