[发明专利]计算半导体器件的温度值与时间值关系的方法和装置

说明书

本申请公开了一种计算半导体器件的温度值与时间值关系的方法和装置，该方法包括：获取半导体器件的参数；根据参数获得至少一组时间值；根据参数获得半导体器件的瞬态热阻抗的表达式；以及根据参数、瞬态热阻抗的表达式以及时间值获得相应的半导体器件的温度值，通过获取半导体器件的参数，并根据参数进行温度值与时间值曲线的计算，在获得用户输入参数之后，进行查表以及自动计算温度值与时间值的关系曲线，从而简化了操作流程，提高了工作效率。

技术领域

本公开涉及半导体领域，更具体地，涉及一种计算半导体器件的温度值与时间值关系的方法和装置，其主要适用于TO封装系列。

背景技术

随着现代电子产品不断向轻、薄、短、小的趋势发展，作为半导体分立器件中的一个重要组成部分，一般采用晶体管外形封装(Transistor Out-line，TO)，其发热源为TO封装内部芯片，在脉冲信号输入的条件下，从局部来看，随着脉冲信号高低电位的不断变化，TO封装内芯片的结温也呈现出上升、下降的波动，且波动的幅度随着脉冲的信号输入频率的降低而增大。尤其在大功率、低频、环境温度较高的工作条件下，结温波动会大于10℃，甚至更高。因此，结温的峰值就有可能超出极限值T_j,max。从而导致产品的寿命降低，甚至很快失效。

一般来说，仿真计算所使用的都是商业软件，其仿真都需要先建立完整而详细的三维模型，不仅使用门槛较高，而且建立三维模型也相对费时，不利于工程人员的使用。目前并没有一种专门计算TO封装产品温度值与时间值关系曲线的仿真系统。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种计算半导体器件的温度值与时间值的方法和装置，可以根据所获取的半导体器件的参数，自动计算温度值与时间值的关系曲线。

根据本发明的一方面，提供一种计算半导体器件的温度值与时间值关系的方法，包括：获取半导体器件的参数；根据所述参数获得至少一组时间值；根据所述参数获得所述半导体器件的瞬态热阻抗的表达式；以及根据所述参数、所述瞬态热阻抗的表达式以及所述时间值获得相应的所述半导体器件的温度值。

优选的，所述半导体器件包括多个分层，获得所述半导体器件的瞬态热阻抗的表达式的步骤包括：基于热扩散角原理根据所述参数计算所述多个分层的热阻与所述多个分层的热容；以及根据所述多个分层的热阻与所述多个分层的热容获得所述瞬态热阻抗的表达式。

优选的，所述参数包括每个分层的尺寸、导热系数、定压比热容以及密度，所述分层之一为芯片，所述芯片的参数还包括所述芯片的额定电压。

优选的，计算所述多个分层的热容的步骤包括：根据所述芯片的尺寸和额定电压确定所述芯片上的热源的尺寸；根据所述每个分层的尺寸、导热系数以及所述热源的尺寸计算所述每个分层的热扩散角；以及根据所述每个分层的尺寸、热扩散角、定压比热容以及密度计算每个分层的热容。

优选的，计算每个分层的热容的步骤包括：根据以下等式计算每个分层的热容

C_i＝V_i*ρ_i*Cp_i

其中，i表示第i分层，C表示分层的热容，ρ表示分层的密度，V表示分层的热流体积，Cp表示分层的定压比热容。

优选的，当lx_i＝ly_i并且Lx_i＝Ly_i时，通过以下等式计算分层的热流体积

其中，l_i＝l_xi＝l_yi，α_i＝α_xi＝α_yi，l表示热源长度的二分之一，L表示分层的长度的二分之一，w表示分层厚度，α表示分层的热扩散角，x和y分别表示分层中的第一方向和第二方向。