半导体器件温度校准装置和测温方法与流程

1.本发明涉及半导体器件温度测试技术领域，特别是涉及半导体器件温度校准装置和测温方法。


背景技术：

2.半导体器件应用广泛，了解半导体器件内部温度分布情况对于半导体器件热设计、安全工作区设计以及失效分析等具有重要意义。通常半导体器件常用的温度测量手段有红外热成像法与反射率热成像法等，都需要首先将待测物体加热到恒定温度，并以此温度为基准进行温度校准操作。常用的半导体器件的温度校准方法为将一个恒温台通过导热硅脂与半导体器件连接，通过控制恒温台的加热温度，实现待测半导体器件的温度调节，认为恒温台温度与待测半导体器件温度相同。而随着半导体技术的发展，半导体器件的热密度越来越大，带有非平面型散热结构的半导体器件越来越多，对该类半导体器件而言，恒温台无法与待测半导体器件充分接触，导致待测半导体器件的温度分布不均匀、温度校准不准确，进而影响后续检测温度分布的试验结果。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对半导体器件的温度校准问题，提供一种准确度高、操作性强的半导体器件温度校准装置。
4.一种半导体器件温度校准装置，包括：
5.箱体，所述箱体设有密闭空间，所述箱体用于放置待测半导体器件；
6.加热装置，所述加热装置设置于所述箱体内壁上，所述加热装置用于对所述箱体内空气进行均匀加热。
7.在其中一个实施例中，还包括控制器，所述控制器设置在所述箱体上，与所述加热装置电连接。
8.在其中一个实施例中，所述加热装置还包括风扇，所述风扇设置于所述箱体内，所述风扇与所述控制器连接，用于使所述箱体内空气流动。
9.在其中一个实施例中，所述加热装置还包括感温元件，所述感温元件与所述控制器电连接。
10.在其中一个实施例中，所述箱体还设有检测孔，所述检测孔设置于所述箱体的顶部，所述检测孔用于连接检测镜头。
11.在其中一个实施例中，所述箱体还包括密封套，所述密封套与所述检测孔的孔壁连接。
12.在其中一个实施例中，所述箱体还包括门板，所述门板与所述箱体活动连接。
13.在其中一个实施例中，所述门板还包括密封条，所述密封条设置于所述门板的四周，并与所述箱体接触。
14.在其中一个实施例中，还包括支架，所述支架设置所述箱体内，所述支架为至少两
个均匀间隔排列于所述箱体底部的骨架，至少两个所述骨架形成一个支撑平面，所述支撑平面用于放置待测半导体器件。
15.一种测温方法，采用温度检测设备以及如上述的半导体器件温度校准装置，包括步骤：
16.将待测半导体器件放置于箱体的密闭空间内；
17.向加热装置通电，将箱体内空气温度均匀加热至设定值；
18.使用温度检测设备测试对应温度下待测半导体器件辐射率或反射率。
19.上述半导体器件温度校准装置，箱体设有密闭空间，箱体用于放置待测半导体器件，加热装置设置于箱体内壁上，通过加热装置对所述箱体内空气进行均匀加热，能够实现对放置于箱体密闭空间内的待测半导体器件的均匀加热，使其温度达到符合要求的校准值，提高了对带有非平面型散热结构的待测半导体器件进行温度校准的准确性，便于分析半导体器件的散热结构性能、使用性能，指导半导体器件热设计、安全工作区设计以及失效分析。
20.上述测温方法，采用温度检测设备以及上述半导体器件温度校准装置，通过上述半导体器件温度校准装置对待测半导体器件进行温度校准，再通过温度检测设备检测温度是否达到要求的校准值，提高了对对带有非平面型散热结构的待测半导体器件进行温度校准的准确性，减小了温度校准过程中产生的误差，提高了后续温度检测结果准确性。
附图说明
21.图1为半导体器件温度校准装置结构示意图；
22.图2为半导体器件温度校准装置整体结构透视图。
23.标号说明：
24.10、箱体；11、检测孔；12、门板；20、加热装置；30、控制器；40、支架。
具体实施方式
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
31.半导体器件是利用半导体材料特殊电特性来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换的电子器件，在现代社会，半导体器件具有非常广泛的军用和民用价值，在航空航天、军事装备、通讯基站、轨道交通、消费电子等场合得到了越来越广泛的应用。电力设备失效故障主要原因是半导体器件故障失效，半导体器件的失效属于物理化学反应范围，反应速率与温度有很大的依赖关系，因此提升半导体器件的温度测量精度，了解器件内部温度分布情况对于半导体器件热设计、安全工作区设计以及失效分析等具有重要意义。通常半导体器件常用的温度测量手段有红外热成像法与反射率热成像法等，都需要首先将待测物体加热到恒定温度，并以此温度为基准进行温度校准操作。常用的对半导体器件的温度校准方法为将一个恒温台通过导热硅脂与半导体器件连接，通过控制恒温台的加热温度，实现待测半导体器件的温度调节，认为恒温台温度与待测半导体器件温度相同。而随着半导体技术的发展，半导体器件的热密度越来越大，带有非平面型散热结构的半导体器件越来越多，对该类半导体器件而言，恒温台无法与待测半导体器件充分接触，导致待测半导体器件的温度分布不均匀、温度校准不准确，进而影响后续检测温度分布的试验结果。基于此，有必要针对半导体器件的温度校准问题，提供一种准确度高、操作性强的半导体器件温度校准装置。
32.参阅图1、图2，图1示出了本发明一实施例中的半导体器件温度校准装置结构示意图；图2示出了本发明一实施例中的半导体器件温度校准装置整体结构透视图。本发明一实施例提供了的一种半导体器件温度校准装置，包括：箱体10，所述箱体10设有密闭空间，所述箱体10用于放置待测半导体器件；加热装置20，所述加热装置20设置于所述箱体10内壁上，所述加热装置20用于对所述箱体10内空气进行均匀加热。上述半导体器件温度校准装置，箱体10设有密闭空间，箱体10用于放置待测半导体器件，加热装置20设置于箱体10内壁上，通过加热装置20对所述箱体10内空气进行均匀加热，能够实现对放置于箱体10密闭空间内的待测半导体器件的均匀加热，使其温度达到符合要求的校准值，提高了对带有非平面型散热结构的待测半导体器件进行温度校准的准确性，便于分析半导体器件的散热结构性能、使用性能，指导半导体器件热设计、安全工作区设计以及失效分析。
33.为了准确控制加热温度，在其中一个实施例中，还包括控制器30，所述控制器30设置在所述箱体10上，与所述加热装置20电连接。通过控制器30准确控制加热装置20的加热温度，对箱体10内密闭空气进行持续均匀加热，实现对放置于箱体10密闭空间内的待测半导体器件的均匀加热，使其温度达到符合要求的校准值，通过控制器30控制加热温度提高了温度校准的精度。
34.可选地，在其中一个实施例中，还包括控制面板，控制面板与控制器30连接，控制面板设置于箱体10外侧壁，通过控制面板输入加热温度，通过控制器30形成指令，控制加热装置20加热温度，对箱体10内密闭空气进行持续均匀加热，实现对放置于箱体10密闭空间内的待测半导体器件的均匀加热，使其温度达到符合要求的校准值，通过控制面板提高对待测半导体器件温度校准的操作性。
35.可选地，加热装置20为电阻加热装置，通过电阻加热装置对所述箱体10内空气进行均匀加热，能够实现对放置于箱体10密闭空间内的待测半导体器件的均匀加热，使其温度达到符合要求的校准值，电阻加热装置结构简单、温度调节范围大、便于安装维修。
36.为了保证待测半导体器件受热均匀，在其中一个实施例中，所述加热装置20还包括风扇，所述风扇设置于所述箱体10内，所述风扇与所述控制器30连接，用于使所述箱体10内空气流动。当控制器30控制加热装置20启动后，控制风扇启动，使箱体10内密闭空气温度分布均匀，实现对待测半导体器件的持续均匀加热，使其温度达到符合要求的校准值。
37.为了进一步提高对待测半导体器件温度校准的效率和准确度，在其中一个实施例中，所述加热装置20还包括感温元件，所述感温元件与所述控制器30电连接，使得在控制器30、加热装置20、风扇之间形成闭环控制，通过感温元件检测箱体10内密闭空气的温度值，将加热装置20对箱体10内密闭空气加热的温度值持续反馈到控制器30，控制器30进行温度值与要求的校准值进行分析计算，并根据计算得到的误差值形成输出指令，及时调整加热装置20的加热温度，使放置于箱体10密闭空间内的待测半导体器件的温度达到符合要求的校准值，提高对待测半导体器件的加热温度的准确度和温度校准的效率。
38.可选地，感温元件为温度传感器，通过温度传感器感受箱体10内密闭空气的温度值，并将箱体10内密闭空气的温度值转换成可输出信号输送至控制器30，控制器30进行温度值与要求的校准值进行分析计算，并根据计算得到的误差值形成输出指令，及时调整加热装置20的加热温度，使放置于箱体10密闭空间内的待测半导体器件的温度达到符合要求的校准值，提高对待测半导体器件的加热温度的准确度和温度校准的效率。温度传感器体积小、准确度高、稳定性好，提高了温度检测的精度，降低了成本。
39.为了便于检测设备检测待测半导体器件的温度，在其中一个实施例中，所述箱体10还设有检测孔11，所述检测孔11设置于所述箱体10的顶部，所述检测孔11用于连接检测镜头。
40.在其中一个实施例中，所述箱体10还包括密封套，所述密封套与所述检测孔11的孔壁连接。可选地，所述密封套为橡胶密封套，橡胶密封套抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿，且结构简单，使用、维护方便，寿命长。可选地，密封套为双层耐高温之高张性密封条，确保箱体10内空气的密闭。
41.为了便于取放待测半导体器件，在其中一个实施例中，所述箱体10还包括门板12，所述门板12与所述箱体10活动连接，对待测半导体器件进行温度校准时，通过打开箱体10
门板12，将待测半导体器件放置于箱体10内。
42.为了提高箱体10的密封性，在其中一个实施例中，所述门板12还包括密封条，所述密封条设置于所述门板12的四周，并与所述箱体10接触，提高了箱体10的密封性，减小箱体10内密闭空气的温差，使温度校准更高效、结果更准确。
43.为了使待测半导体器件充分、均匀受热，在其中一个实施例中，还包括支架40，所述支架40设置所述箱体10内，所述支架40为至少两个均匀间隔排列于所述箱体10底部的骨架，至少两个所述骨架形成一个支撑平面，所述支撑平面用于放置待测半导体器件，增大了待测半导体器件的与箱体10内空气的接触面积，使箱体10内待测半导体器件充分、均匀受热，减小温度校准误差。
44.可选地，箱体10为合金箱体10，合金箱体10包括内箱板、外箱板，内箱板材质为为高密度玻璃纤维棉，外箱板材质为不锈钢板。
45.一种测温方法，采用温度检测设备以及如上述的半导体器件温度校准装置，包括步骤：
46.将待测半导体器件放置于箱体10的密闭空间内；
47.向加热装置20通电，将箱体10内空气温度均匀加热至设定值；
48.使用温度检测设备测试对应温度下待测半导体器件辐射率或反射率，分析待测半导体器件的温度是否符合校准值。
49.在其中一个实施例中，使用温度检测设备测试对应温度下待测半导体器件辐射率或反射率之后，还包括步骤：
50.保持加热装置20断电；
51.向待测半导体器件通电，使其达到工作状态，实现模拟半导体器件在实际工作时的状态；
52.使用温度检测设备，检测箱体10内待测半导体器件的温度分布状况。通过温度检测设备测试出半导体器件在工作状态下的温度分布状况，分析半导体器件的散热结构性能、使用性能，指导半导体器件热设计、安全工作区设计以及失效分析。
53.在一些实施例中，将待测半导体器件放置于箱体10的密闭空间内之后，包括步骤：通过控制器30准确控制加热装置20的加热温度，对箱体10内密闭空气进行持续均匀加热，将箱体10内空气温度均匀加热至设定值。
54.在一些实施例中，通过控制器30准确控制加热装置20停止加热。
55.在一些实施例中，使用温度检测设备，检测箱体10内待测半导体器件的温度时，使用温度检测设备在箱体10顶部的检测孔11检测待测半导体器件的表面温度分布状况。
56.在一些实施例中，通过控制器30操作控制风扇启动，以减小箱体10内密闭空气的温度梯度。
57.在一些实施例中，通过控制器30操作控制风扇停转。
58.在一些实施例中，检测箱体10内待测半导体器件的温度时，使用红外热像仪，将检测镜头套设与密封套内，使检测镜头在箱体10顶部的检测孔11处检测待测半导体器件的表面温度分布状况，通过对待测半导体器件的红外辐射探测，并加以信号处理、光电转换等手段，将待测半导体器件的温度分布的图像转换成可视图像，将实际探测到的待测半导体器件的热量进行精确的量化，以面的形式实时成像待测半导体器件的整体，能够准确识别正
在发热的区域，通过屏幕上显示的图像色彩和热点追踪显示功能来初步判断待测半导体器件的发热情况，实现温度检测的高效率、高准确率，便于分析半导体器件的散热结构性能、使用性能，指导半导体器件热设计、安全工作区设计以及失效分析。
59.在一些实施例中，使用反射率热成像仪，检测箱体10内待测半导体器件的温度分布状况。通过发光二极管(led)发出照明光源，通过显微镜聚焦到待测器件表面，通过可见光ccd照相机采集反射光被，再经由分析软进行分析，采用led光源，而非聚焦激光束可以有效地消除由于相干光源带来的斑点、穗状等干涉图样，通过调制方案来探测待测半导体器件表面反射率的相对变化，包括零拍法、外差法以及瞬态效应，实现温度检测的高效率、高准确率，便于分析半导体器件的散热结构性能、使用性能，指导半导体器件热设计、安全工作区设计以及失效分析。
60.上述半导体器件温度校准装置，箱体10设有密闭空间，箱体10用于放置待测半导体器件，加热装置20设置于箱体10内壁上，通过加热装置20对所述箱体10内空气进行均匀加热，能够实现对放置于箱体10密闭空间内的待测半导体器件的均匀加热，使其温度达到符合要求的校准值，提高了对带有非平面型散热结构的待测半导体器件进行温度校准的准确性，便于分析半导体器件的散热结构性能、使用性能，指导半导体器件热设计、安全工作区设计以及失效分析。
61.上述测温方法，采用温度检测设备以及上述半导体器件温度校准装置，通过上述半导体器件温度校准装置对待测半导体器件进行温度校准，再通过温度检测设备检测温度是否达到要求的校准值，提高了对对带有非平面型散热结构的待测半导体器件进行温度校准的准确性，减小了温度校准过程中产生的误差，提高了后续温度检测结果准确性。
62.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。