用于IGBT测试的温度控制方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种用于igbt测试的温度控制方法。

背景技术：

1、目前，igbt(insulate gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)已得到广泛应用。其作为典型功率半导体器件，具有驱动电路简单，稳态损耗和开关损耗平衡良好等优点。为提高封装阶段的成品率，需对芯片的高温漏电特性进行测试。然而，针对igbt的高温测试，如何准确控制测试温度一直是行业内的一大难题。若无法准确的判断igbt模块的温度，就无法保证测试温度的一致性，而测试温度不一致会导致各个产品的质量无法保持一致。

2、现有igbt模块的测温方案多为热电偶线直接接触式测温，测量温度受加热工装影响、热电偶接触点温度散热的影响及热电偶接触点接触不良产生的影响，无法准确有效的测量igbt模块的温度，并且igbt模块在测试中有热量产生，影响其内部结温，存在测试数值无法表征实际情况的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于igbt测试的温度控制方法，以解决现有方法无法准确有效的控制igbt模块结温的技术问题。

2、本发明提出的一种用于igbt测试的温度控制方法，包括以下步骤：

3、测量获取igbt高温测试系统未装载igbt模块的第一状态下的用于表征系统工作参数的第一数据组；获取igbt芯片的理论温度tj1和ntc的理论温度t41；基于所述第一数据组、igbt芯片的理论温度tj1和ntc的理论温度t41，计算出所述igbt高温测试系统在装载有igbt模块且进行加热的第二状态下的用于表征系统热阻的第二数据组；基于设定的测试igbt模块时需要的igbt芯片的目标温度tj2，结合所述第二数据组，计算出所述igbt高温测试系统在装载有igbt模块，且进行加热和测试的第三状态下的所述加热装置的目标功率p2和ntc的目标温度t42；在所述第三状态下，控制所述加热装置以所述目标功率p2加热igbt模块；比对所述ntc的理论温度t41和所述ntc的目标温度t42；当所述ntc的理论温度t41与所述ntc的目标温度t42之差超出允许范围时，调整所述目标功率p2，使测试所述igbt模块时，所述igbt芯片保持所需的目标温度tj2。

4、进一步地，所述第一数据组包括：环境温度ta、加热装置的温度t1、加热工装的温度t2、igbt模块外壳的温度t3、ntc的电阻rntc、电压vc、电流ic以及加热装置的理论功率p1。

5、进一步地，所述获取igbt芯片的理论温度tj1的步骤包括：

6、利用所述igbt高温测试系统测出对应最小电流ic的电压vc，基于公式vc＝k×tj1，计算出所述igbt芯片的理论温度tj1；上述式中，k为已知常数。

7、进一步地，所述ntc的理论温度t41的获取步骤包括：

8、基于所述ntc的电阻rntc，结合已知的rt转换公式，计算出所述ntc的理论温度t41。

9、进一步地，所述第二数据组包括加热装置至加热工装的热阻r1、加热工装至igbt模块外壳的热阻r2、igbt模块外壳至ntc的热阻r3、ntc至igbt芯片的热阻r4、加热装置至空气的热阻r5。

10、进一步地，计算出所述第二数据组的步骤包括，基于以下公式：

11、t2＝t1-r1×p1；

12、t3＝t2-r2×p1；

13、t41＝t3-r3×p1；

14、tj1＝t41-r4×p1；

15、ta＝t1-r5×p1；

16、建立热阻模型为固定热阻，多次进行加热和测试并拟合，计算得到r1、r2、r3、r4、r5的值。

17、进一步地，计算出所述加热装置的目标功率p2的步骤包括，基于公式tj2＝ta-(r1+r2+r3+r4-r5)×p2计算得到所述目标功率p2的值。

18、进一步地，计算出所述ntc的目标温度t42的步骤包括，基于公式tj2＝t42-r4×p2计算得到所述目标温度t42的值。

19、进一步地，所述ntc的理论温度t41与所述ntc的目标温度t42之差超出允许范围时，调整所述目标功率p2的步骤包括：

20、所述ntc的目标温度t42大于所述ntc的理论温度t41时，降低所述加热装置的目标功率p2至平衡功率p3，其中，所述平衡功率p3的计算公式为：

21、p3＝p2×[(t42-t41)÷t41]

22、直至所述ntc的理论温度t41与所述ntc的目标温度t42之差在允许范围内。

23、进一步地，所述ntc的理论温度t41与所述ntc的目标温度t42之差超出允许范围时，调整所述目标功率p2的步骤还包括：

24、所述ntc的目标温度t42小于所述ntc的理论温度t41时，提高所述加热装置的目标功率p2。

25、本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：通过调整测试igbt模块时的加热装置的目标功率p2，使igbt模块的ntc的目标温度t42尽可能接近ntc的理论温度t41，利用ntc的温度表征igbt芯片的实际温度，使测试igbt模块时，igbt芯片始终保持所需的目标温度tj2，实现了igbt模块结温的准确有效控制，使igbt模块在高温测试时温度具有一致性，保证igbt模块质量的可靠性。

技术特征：

1.一种用于igbt测试的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的用于igbt测试的温度控制方法，其特征在于，所述第一数据组包括：环境温度ta、加热装置的温度t1、加热工装的温度t2、igbt模块外壳的温度t3、ntc的电阻rntc、电压vc、电流ic以及加热装置的理论功率p1。

3.如权利要求2所述的用于igbt测试的温度控制方法，其特征在于，所述获取igbt芯片的理论温度tj1的步骤包括：

4.如权利要求3所述的用于igbt测试的温度控制方法，其特征在于，所述ntc的理论温度t41的获取步骤包括：

5.如权利要求4所述的用于igbt测试的温度控制方法，其特征在于，所述第二数据组包括加热装置至加热工装的热阻r1、加热工装至igbt模块外壳的热阻r2、igbt模块外壳至ntc的热阻r3、ntc至igbt芯片的热阻r4、加热装置至空气的热阻r5。

6.如权利要求5所述的用于igbt测试的温度控制方法，其特征在于，计算出所述第二数据组的步骤包括，基于以下公式：

7.如权利要求6所述的用于igbt测试的温度控制方法，其特征在于，计算出所述加热装置的目标功率p2的步骤包括，基于公式tj2＝ta-(r1+r2+r3+r4-r5)×p2计算得到所述目标功率p2的值。

8.如权利要求7所述的用于igbt测试的温度控制方法，其特征在于，计算出所述ntc的目标温度t42的步骤包括，基于公式tj2＝t42-r4×p2计算得到所述目标温度t42的值。

9.如权利要求8所述的用于igbt测试的温度控制方法，其特征在于，所述ntc的理论温度t41与所述ntc的目标温度t42之差超出允许范围时，调整所述目标功率p2的步骤包括：

10.如权利要求9所述的用于igbt测试的温度控制方法，其特征在于，所述ntc的理论温度t41与所述ntc的目标温度t42之差超出允许范围时，调整所述目标功率p2的步骤还包括：

技术总结
本发明涉及半导体技术领域，公开了一种用于IGBT测试的温度控制方法。包括获取IGBT芯片的理论温度Tj1和NTC的理论温度T41；计算出IGBT模块进行加热和测试时加热装置的目标功率P2和NTC的目标温度T42；比对NTC的理论温度T41和所述NTC的目标温度T42；当所述NTC的理论温度T41与所述NTC的目标温度T42之差超出允许范围时，调整所述目标功率P2，使IGBT芯片保持所需的目标温度Tj2。通过NTC的温度表征IGBT芯片的实际温度，使测试IGBT模块时，IGBT芯片始终保持所需的目标温度Tj2，实现了IGBT模块结温的准确有效控制。

技术研发人员：刘洛宁,余辰将,张鲲
受保护的技术使用者：智新半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15