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JEDEC Standard No. 51-4A Page 22 References This document contains the guideline for thermal test chip design as a subset of JEDEC methodology for component package thermal measurement. The associated details of test method, environment and test board are given in JEDEC documents [1] - [4]. It is also recommended to read the SEMI test standards ([5] - [9]) and the related documents [10] - [12].[1] JESD 51, Methodology for the Thermal Measurement of Component Packages (Single Semiconductor Device)[2] JESD 51-1, Integrated Circuit Thermal Measurement Method - Electrical Test Method (Refer to Annex A for a list of terminology and symbols applicable to this document).[3] JESD 51-2, Integrated Circuit Thermal Test Method, Environmental Conditions - Natural Convection[4] JESD 51-12, Guidelines for Reporting and Using Electronic Package Thermal Information[5] JC-15- Low Thermal 95-63, Conductivity Test Board for Leaded Surface Mount Packages.[6] SEMI Test Method #G43-87, Test Method, Junction-To-Case Thermal Resistance Measurements of Molded Plastic Packages.[7] SEMI Test Method #G38-87, Still and Forced Air-to-Ambient Thermal Resistance Measurements of Integrated Circuit Packages.[8] SEMI Test Method #G42-88, Specification, Thermal Test Board Standardization for Measuring Junction-to-Ambient Thermal Resistance of Semiconductor Packages.[9] SEMI Test Method #G30-88, Junction-to-Case Thermal Resistance Measurements of Ceramic Packages.[10] SEMI Test Method #G32-86, SEMI Guideline for Unencapsulated Thermal Test Chip.[11] EIA JEDEC EB-20, Accepted Practices for Making Microelectronics Device Thermal Characteristics Test.[12] Mil Std 883C Method 1012.1, Thermal Characteristics of Microelectronics Devices.[13] NIST Special Publication 400-86, Semiconductor Measurement Technology: Thermal Resistance Measurements. JEDEC Standard No. 51-4APage 33 Test Chip Design The thermal test chip should be designed to provide uniform or non-heating across the chip surface, and chip temperature sensing. The general design and construction of the thermal test chip includes these basic features: heating source, temperature sensor, and mounting approach. The components of a test chip are discussed as follows.3.1 Heating SourceResistor elements or transistors should be used as heating sources. The heating power (PH) is calculated as follows:PH = VH X IH (1)Where: VH = voltage across the heating source (V) IH = current for the heating source (A)When resistor heating is utilized, the resistance temperature dependence has to be considered in order to set the power supply. If the heater resistance is implemented in a semiconductor structure, the resistance will vary significantly with temperature (typically ≥3% over a 100 ºC range), thus requiring at each measurement point adjustment of either VH or IH and monitoring the other because they are dependent on each other. However, if the heater resistance is implemented with a deposited metal film of certain materials, the resistance temperature variation is small enough (typically ≤1% over a 100 ºC range) that the power dissipation only has to be set once for all the measurement points. If the heating resistor is implemented with metal films of materials with high resistance temperature variation, then the heating power supply will have to be adjusted during the measurement to maintain a constant power or the power will have to be measured at the time value of interest. The resistance value should be chosen to limit the current for maximum power dissipation consistent with the current handling capability of the on- chip metal traces and to minimize the Joule heating in those traces. The exact value of Unit Cell resistor(s) is determined by the chip design, fabrication technology, and the selection of resistor material.When a transistor is used, both VH and IH can be adjusted separately. Therefore, the heater power dissipation is easy to control but at the expense of more complex power dissipation control circuitry. For this reason, a transistor is preferred in certain transient applications and when extremely tight control of power levels (typically ≤0.5%) is required. However, due to the way transistors are designed, it is difficult to obtain uniform power distribution with a large transistor. Hence, for a large single uni

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2參考


本文件包含用於熱測試芯片設計為JEDEC方法的用於部件封裝熱測量的子集的指針。[4] -試驗方法，環境和測試板的相關細節在JEDEC文檔[1]中給出。此外，還建議以讀取SEMI測試標準（[5] - [9]）和相關文檔[10] - [12]。

[1] JESD 51，方法論組件封裝的熱測量（單個半導體器件）

[2] JESD 51-1，集成電路熱測量方法-電氣測試方法（參見附錄A術語和適用於符號的列表這個文件）。

[3] JESD 51-2，集成電路熱測試方法，環境條件-自然對流

[4] JESD 51-12，指導報告和使用電子封裝熱信息

[5] JC-15-低熱95-63，電導率測試板引線型表面貼裝封裝。

[6] SEMI試驗方法＃G43-87，測試方法，模壓塑料封裝的結到外殼熱阻測量。

[7] SEMI試驗方法＃G38-87，靜止和強制空氣到環境集成電路封裝的熱電阻測量。

[8] SEMI測試方法＃G42-88，規格，散熱測試板標準化測量半導體封裝的結至環境熱阻。

[9] SEMI試驗方法＃G30-88，陶瓷封裝的結至外殼熱阻測量。

[10] SEMI測試方法＃G32-86，對於未封裝的熱測試芯片SEMI指導。

[11] EIA JEDEC EB-20，接受的做法製備微電子器件熱特性的試驗。

[12] MIL STD 883C方法1012.1，微電子器件的熱特性。

[13] NIST特刊400-86，半導體測量技術：熱電阻測量。

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3測試芯片設計


的熱測試芯片應該被設計成提供均勻的或在芯片表面的非加熱，和芯片溫度感測。熱測試芯片的總體設計和構造包括這些基本特徵：加熱源，溫度傳感器，和安裝方法。一個測試芯片的組件如下進行了討論。

3.1冷熱源

電阻元件或晶體管應被用作加熱源。的加熱功率（PH）的計算方法如下：

PH = VH X IH（1）

式中：VH =橫跨加熱源極電壓（V）IH =當前用於加熱源（A）

當使用電阻加熱，電阻溫度依賴性具有以設定的電源加以考慮。如果加熱器的電阻在半導體結構中實現，則電阻會隨著溫度（超過100ºC範圍典型地≥3％）顯著變化，因此要求在VH或IH的每個測量點的調整和監測另外因為它們依賴對方。然而，如果加熱器的電阻是與某些材料的金屬蒸鍍膜上實現時，電阻的溫度變化足夠小（典型地≤1超過100ºC範圍％）該功率耗散僅具有用於所有測量點被設定一次。如果加熱電阻器與具有高電阻的溫度變化的材料的金屬膜實施，然後加熱電源將在測量過程中進行調整，以保持恆定的功率或功率將具有在所關注的時間值進行測量。的電阻值的選擇應限制為最大功耗與芯片上的金屬跡線的電流處理能力相一致的電流和最小化這些跡線的焦耳加熱。晶胞電阻（S）的精確值是由芯片的設計，製造技術，和電阻器材料的選擇來確定。的電阻值的選擇應限制為最大功耗與芯片上的金屬跡線的電流處理能力相一致的電流和最小化這些跡線的焦耳加熱。晶胞電阻（S）的精確值是由芯片的設計，製造技術，和電阻器材料的選擇來確定。的電阻值的選擇應限制為最大功耗與芯片上的金屬跡線的電流處理能力相一致的電流和最小化這些跡線的焦耳加熱。晶胞電阻（S）的精確值是由芯片的設計，製造技術，和電阻器材料的選擇來確定。

當使用晶體管，VH和IH既可以單獨調整。因此，加熱器功率耗散是很容易控制，但在更複雜的功率消耗的控制電路的費用。出於這個原因，晶體管優選在某些瞬態的應用程序和當需要的功率電平（一般為≤0.5％）的非常嚴格的控制。然而，由於晶體管的設計方式，很難獲得具有大的晶體管均勻的功率分佈。因此，對於大單單向

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2 參考文獻

本文檔包含熱測試晶片設計指南，作為 JEDEC 元件封裝熱測量方法的子集。JEDEC 文檔 [1] - [4] 中給出了測試方法、環境和測試板的相關詳細資訊。還建議閱讀 SEMI 測試標準 （[5] - [9]） 和相關文檔 [10] - [12]。

[1] JESD 51，元件封裝熱測量方法（單半導體器件）

[2] JESD 51-1，積體電路熱測量方法 - 電氣測試方法（有關適用于本文檔的術語和符號清單，請參閱附件 A）。

[3] JESD 51-2，積體電路熱測試方法，環境條件 - 自然對流

[4] JESD 51-12，電子封裝熱資訊報告和使用指南

[5] JC-15- 低熱95-63，鉛表面貼裝封裝電導率測試板。

[6] SEMI 測試方法 #G43-87，測試方法，成型塑膠包裝的結到外殼熱電阻測量。

[7] SEMI 測試方法#G38-87，積體電路封裝的靜止和強制空氣對環境熱電阻測量。

[8] SEMI 測試方法#G42-88，規範，用於測量半導體封裝的結與環境熱電阻的標準化。

[9] SEMI 測試方法#G30-88，陶瓷封裝的結到外殼熱電阻測量。

[10] SEMI 測試方法#G32-86，未封裝熱測試晶片的 SEMI 指南。

[11] EIA JEDEC EB-20，微電子器件熱特性測試的公認實踐。

[12] Mil Std 883C 方法 1012.1，微電子器件的熱特性。

[13] NIST特別出版物400-86，半導體測量技術：耐熱性測量。

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3 測試晶片設計

熱測試晶片應設計為在晶片表面提供均勻或非加熱，以及晶片溫度感應。熱測試晶片的總體設計和結構包括以下基本特徵：加熱源、溫度感應器和安裝方法。測試晶片的元件如下。

3.1 加熱源

電阻元件或電晶體應用作加熱源。加熱功率 （PH） 的計算方式如下：

PH = VH X IH （1）

位置：VH = 加熱源 （V） IH = 加熱源的電流 （A）

當使用電阻加熱時，必須考慮電阻溫度依賴性，以便設置電源。如果加熱器電阻在半導體結構中實現，電阻會隨溫度（通常在 100 oC 範圍內 ±3%）而變化，因此需要在每個測量點調整 VH 或 IH 並監控另一個測量點，因為它們彼此依賴。但是，如果加熱器電阻使用某些材料的沉積金屬薄膜實現，電阻溫度變化足夠小（通常在 100 oC 範圍內 ±1%），因此所有測量點只需設置一次功耗。如果加熱電阻器採用電阻溫度變化高的材料的金屬薄膜，則在測量過程中必須調整加熱電源以保持恒定的功率，或者必須在感興趣的值時測量功率。應選擇電阻值，以限制電流，以實現與片上金屬絲絲的電流處理能力一致的最大功耗，並儘量減少這些微絲中的焦耳加熱。單元單元電阻器的準確值由晶片設計、製造技術和電阻材料的選擇決定。

使用電晶體時，VH 和 IH 可以單獨調整。因此，加熱器功耗易於控制，但犧牲了更複雜的功耗控制電路。因此，在某些瞬態應用中，當功率電平控制極為嚴密時（通常為 ±0.5%），電晶體是首選。是必需的。然而，由於電晶體的設計方式，很難用大電晶體獲得均勻的配電。因此，對於大型單一

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2參考文獻
本檔案包含熱測試晶片設計指南，作為組件封裝熱量測JEDEC方法的一個子集。JEDEC檔案[1]-[4]給出了測試方法、環境和測試板的相關細節。還建議閱讀半試驗標準（[5]-[9]）和相關檔[10]-[12]。
[1] JESD 51，組件封裝熱測量方法（單半導體器件）
[2] JESD 51-1，集成電路熱測量方法-電力試驗方法（有關適用於本檔案的術語和符號清單，請參閱附錄A）。
[3] JESD 51-2，集成電路熱試驗方法，環境條件-自然對流
[4] JESD 51-12，電子封裝熱資訊報告和使用指南
[5] JC-15-低熱95-63，鉛表面貼裝封裝的導電性測試板。
[6]半試驗方法#G43-87，試驗方法，模壓塑膠包裝的連接到外殼熱阻量測。
[7]半試驗方法G38-87，集成電路封裝的靜止和強制空氣對環境熱阻量測。
[8]半試驗方法#G42-88，量測電晶體封裝結對環境熱阻的熱試驗板標準規範。
[9]半試驗方法#G30-88，陶瓷封裝的結對殼熱阻量測。
[10]半試驗方法#G32-86，未封裝熱試驗晶片的半指南。
[11] EIA JEDEC EB-20，微電子器件熱特性試驗的公認規程。
[12] Mil Std 883C方法1012.1，微電子器件的熱特性。
[13] NIST特別出版品400-86，電晶體量測科技：熱阻量測。
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3測試晶片設計
熱測試晶片應設計成在晶片表面提供均勻或非加熱，以及晶片溫度傳感。熱測試晶片的總體設計和結構包括以下基本特性：熱源、溫度感測器和安裝方法。測試晶片的組成部分討論如下。
3.1熱源
應使用電阻元件或電晶體作為熱源。加熱功率（PH）計算如下：
PH=VH X IH（1）
式中：VH=穿過熱源的電壓（V）IH=熱源的電流（A）
當使用電阻加熱時，為了設定電源，必須考慮電阻與溫度的關係。如果在電晶體結構中實現加熱器電阻，則電阻將隨溫度顯著變化（通常在100℃範圍內≥3%），囙此要求在每個量測點調整VH或IH，並監測另一個，因為它們相互依賴。然而，如果加熱器電阻是用某種資料的沉積金屬膜來實現的，則電阻溫度變化足够小（通常在100℃範圍內≤1%），囙此僅需為所有量測點設定一次功耗。如果加熱電阻是由具有高電阻溫度變化的資料製成的金屬膜實現的，則在量測過程中必須調整加熱電源以保持恒定功率，或者必須在感興趣的時間值處量測功率。應選擇電阻值，以限制最大功耗的電流，使其與片上金屬痕迹的電流處理能力一致，並使這些痕迹中的焦耳加熱最小化。單元電阻的準確值取決於晶片設計、制造技術和電阻資料的選擇。
當使用電晶體時，VH和IH都可以單獨調節。囙此，加熱器的功耗易於控制，但代價是更複雜的功耗控制電路。囙此，電晶體在某些瞬態應用中是首選的，並且需要對功率電平（通常≤0.5%）進行非常嚴格的控制。然而，由於電晶體的設計管道，用大電晶體很難獲得均勻的功率分佈。囙此，對於一個大型的