塑封晶体管热阻问题数据研析
塑封晶体管的热阻，一般由芯片自身的热阻、芯片与引线框架之间的热阻、塑封体的热阻组成。在生产过程中，如果芯片粘接环节控制不好，会使芯片与引线框架间的热阻大大增加，使用过程中容易因为结温过高而烧毁。
晶体管在工作过程中的热阻是结温的上升数值与耗散功率之比，一般情况我们把晶体管的表面温度作为参考温度，可以得到表达式如下：Tj为结温，Tc为晶体管表面温度，P为耗散功率。得到这个表达式后，对热阻测量其实就可以转变为对结温、晶体管温度、耗散功率的测量。但是很显然，我们很难对芯片的结温进行测量。
为了解决这个问题，正航仪器开展了以下的实验研究：可以利用结温Tj与晶体管发射结正向压降Vbe在一定范围内存在线性关系这个特性：M是温敏系数。从而我们可以把问题转为对ΔVbe的测试，这在生产上是可以实现的。要完成ΔVbe的测试，需要确定以下几个参数：Im(测试电流)、Pt（功率时间）、Ie（功率电流）、Dt（延迟时间）、Vcb（C，B极间电压）。要确定以上这些参数，需要收集大量的数据，以保证所确定的参数的有效性。但同样出现一个问题，我们可以通过测试系统得到庞大的测试数据，但对数据的分布规律与特征，这个工作需要计算机软件辅助完成。Im（测试电流）：Im在整个ΔVbe的测试过程中，主要是用来测试用，基本上是一直存在的，对它的选取有两个基本的原则：Im要尽量小，尽量减少因为Im的流通而导致的晶体管发热。Im也不能太小，要保证所选择的Im下，晶体管Vbe的工作特性曲线已进入线性区域。设置不同的Im，对一批晶体管产品进行测试。
绘制成图形后，可以清晰地看到，在Ib在10mA左右时已进入线性区域，所以选择的Im可以定在10mA。Pt（功率时间）：Pt的时间设定，需要根据ΔVbe变化来定义，所以我们先大致地估计出其它几个参数，测试出一些ΔVbe数据，再来确定功率时间。功率电流Ie的选择不能太大，可以根据芯片的Ic来选择，比如我们在这里先选择Ie=Ic=1A。Vcb的选择不能超过Vce的值，可以在小于Vce的值中选取，在这里选择Vcb=25V。
然后我们可以从小到大设置PowerTime的时间，用此程序对一批产品进行ΔVbe的测试，为了分析，需将这些数据用计算机软件绘制成图形，如图所示：
可以看到，在Pt时间超出60ms后，ΔVbe出现急剧上升的趋势，那是因为在60ms前芯结温从PN向晶体管表面传递，60ms后热量向空气中扩散，所以ΔVbe两个阶段体现出两种不同的上升趋势。确定了ΔVbe的测试条件后，我们需要对ΔVbe的上下限进行设定，以达到筛选产品，剔除不良产品的目的。对一批在线产品进行测试，测试产品的数量为18729只，将得到的数据作概率分布，绘制出图形：
从图形的显示情况，我们可以将ΔVbe上下限确定在55mV~67mV。得到完整的ΔVbe测试方法后，就可以用所设定的程序对生产中的产品进行检测，及时发现问题，分析解决。以下为在产线上检控过程中发现的几批异常产品，从软件绘制出的图形可以看到，均有些问题，只是程度不一样。
所显示的问题是这几个批次产品并不完全服从正态分布，严重的甚至已经出现两个峰值。发现ΔVbe的问题后，可以发现同一天生产的产品，同一批次，dVBE却分布在两个区间，这个现象是存在问题的。因为dVBE反映的是粘接问题，如果设备和工艺一致性良好，dVBE的分布也应该是集中的，所以基本可以判断，粘接设备或者工艺存在不稳定的现象。在找到问题发生的工位后，通过只对粘接工艺的监控，就可以很有效地解决此问题。如果没有计算机软件的辅助，应用传统的失效分析方法，也可以最终解决此问题，但却要耗费更多人力和物力，而且效果并不是很好。
在传统的解决方式中，如果ΔVbe的测试数值没有超过我们所限定的上下限，我们便不会对此作关注，但像上面几个图形的结果可以看到，虽然ΔVbe的结果还在可以接受的范围内，但已经有设备出现不稳定的状况，导致部分产品ΔVbe偏离了中心值。计算机软件的使用让我们清晰的发现了这个问题，提前发现了问题的发生，而不是在产品真正造成了经济损失的时候才回头查找问题。（本文由正航仪器撰稿）http://www.zhpct.com
