瞬态热测试界面法测量热阻

在介绍瞬态热测试界面法之前，简要介绍结构函数、foster模型、Cauer模型这些数学基础。

结构函数理论：

对于任何一个热模型，可以等效为热阻Rth和热容Cth并联的网络模型。进行电路等效变换，对应模型为一个电阻和电容并联，一阶网络如下：

其中 为时间常数。

实际的热结构，可以抽象为n阶RC网络：

施加加热功率  ，多阶热阻网络的温度响应方程可以表示为：

对应的 是结到壳的热阻抗，表达式为：

Foster 模型是节点对节点的热容，为了提取器件的热阻构成，需要将foster网络转化为Cauer模型，变成节点到地的热容，因而有必要进行foster模型和Cauer模型的等效转化，两个模型的电路如下：

利用阻抗等效方法进行相互转化：

Foster：将Zjc进行拉普拉斯变化

Cauer: 为了得到Cauer模型，再继续进行拉普拉斯变化

将cauer模型中的热阻和热容按照网络阶数叠加，以热阻为横坐标，热容为纵坐标，可绘制出积分式的结构函数曲线。

数学模型理解起来比较复杂，在测试过程中只要有大体的概念，数据处理过程都可以由软件来完成。

参考JEDEC51-14瞬态双界面法，测量步骤如下：

1） 第一次测量时，将模块直接接触散热器，施加阶跃功率，记录结温变化情况，得到热阻抗曲线。

2） 在器件和散热器之间涂一层很薄的导热硅脂，施加阶跃功率，再次记录结温变化情况，得到热阻抗曲线。

3） 由于导热路径的差异只有在壳到散热器接触面，因此两种测试条件下，结到壳的热阻抗曲线重合，在导热硅脂处发生分离。分离点的热阻抗即为器件的热阻抗。

通过温度的瞬态响应曲线，辅之以结构函数分析手段，就可以分析器件内部的结构信息，进行热传导路径上各种结构的分层进行结构分析。

1）越靠近y轴的地方代表着实际热流传导路径上接近芯片有源区的结构。

2）曲线上平坦的区域代表器件内部热阻大、热容小的结构，陡峭的区域代表器件内部热阻小、热容大的结构。

3）结构函数的末端，其值趋向于一条垂直的渐近线，此时代表热流传导到了空气层。