Эффективным диагностическим методом контроля качества цифровых интегральных схем (ЦИС) является измерение их тепловых параметров. Значения тепловых параметров реальных изделий определяются качеством их производства и могут существенно отличаться от расчетных значений. Описан способ измерения переходной тепловой характеристики (ПТХ) ЦИС с использованием температурной зависимости частоты кольцевого генератора, построенного на логических элементах ЦИС. На примере ПТХ ЦИС типа CD4011 показан итерационный алгоритм расчета параметров линейной одномерной тепловой схемы ЦИС в приближении Фостера по значениям ПТХ в точках наименьшей крутизны, которые соответствуют нулям второй производной. Алгоритм апробирован при нахождении нулей второй производной ПТХ путем прямого численного дифференцирования ПТХ и дифференцирования аппроксимирующего ПТХ полинома 9-й степени. Показано, что ПТХ исследуемой ЦИС соответствует трехзвенной тепловой схеме. Рассмотренные варианты расчета дают практически одинаковые значения тепловых параметров тепловой схемы, которые достаточно хорошо идентифицируются с характерными слоями конструкции ЦИС.
Сергеев Вячеслав Андреевич
Ульяновский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, г. Ульяновск, Россия; Ульяновский государственный технический университет, г. Ульяновск, Россия
Тетенькин Ярослав Геннадьевич
Ульяновский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, г. Ульяновск, Россия; Ульяновский государственный технический университет, г. Ульяновск, Россия
Литература
1. Закс Д.И. Параметры теплового режима полупроводниковых микросхем. – М.: Ра-дио и связь, 1983. – 128 с.
2. Чернышов А.А., Тюхин А. А. Контроль тепловых характеристик интегральных схем // Зарубежная радиоэлектроника. – 1983. – № 5. – С. 90–95.
3. IC thermal measurement method – electrical test method (single semiconductor device) EIA/JEDEC JESD51-1 standard. – URL: www.jedec.org/download/search/jesd51-1.pdf (дата обращения: 8.02.2017).
4. T3Ster – Thermal Transient Tester. – URL: www.mentor.com/micred (дата обращения: 8.02.2017).
5. Сергеев В.А., Юдин В.В. Измерение тепловых параметров полупроводниковых из-делий с применением амплитудно-импульсной модуляции греющей мощности // Метро-логия. – 2010. – № 4. – С. 37–47.
6. Сергеев В.А., Тетенькин Я. Г., Юдин В.В. Способ определения теплового сопро-тивления переход-корпус цифровых интегральных микросхем // Патент России № 2569922, 2015. Бюл. № 34.
7. Сергеев В. А., Тетенькин Я. Г. Определение тепловых параметров цифровых мик-росхем по температурным зависимостям времени задержки сигнала // Автоматизация процессов управления. – 2015. – №3. – С. 89–97.
8. Сергеев В. А., Тетенькин Я. Г. Алгоритм определения тепловых параметров циф-ровых интегральных схем по переходной тепловой характеристике // Автоматизация про-цессов управления. – 2016. – № 1. – С. 112–119.
9. Szekely V., Tran van Bien. Fine structure of heat flow path in semiconductor devices: а measurement and identification method // Solid-State Electronics. – 1988. – Vol. 31. – No. 9. – Р. 1363–1368.
10. Вяхирев В. Измерение тепловых характеристик полупроводниковых электронных компонентов // Технологии в электронной промышленности. – 2013. – № 3. – С. 90–92.
11. Schweitzer D., Раре Н., Сhеп L. Transient measurement of the junction-to-case thermal resistance using structure functions: chances and limits // Proc. of 24th IEEE SEMI-THERM Symposium. – San Jose, California, USA. – 2008. – Р. 193–199.
12. CD4011 Datasheet(PDF) – Texas Instruments. – URL: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/26846/TI/CD4011.html (дата обращения: 8.02.2017).
13. Горлов М. И., Николаева Е.П. Расчет надежности интегральных микросхем: ме-тодические указания к выполнению индивидуальных заданий. – Воронеж: ВГТУ, 2006. – 31 с.