Measurement principle測定原理

測定原理

本テスターの測定原理は、図1の様な金属接合構造の片方に熱エネルギーを加え、そのときの加熱波形と加熱部の温度応答波形の遅れ時間(熱時定数)が接合面積と強く相関するとの当社知見に基づいたものです。(特許取得済み)

また、電気抵抗率と熱伝導率の強相関関係から、電流が良く流れる接合(接合面積が広い)は、熱も良く流れ、その接合は一般的に強度も強いといえます。

図1の接合モデルに金属2の上方向から加熱すると、ある時間経過後、加熱量に比例した温度になります。このある時間を熱時定数(式1)といい、この熱時定数は熱容量と熱抵抗の積(式2)でも求める事ができます。

図1の物質を、熱等価回路法で図2の電気回路網に置換えると、熱容量はコンデンサー、熱抵抗は抵抗に置き換えることができ、コンデンサーと抵抗の並列回路として見ることができます。この電気回路の時定数も、コンデンサー容量と抵抗値の積(式3)で求める事ができます。

接合部の面積が広いと熱抵抗は小さく、狭いと熱抵抗が大きくなることから、接合面積が熱時定数に影響することが分かります。(式1、式2)

・熱時定数[s] =(比熱容量cp[J/kgK]×質量m[kg])/(伝熱係数h[J/㎡sK]×伝熱面積A[㎡])・・・(式1)=熱容量C[J/K]×熱抵抗Rt[K/W] ・・・(式2):Rt=1/hA

・回路時定数[s] =コンデンサー容量[F]×抵抗[Ω] ・・・(式3)

測定原理

測定方法

熱時定数の測定方法は、インパルス(矩形波)加熱法が簡易的ですが、加熱点の温度応答測定の場合は、高分解能での測定が難しくなります。
当社は、正弦波変調したレーザー加熱波形と赤外放射温度応答波形を、位相検波(ロックインアンプ)することで位相差を測定することで、高分解能で安定性の高い測定を実現しています。(特許取得済み)
※)右図の位相は放熱構造に依存します。

測定方法

測定対象

標準的な測定対象は、パワー半導体製造後工程における太経アルミワイヤボンドです。
自動車・鉄道車両・産業機器・航空宇宙など高信頼性を要求される産業機器に使用されます。

金ワイヤボンド、銅ワイヤボンド、リードフレーム直付、バンプ、スポット溶接、ハンダ付けなどの非破壊・非接触の接合面積測定も可能です。別途ご相談ください。

測定対象

内部構造・動作イメージ

測定結果(Φ400μmアルミワイヤ)

物質の構造