T3Ster ® [發(fā)音：tri-ster] --- the Thermal Transient Tester：熱瞬態(tài)測試儀，是半導(dǎo)體熱特性熱測試儀器，可用于測試半導(dǎo)體分立器件及模塊的結(jié)溫、穩(wěn)態(tài)熱阻、瞬態(tài)熱阻，同時可用于測試IC、SoC、SIP、 散熱器、熱管等的熱特性。
• T3Ster兼具JESD51-1定義的靜態(tài)測試法（Static Mode）與動態(tài)測試法（Dynamic Mode），能夠?qū)崟r采集器件 瞬態(tài)溫度響應(yīng)曲線（包括升溫曲線與降溫曲線），瞬態(tài)采樣時間分辨率高達(dá)1微秒，測試延遲時間高達(dá)1微 秒，結(jié)溫分辨率高達(dá)0.006℃。
•T3Ster既能測試穩(wěn)態(tài)熱阻，也能測試瞬態(tài)熱阻抗，并且能夠獲得器件的脈沖熱阻。
•T3Ster的研發(fā)者 MicRed是J EDEC的結(jié)殼熱阻（θｊｃ）測試標(biāo)準(zhǔn)（JESD51-14）的制定者，T3Ster的測試 方法符合該標(biāo)準(zhǔn)，可以通過兩種方法計算結(jié)殼熱阻。
• T3Ster的測試方法符合IEC 60747系列標(biāo)準(zhǔn)。
• T3Ster的研發(fā)者M(jìn)icRed制定用于測試LED的國際標(biāo)準(zhǔn)JESD51-51，以及LED光熱一體化的測 試標(biāo)準(zhǔn)JESD51-52。T3Ster和TeraLED是目前滿足此標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的光熱一體化測試要求的設(shè)備。
• T3Ster的測試方法符合MIL-STD-883H method 1012.1和MIL-750E 3100系列的要求。
• T3Ster的Structure Function(結(jié)構(gòu)函數(shù))分析法，能夠分析器件熱傳導(dǎo)路徑上每層結(jié)構(gòu)的熱學(xué)性能（熱 阻和熱容參數(shù)），構(gòu)建器件等效熱學(xué)模型，是器件封裝工藝、可靠性試驗、材料熱特性以及接觸熱阻的強(qiáng) 大支持工具。因此被譽(yù)為熱測試中的“X 射線”。
• T3Ster能與FloTHERM、FloTHERMxt以及FloEFD等熱仿真軟件協(xié)同工作，包括： 1）、將待測器件的RC網(wǎng)絡(luò)模型直接輸出給熱仿真軟件進(jìn)行仿真工作； 2）、將待測器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)直接輸出給熱仿真軟件，利用熱仿真軟件的自動優(yōu)化功能對待測器件的詳 細(xì)熱學(xué)模型進(jìn)行校準(zhǔn)。
◆ 應(yīng)用范圍:
•各種三極管、二極管等半導(dǎo)體分立器件，包括：常見的半導(dǎo)體閘流管，BJT，MOSFET，IGBT，SiC器 件以及GaN HEMT, GaAs FET等器件。
• 各種復(fù)雜的IC以及SIP、SoC等新型結(jié)構(gòu)。
• 接觸熱阻的測試以及各種復(fù)雜的散熱模組的散熱性能的評估。
◆ 功能：
• 半導(dǎo)體器件結(jié)溫測量；
• 半導(dǎo)體器件穩(wěn)態(tài)熱阻及瞬態(tài)熱阻抗測量；
• 半導(dǎo)體器件熱阻和熱容測量，給出器件的熱阻熱容結(jié)構(gòu)（RC網(wǎng)絡(luò)模型包括Foster模型和Cauer模型）；
• 半導(dǎo)體器件封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，包括器件封裝內(nèi)部每層結(jié)構(gòu)（芯片+焊接層+熱沉等）的熱阻和熱容 參數(shù)；
• 半導(dǎo)體器件老化試驗分析和封裝缺陷診斷，幫助用戶準(zhǔn)確定位封裝內(nèi)部的缺陷結(jié)構(gòu)。
• 半導(dǎo)體器件的脈沖熱阻；
• 半導(dǎo)體器件的SOA(安全工作區(qū)域)的繪制；
• 材料熱特性測量（配合DynTIM配件，可以測試材料的導(dǎo)熱系數(shù)）
• 接觸熱阻測量，包括導(dǎo)熱膠、新型熱接觸材料的導(dǎo)熱性能測試。
測試方法——基于電學(xué)法的熱瞬態(tài)測試技術(shù)
◆ 測試方法——電學(xué)法
• 尋找器件內(nèi)部具有溫度敏感特性的電學(xué)參數(shù)，通過測量該溫度敏感參數(shù)（TSP）的變化來得到結(jié)溫的變化。
• TSP的選擇：一般選取器件內(nèi)PN結(jié)的正向結(jié)電壓。
◆ 測試技術(shù)：熱瞬態(tài)測試
• 當(dāng)器件的功率發(fā)生變化時，器件的結(jié)溫會從一個熱穩(wěn)定狀態(tài)變到另一個穩(wěn)定狀態(tài)，T3Ster將會記錄結(jié)溫 瞬態(tài)變化過程（包括升溫過程與降溫過程）。
• 一次測試，既可以得到穩(wěn)態(tài)的結(jié)溫?zé)嶙钄?shù)據(jù)，也可以得到結(jié)溫隨著時間的瞬態(tài)變化曲線 。
• 瞬態(tài)溫度響應(yīng)曲線包含了熱流傳導(dǎo)路徑中每層結(jié)構(gòu)的詳細(xì)熱學(xué)信息（熱阻和熱容參數(shù)）。
計算機(jī)控制接口 | USB接口，滿足數(shù)據(jù)傳輸提取方便的要求 |
測試時間 | 以分鐘為單位計 |
結(jié)溫測試分辨率 | 典型值0.006℃ |
加熱時間 | 不限 |
最小測試延遲時間 | 1µs（用戶可根據(jù)需要在軟件中調(diào)節(jié)） |
• 功率輸出模塊
恒流源IE范圍 | -2A~2A，可輸出電壓：7V |
恒壓源VCB范圍 | -10V~10V，可輸出電流：2A |
測試電流源范圍（4路） | -25mA~25mA |
• 數(shù)據(jù)采集模塊及控制模塊
最小測試延遲時間（ t MD ） | 1µ s | 最小采樣時間間隔 t s） | 1µs |
每倍頻采樣點數(shù) | 400 個（典型值） 1000 個 | ||
測量通道 | 2 個（可擴(kuò)展至 8 個） | ||
電壓變化測量檔位 | 400mv/200mv/100mv/50mv | ||
電壓測量分辨率 | 12μV（以 50mV 量程計算） | ||
T3Ster為客戶提供了三種溫度可控的恒溫設(shè)備，包括：干式溫控儀、濕式溫控儀以及液冷板。這三種恒溫設(shè)備除了能控制待測器件的溫度以測試器件的K系數(shù)，同時還能作為結(jié)溫?zé)嶙铚y試時器件的散熱環(huán)境，幫助控制器件的殼溫。
• 干式溫控儀(T3Ster Thermostat)
干式溫控儀采用熱電致冷芯片(Peltier單體)來控制器件的溫度。
計算機(jī)控制接口 | EIA RS232 9 pole female D connector | 恒溫槽尺寸 | 52 X 52 X 10mm 3 或52 X 52 X 18mm 3 |
溫度控制精度 | ± 0.3 oC | ||
溫度控制范圍 | 5 - 90 oC | ||
• Julabo加熱制冷循環(huán)浴槽(Julabo Refrigerated/Heating Circulator）
濕式溫控儀采用油浴的方式來控制待測器件的溫度，使用時將待測器件浸沒在液體中以獲得恒溫環(huán)境。此外T3Ster提供的濕式溫控儀還可以作為一個動力泵，驅(qū)動外接的液冷板以控制液冷板的溫度。
型號 | 溫度范圍（℃） | 溫度穩(wěn)定性（℃） | 加熱功率（KW） | 制冷功率 20℃（KW） | 油槽尺寸 （W×L/D cm） |
F25-HE | -28~200 | ±0.01 | 2 | 0.26 | 12×14/14 |
F32-HE | -35~200 | ±0.01 | 2 | 0.45 | 18×12/15 |
F34-HE | -30~150 | ±0.01 | 2 | 0.45 | 24×30/15 |
• 液冷夾具(Cold Plate SCP-40/50)
帶手動壓緊裝置的液冷測試夾具（通過導(dǎo)軌與頂桿的方式壓緊待測器件），配合Julabo加熱制冷循環(huán) 浴槽或冷卻水裝置使用，為待測器件提供用于結(jié)殼 熱阻測試的液冷散熱環(huán)境，尺寸：400*500 mm。
• 氣動壓緊液冷試驗臺(SPCP 220/220)
氣動壓緊液冷試驗臺（用戶需自行配備氣源），配合濕式溫控儀使用，為待測器件的測試提供結(jié)殼熱阻測試液冷溫控環(huán)境，冷板尺寸：220*220mm。
SPCP 220/220 氣動壓緊液冷試驗臺技術(shù)指標(biāo) | |
符合標(biāo)準(zhǔn) | JEDEC JESD51-14和 MIL-STD-883H method1012.1 |
外形尺寸 | 385mm*250mm*685mm |
液冷板尺寸 | 220mm*220mm*30mm |
液冷板供液管內(nèi)徑 | 10mm |
可測器件高度范圍 | 0~ 100mm |
氣缸 | 壓力可調(diào)式 |
壓力表 | 電子式 |
壓力控制范圍 | 0~ 0.5MPa |
空氣過濾器外接氣管外徑 | 6mm |
溫度傳感器類型 | J/K/T型熱電偶 |
熱電偶測試器件殼溫的方法 | 符合MIL-STD-883H method1012.1標(biāo)準(zhǔn)的要求 |
測試夾具 | 可定制包含：TO封裝、SMD 封裝等在內(nèi)的各種測試夾具 |
•T3Ster自檢查樣品（T3Ster Reference Device）
性能穩(wěn)定的半導(dǎo)體器件，方便用戶定期檢測測試主機(jī)的功能是否正常。
• 標(biāo)準(zhǔn)靜止空氣箱（T3Ster Still Air Environment）
1）滿足JEDEC JESD 51-2要求
2）尺寸：1立方英尺
•連接T3Ster測試主機(jī)和熱電偶的適配器 ( T3Ster Thermocouple Preamplifier )
1）方便T3Ster主機(jī)與J, K或 T 型熱電偶的聯(lián)接。
2）T3Ster主機(jī)可以方便地測試熱電偶接觸點的溫度隨著時間變化的曲線。
T3Ster Booster(50A/30V)雙通道 | 輔助功率放大器，配合電源Keysight N5765A使用，為大功率待測器件提供加 熱電流。 |
T3Ster Booster(38A/40V)雙通道 | 輔助功率放大器，配合電源Keysight N5766A使用，為大功率待測器件提供加 熱電流。 |
T3SterBooster(200A/7V) Single Channel | 輔助功率放大器，為大功率待測器件提供加熱電流。加熱電流輸出范圍: 40A ~200A?？少徺I電源 Keysight N5765A，以輸出0~40A電流。 |
T3Ster Booster (240A/11V) | 輔助功率放大器，為大功率待測器件提供加熱電流。加熱電流輸出范圍: 10A ~240A。 |
T3Ster Booster(10A/150V)雙通道 | 輔助功率放大器，配合電源Keysight N5770A使用，為大功率待測器件提供加 熱電流。 |
T3Ster Booster(10A/280V)雙通道 | 輔助功率放大器，配合電源Keysight使用，為大功率待測器件提供加熱電流。 |
Keysight N5765A 直流系統(tǒng)電源 | 輔配合輔助功率放大器T3Ster Booster (50A/30V) Dual Channel使用的外部直 流電源，輸出功率: 50A/30V |
Keysight N5770A 直流系統(tǒng)電源 | 直流系統(tǒng)電源，配合輔助功率放大器T3Ster Booser(10A/150V) Dual Channel 使用的外部直流電源，輸出功率: 10A/150V。 |
Keysight N5766A 直流系統(tǒng)電源 | 直流系統(tǒng)電源，配合輔助功率放大器T3Ster Booser (38A/40V) Dual Channel使 用的外部直流電源，輸出功率: 38A/40V。 |
配置 | 每通道 測試電 流范圍 | 每通道加 熱電流范 圍 | 加熱電 壓范圍 | 柵壓 范圍 | 說明 |
T3Ster Booster (50A/30V)雙通道 + KeysightN5765A | 0~2A | 0~50A | 0~30V | 無 | 可配備兩臺Keysight N5765A電源，通過雙通道并 聯(lián)輸出100A加熱電流。 |
T3Ster Booster (38A/40V)雙通道 + KeysightN5765A | 0~1.6A | 0~38A | 0~40V | 無 | 可配備兩臺Keysight N5766A電源，通過雙通道并 聯(lián)輸出76A加熱電流。 |
T3Ster Booster (200A/7V)單通道 | 1mA~500mA | 40A~200A | 0~7V | 0~15V | 用戶可選配一臺Keysight N5765A電源，輸出 0A~40A的加熱電流。 |
T3Ster Booster (240A/11V) | 5mA~1A | 10A~240A | 0~11V | -10V~20V | |
T3Ster Booster (10A/150V)雙通道 | 0~200mA | 0~10A | 0~150V | 無 | 可配備兩臺Keysight N5770A電源，通過雙通道并輸出20A加熱電流。 |
T3Ster Booster (10A/280V)雙通道 | 0~200mA | 0~10A | 0~280V | 無 |
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1）符合CIE 127-2007關(guān)于LED光測試的要求。
2）配合T3Ster可以滿足JESD 51-52規(guī)定的LED光熱一體化測試的要求。
3）整套系統(tǒng)包括：Φ300mm或Φ500mm積分球1個，參考LED1個，多功能光度探頭1個，TERALED控制系統(tǒng)1套，恒溫基座1個。
4）測試功能：
（1）測試LED基于熱功率的真實熱阻；
（2）測試不同的電流與結(jié)溫下的
a）、二極管的伏安特性；
b）、光功率（mW）；
c）、光通量（lm）（包括明視覺光通量和暗視覺光通量）；
d）、流明效率（lm/W）；
e）、色坐標(biāo)（X,Y,Z三刺激值）；
f）、色溫。
◆ 數(shù)據(jù)分析軟件(T3Ster Master)
數(shù)據(jù)分析軟件T3Ster Master提供了數(shù)據(jù)的分析功能，分析結(jié)果包括：測量參數(shù) (Record Parameters) ，測量得到的瞬態(tài)溫度響應(yīng)曲線 (Measured response) , 結(jié)溫差隨時間變化的曲線 (Smoothed response) , 熱阻抗曲線 (Zth) ，時間常數(shù)譜 (Tau Intensity)，頻域分析 (Complex Locus) ，脈沖熱阻 (Pulse Thermal Resistance), 安全工作區(qū)域（SOA），積分結(jié)構(gòu)函數(shù)以及微分結(jié)構(gòu)函數(shù)等。
（1）測試參數(shù)（Record Parameter）
T3Ster可以自動描繪待測器件的K系數(shù)曲線，且能夠?qū)系數(shù)曲線進(jìn)行線性擬合以及非線性擬合。
（2）測試參數(shù)（Record Parameter）
詳細(xì)記錄了每次測試的測試參數(shù)，包括加熱功率，待測器件的k系數(shù)，測試時間以及測試通道等。
（3）瞬態(tài)溫度響應(yīng)曲線
橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為結(jié)溫的改變，詳細(xì)記錄了結(jié)溫隨著時間瞬態(tài)變化的曲線。從該圖可以得到待測器件在達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)時結(jié)溫的變化量。
(4）原始瞬態(tài)數(shù)據(jù)（溫敏電壓隨時間變化的數(shù)據(jù)）
T3Ster的工作原理（硬件實時采集+結(jié)構(gòu)函數(shù)分析）
◆ 測試K系數(shù)：建立結(jié)溫與電壓之間的關(guān)系
在器件本身的自發(fā)熱（self-heating）可以忽略的情況下，將器件置于溫度可控的恒溫環(huán)境中，改變環(huán)境溫度，測量TSP。得到一條校準(zhǔn)曲線。該直線的斜率即為k系數(shù)。
在接下來的過程中，測量得到的電壓變化值乘以k值即為結(jié)溫變化量。
1. 通入工作電流，使結(jié)溫升高達(dá)到飽和。
2、進(jìn)行工作電流到測量電流的高速切換。（1us）
3、在結(jié)溫下降過程中，實時采樣pn結(jié)電壓，再通過K系數(shù)得到pn結(jié)點的降溫曲線，采樣間隔為1us。
A. *的靜態(tài)實時測試方法
T3Ster兼具JESD51-1規(guī)定的的靜態(tài)測試法（static mode）和動態(tài)測試法（dynamic mode），但是靜態(tài)測試法更*，因此我們推薦用戶采用靜態(tài)測試法。靜態(tài)測試法可以實時地采集待測器件的結(jié)溫隨著時間的變化，而動態(tài)測試法是通過人為構(gòu)建脈沖加熱功率來模擬瞬態(tài)過程，并非器件實際的瞬態(tài)溫度響應(yīng)。靜態(tài)法的測試時間短、測試數(shù)據(jù)點密而且測試數(shù)據(jù)的信噪比更高。
B. 測試啟動時間高達(dá)1us，保證了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性
研究表明，在測試中如果瞬態(tài)變化最初1ms時間內(nèi)的溫度沒有被采集到，最終的熱阻值將被低估10%-15%左右。
C、實時采樣時間間隔高達(dá)1us，采樣點數(shù)最多65000點，保證了數(shù)據(jù)的完備性
