Способ измерения теплового сопротивления переход-корпус цифровых интегральных микросхем Советский патент 1987 года по МПК G01R31/317 G01R31/3177 

1 1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества цифровых интегральных микросхем и оценки их температурных запасов,

Цель изобретения - повышение точности измерения теплового сопротивления интегральных микросхем путем измерения переменной составляющей тем пературочувствительного параметра при модуляции разогревающей мощности за счет частотной модуляции импульсов, подаваемых на вход микросхемы.

Цель достигается тем, что логическое состояние одного или нескольких логических элементов (ЛЭ) интегральной схемы изменяют путем подачи на их входы переключающих импульсов и измеряют температурочувствительный параметр того ЛЭ, логическое состояние которого не изменяется, при этом частоту следования переключающих импульсов изменяют (модулируют) по гармоническому закону с известной амплитудой и периодом 1, превьшаю- щим на порядок тепловую постоянную времени переход корпус данного типа микросхем, и измеряют переменную составляющую температурочувствитель- ного параметра на частоте модуляции

QM ()

Для повышения точности измерения амплитуду температурочув ствительно го параметра на частоте модуляции Q /« измеряют с помощью селективного вольтметра.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Мощность Р, рассеиваемая микросхемой, возрастает линейно с частотой переключения F

РС

KP-F,

(1)

где РО - средняя мощность, рассеиваемая микросхемой при частоте переключения F, стремящейся к нулю;

Кр - крутизна зависимости P(F) В частности, для МОП- и КМОП-микросхем РО , а К

V с И

.xMon - h - н

р.МОП

cu;

соответственно, где С - емкостная нагрузка щины синхросигналов; и,, - амплитуда синхросигналов; С„ - емкость нагрузки микросхемы; Uf, - напряжение источника питания микросхемы.

Таким образом, при изменении частоты переключения по закону

F FO + uf . cos ,

т

где FU - средняя частота переключения;

uf - девиация частоты,, мощность, рассеиваемая микросхемой, также изменяется по гармоническому закону с частотой П м :

P(t) Р„ + йР

,

(3)

KpFo

ср

где Pep РО + UP Кр- bf .

Если период модуляции мощности Т 1/Q много больше, чем тепловая постоянная времени переход - корпус микросхемы Т.п-к , то для температуры поверхности кристалла микросхемы можно записать

0

5

0

0

кр где Т

Т

+ Ь Г ,

(4)

Т Р- Р

Т. т,п-к

йТ R

ср т. IO-K

ср

т, +

Средняя температура поверхности кристалла микросхемы; температура корпуса микросхемы;

тепловое сопротивление пе- - корпус микросхемы.

R

т. п- к

ЛР

Kp bf.

(5)

Т, п-к

Тогда, измеряя амплитуду переменной составляющей температурочувст- вительного параметра Пт на частоте П нетрудно определить величину

Rr.fi-Al:

К,

.Dj- - К,

6f

(6)

т Р

где температурный коэффициент температурочувствительного параметра.

Для увеличения полезного сигнала, а следовательно, и точности измере- ния необходимо увеличивать глубину модуляции. Для этого необходимо выбирать среднюю частоту переключения F| и девиацию частоты ь равными половине максимальной частоты перек

лючения Ор5 F .

Предлага ;мый способ может быть реализован с помощью устройства, структурная схема которого показана на чертеже.

Устройство содержит контактную колодку для подключения цифровой интегральной микросхемы 1, содержащей п ЛЭ, источник 2 питания, генератор 3 переключаюпшх импульсов,

31

модулятор 4, генератор 5 гармонических колебаний, масштабный усилитель 6 и селективный вольтметр 7,

Способ осуществляют на примере этого устройства следующим образом.

На микросхему 1 подают напряжение питания с источника 2 питания величиной Е. На входы нескольких (К)ЛЭ (где К п)-подают переключающие импульсы с частотой следования F с генератора 3. При помощи модулятора 4 и генератора 5 частоту следования переключающих импульсов изменяют по гармоническому закону с заданным периодом и девиацией частоты л. Переменную составляющую темпе- ратурочувствительного параметра п-го ЛЭ- (напряжение I) усиливают масштабным усилителем 6- и измеряют вольтметром 7, С помощью соответствующего выбора коэффициента усиления усилителя 6 можно получить показание вольтметра 7 в единицах теплового сопротивления в выбранной системе единиц (масштаба)..

В качестве температурочувствитель- ного параметра можно использовать выходное напряжение О или 1.Температурный коэффициент может быть

ор А.Огар 1887/42

Составитель В.Степанкин Техред А.Кравчук

Кор

Под

Тираж 731 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

0754

5

5

0

определен по известным температурным зависимостям.

Форм у л а изобретения Способ измерения теплового сопротивления переход - корпус цифровых интегральных микросхем, заключающийся в том, что на контролируемую интегральную микросхему подают напряжение питания, на входы одного или более логических элементов интеграль- ной микросхемы подают входные импульсы, предварительно устанавливают другой логический элемент в заданное выходное логическое состояние, измеряют электрические температурочувст- вительные параметры этого логического элемента, по результатам измерения определяют тепловое сопротивление переход - корпус интегральной микросхемы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, частоту следования входных импульсов модулируют по гармоническому закону с периодом, на порядок большим тепловой постоянной времени данного вида интегральных микросхем, и измеряют переменную составляющую- электрического температуро- чуйствительного параметра на частоте модуляции.

Корректор А.Зимокосов

Подписное

Изобретение может быть использовано для контроля качества цифровых интегральных микросхем (НС). Цель изобретения - повышение точности измерения теплового сопротивления ИС. Устройство, реализующее способ, содержит контактную колодку 1 для подключения цифровой ИС, источник 2 питания, генератор 3 переключающих импульсов, модулятор 4, генератор 5 гармонических колебаний, масштабный усилитель 6, селективный вольтметр 7. На логические элементы ИС подают имг пульсы, частоту которых модулируют по гармоническому закону с периодом, на порядок большим тепловой постоянной времени данного вида ИС, Переменную составляющую электрического тем- пературочувствительного параметра измеряют на частоте модуляции. 1 ил. 19 (Л О5 о 01 4