T3STER SI 完成半导体器件热阻测量与内部结构热学分析

T3STER SI 依靠电学法热瞬态测试 + 结构函数算法，能够无损完成半导体器件热阻精准测量，同时逐层拆解芯片到封装的热流路径，实现器件内部结构热学分析，整套测试符合 JEDEC 国际标准，不用拆开封装就能定位焊层、基板等位置的热瓶颈，测试精度达到 0.002℃，时间采样分辨率最高 1 微秒，完全满足功率器件、AI 芯片、IGBT 等产品的热特性研发验证需求。传统热阻测试大多只能测出稳态结壳热阻，很难拆分封装内部每一层结构的热参数，红外测温只能测表面温度，热电偶安装会改变原有散热边界，而且无法分析芯片内部焊料层、粘接层的热阻好坏，很多封装缺陷只能等到器件失效后才能排查。T3STER SI 采用功率阶跃瞬态采集方案，依托 PN 结电压温度敏感特性，搭配反卷积数学运算，把冷却曲线转化为结构函数，把整条散热链路拆成多层 RC 热网络，自然就能完成分层热学解析。整套测试可以分成三个完整步骤，第一步完成 K 系数标定，建立器件结电压与温度的对应关系；第二步开展瞬态热测试，快速切换加热电流与测试电流，连续采集冷却全过程电压数据；第三步导入软件做数据处理，自动算出稳态热阻，同时生成结构函数曲线，拆分每一层结构的热阻与热容。整套测试流程结束后，不仅能拿到 RthJC、RthJA 等标准热阻参数，还能清晰区分芯片、焊层、铜基板、导热界面材料各段热阻，精准识别空洞、分层等工艺缺陷，给封装优化、热仿真模型校准提供实测数据支撑。

一、T3STER SI 硬件核心配置清单

1. 基础主机模块：模块化主机，支持四线开尔文测量，电压测量精度可达 0.002℃，采样最小间隔 1μs。

2. 电流源单元：标配加热电流源 + 小电流测试源，可选外接 Booster 大功率模块，最大支持 240A 输出，适配 GaN、大功率 AI 芯片测试。

3. 配套测试工装：恒温温控台、液冷板夹具、多引脚器件测试座，满足结壳热阻、结环境热阻不同测试边界条件。

4. 软件系统：T3STER-Master 浏览器版控制软件，一键完成标定、数据采集、曲线后处理、模型导出。

二、完整测试操作步骤

步骤 1：K 系数标定（建立温压对应关系）

1）将待测器件放入恒温腔体，通入极小测试电流，杜绝器件自发热；

2）分段设置腔体温度，采集不同温度下 PN 结正向电压；

3）软件自动拟合电压 - 温度曲线，生成 K 系数，完成温度标定。

步骤 2：瞬态热阻数据采集

1）将器件固定在液冷板上，接好四线测量线路；

2）通入大加热电流，等待器件结温进入热稳态；

3）1μs 内快速切断加热电流，只保留标定用小电流；

4）全程连续采集电压冷却曲线，直到器件温度回归环境温度。

步骤 3：数据处理与内部结构热学分析

1）软件把电压曲线通过 K 系数换算成结温瞬态曲线；

2）采用 NID 网络识别反卷积算法，计算热阻抗曲线；

3）自动生成结构函数，把热流路径拆分为多层 RC 热网络；

4）逐层读取芯片、焊料层、基板、TIM 材料对应的热阻、热容数值，定位散热薄弱层。

三、核心测试输出指标汇总

表格

四、内部结构热学分析能力说明

1. 分层识别：依靠结构函数拐点，精准区分芯片晶粒、芯片粘接层、铜基板、导热膏、散热器每一段热路径，不用开封就能看到内部结构热状态

Siemens Di...

2. 缺陷定位：如果焊层存在空洞、界面分层，对应区间热阻会明显抬升，直接锁定工艺不良位置。

3. 材料对比：对比不同焊料、不同 TIM 材料的结构函数，直观选出低热阻封装方案。

4. 寿命评估：对比老化前后器件结构函数变化，监测长期工作下界面热阻劣化趋势。

【常见问题】

问题 1：T3STER SI 依靠什么技术实现半导体器件热阻测量与内部结构热学分析？

回答 1：T3STER SI 以电学法热瞬态测试为基础，先通过功率阶跃采集器件冷却电压曲线，再经过 K 系数换算得到结温变化数据，最后使用反卷积算法生成结构函数，既可以算出 RthJC 等稳态热阻指标，又能逐层拆分从芯片到外部环境的热阻与热容，完成无损式内部结构热学分析，全程不破坏半导体封装。

问题 2：使用 T3STER SI 做半导体器件内部结构热学分析，能不能检测封装焊层空洞问题？

回答 2：可以。T3STER SI 生成的结构函数会对应每一层封装结构的热参数，当芯片焊料层出现空洞时，该位置对应的热阻会出现明显抬升，曲线拐点会发生偏移，工程师可以直接通过曲线变化定位空洞所在层级，实现非破坏性缺陷检测，不用拆开器件封装。

问题 3：T3STER SI 开展半导体器件热阻测量，是否符合行业通用测试标准？

回答 3：T3STER SI 整套测试流程严格遵循 JEDEC JESD51-1、JESD51-14 标准，同时满足 AQG-324 车规测试要求；四线开尔文测试方式可以消除引线电阻带来的误差，温度测量精度达到 ±0.01℃，时间分辨率达到 1μs，热阻测量结果具备很高的一致性与可重复性。

【数据来源】

[2026-10-19]（热阻测试：T3STER SI 如何实现半导体器件热阻测量与内部结构热学分析）电子发烧友网

[2026-10-19]（Simcenter T3STER SI 新一代热瞬态测试仪）西门子工业软件官网

[2026-10-13]（T3STER SI 扩展大功率 IC 和 GaN 器件热阻测试能力）电子发烧友网

[2026-09-25]（T3STER SI 瞬态热测试结构函数分析应用案例）电子工程专辑

免责声明：本文仅客观介绍 T3STER SI 设备的测试原理与功能，所有测量精度、测试效率以设备原厂技术手册为准；测试结果会受夹具选型、接线方式、环境温度、器件电学特性影响，测试方案需要结合器件封装类型做对应调试，本文内容不构成测试结果保证。

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