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Simcenter
T3STER

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Simcenter T3Ster는 패키지화된 반도체 장비(Diode, BJT, MOSFET, IGBT, LED 등)의 열 성능을 평가하기 위한 장비입니다. Simcenter T3Ster는 JEDEC의 JESD51-1 Standard에 기술된 Static mode방법을 준수하여 실시간 측정을 진행합니다. 1μm단위의 시간과 0.01℃단위의 온도 Resolution으로 보다 정확한 샘플의 Thermal Transient 곡선을 얻을 수 있습니다. 이 외에도 JESD51-1의 Dynamic mode와 JESD51-14에 기술된 TDIM(Transient dual interface method)를 통한 열저항 측정 등 다양한 기능 역시 지원합니다.

 

Simcenter T3Ster에서 측정한 샘플의 데이터는 후처리를 위해 별도로 사용 가능한 T3Ster Master라는 소프트웨어에서 확인할 수 있습니다. Simcenter T3Ster의 측정을 통해 얻을 수 있는 그래프 중 가장 중요하다고 할 수 있는 구조 함수(Structure Function)와 임피던스, 펄스 열저항 등 다양한 파라미터 확인이 가능합니다. 이 중 구조 함수는 반도체 패키지의 Junction에서 임의의 지점으로 열이 방열되는 구조를 열저항과 열용량의 그래프로 나타내어줍니다. 구조 함수를 통해 JEDEC에서 제공하는 방법에 근거하여 RJC 및 RJA와 같은 열저항, 특정 방열 경로에서의 열저항, 열용량 및 재료 특성을 분석할 수 있습니다.

주요 특징

01

3D CAD data 정리 신속한 진행 및 3D CAD에서 CFD SW로의 Geometry transfer 가 불필요.계산공간 내 유동영역 자동 검출.벽면 근처 조밀한 격자 불필요 (Integral Boundary Layer Model 사용).수치계산 - 이론식 - 실험에 의한 경험식 등의 조합을 사용하여 CFD 해석을 수행.(격자 등의 문제로 수치 해를 구하기 곤란한 곳에, 경험식 /이론식 자동 적용하여 해를 구할 수 있음.)

02

CFD 해석에 대한 전문지식을 요구하지 않음. (3D CAD 설계자들에 유리)3D CAD 로 설계와 CFD 해석을 수행, 설계자들은 익숙한 환경에서 쉽게 사용이 가능함.수치계산-이론식-경험식 등의 자동 사용으로 수렴성이 매우 뛰어남.자동으로 육면체 격자 제작하여 해석. 사용자 필요시 수동격자 제작 가능.

03

2015년 일본자동차학회 상용 CFD SW 자동차 외부유동 해석 블라인드 테스트 시험결과 비교,FLOEFD 는 STAR-CCM+와 함께 가장 정확한 CFD해석 SW임이 확인 됨.

Simcenter Micred T3STER의 이점

Simcenter Micred T3STER(트리스터)는 패키징된 반도체 장치(다이오드, BJT, 전력 MOSFET, IGBT, 전력 LED) 및 멀티다이 장치의 열 특성화를 위한 첨단 비파괴 천이 열 테스터입니다. 실제 열 천이 응답을 정상 상태 방법보다 더 효율적으로 측정합니다. 측정값은 최대 1마이크로초 시간 해상도에서 ±0.01°C입니다. 구조 함수는 열 흐름 경로를 따라 응답을 패키지 기능의 열 저항 및 정전 용량을 나타내는 플롯으로 후처리합니다. Simcenter Micred T3STER는 이상적인 응력 전 및 응력 후 고장 감지 도구입니다. 열 모델 보정을 위해 측정값을 내보낼 수 있으므로 열 설계 작업의 정확성을 뒷받침합니다.

단 한 번의 테스트로 더 빠른 결과 제공
Simcenter Micred T3STER는 사용하기 쉽고 빠릅니다. 완벽하게 재현 가능한 결과를 생성하므로 각 테스트를 한 번만 수행하면 됩니다. Simcenter Micred T3STER는 전원 공급 및 감지를 위해 전기 연결만 사용하여 패키지 IC를 테스트하므로 빠르고 반복 가능한 결과를 제공하며 동일한 파트를 대상으로 여러 테스트를 수행할 필요가 없습니다. 컴포넌트를 현장에서 테스트할 수 있으며 테스트 결과는 소형 열 모델로 사용하거나 세부 모델을 보정하는 데 사용할 수 있습니다.

모든 유형의 패키징된 반도체 테스트
전력 다이오드 및 트랜지스터부터 보드에 장착되거나 제품에 패키징되는 파트를 포함하여 매우 복잡하고 큰 디지털 IC까지 거의 모든 유형의 패키징된 반도체를 테스트할 수 있습니다. 
간단히 말해서 전력 펄스가 컴포넌트에 주입되고 온도 응답이 시간에 대해 매우 정확하게 기록됩니다. 반도체 자체는 파트에 전력을 공급하고 트랜지스터 또는 다이오드 구조와 같은 다이 표면의 온도에 민감한 매개변수를 사용하여 온도 응답을 감지하는 데 사용됩니다.

우수한 소프트웨어에 액세스
Simcenter Micred T3STER와 함께 제공되는 소프트웨어는 솔루션의 많은 가치를 제공합니다. Simcenter Micred T3STER 소프트웨어가 온도 대 시간 추적을 소위 구조 함수로 변환할 수 있기 때문입니다. Simcenter Micred T3STER는 이 플롯에서 다이 부착과 같은 패키지의 개별 기능을 감지할 수 있어 제품 개발에 탁월한 진단 도구입니다. 이 플롯은 Simcenter Flotherm에서 상세한 3D 열 모델을 보정하는 데에도 사용할 수 있으며, 99% 이상의 정확도로 공간과 시간 모두에서 온도를 예측하는 칩 패키지의 열 모델을 생성할 수 있습니다.

Simcenter T3STER 기능

열 테스트

열 특성화 하드웨어 솔루션 제품군은 컴포넌트 및 시스템 공급업체에 반도체 집적 회로 패키지, 단일 및 어레이 LED, 스택 및 멀티다이 패키지, 전력 전자 모듈, TIM(열 전달 물질) 속성 및 전체 전자 시스템을 정확하고 효율적으로 테스트 및 측정하고 열적으로 특성화하는 기능을 제공합니다.

Siemens의 하드웨어 솔루션은 패키징된 반도체 장치의 실제 가열 또는 냉각 곡선을 여러 개별 테스트 결과에서 인위적으로 구성하는 대신 지속적으로, 실시간으로 직접 측정합니다. 이러한 방식으로 실제 열 천이 응답을 측정하는 것이 훨씬 더 효율적이고 정확하며 정상 상태 방법보다 더 정확한 열 메트릭을 얻을 수 있습니다. 측정은 정상 상태 방법처럼 반복적으로 수행하여 평균을 구하는 것이 아니라 샘플당 한 번만 수행하면 됩니다.

9 Key Simcenter T3STER Strengths 

1. Simple & Easy

Measuring with Simcenter T3STER is very easy. Fix the sample to the desired thermal environment, connect it through electrical wires to the tester, similarly to the normal operating conditions in case of discrete devices such as diodes, LED-s or transistors. Even complex digital IC-s can be tested through their substrate diodes, using 4 wires. 
The software provides guidance for the connections to make the system more easy to learn and use.

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3. Wide Variety of Semiconductor Components

Simcenter T3STER can test most common semiconductor types, diodes, MOSFET-s, IGBT-s, digital VLSI IC-s and more. Our engineering team is always keen on finding suitable test approaches for more 'exotic' devices if necessary.

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5. Fast Throughput (non-Repetitive)

Simcenter T3STER measurements are fast, as fast as the physical properties of a device allow. Using the JEDEC JESD 51-1 static test method, Simcenter T3STER will heat up a component once, then capture the cooling curve in real time, as the device cools down. Due to the excellent signal-to-noise ratio, it is enough to capture the response curve only once. It is safe to say that Simcenter T3STER applies the fastest test methodology possible.

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7. Tests Components in Situ

Simcenter T3STER allows in-situ tests, it can measure the thermal performance of samples in their native, operational environment, no matter it is air cooling, cold plate mounting, a water jacket, or a component on a PCB. Our technology does not use thermocouples nor requires opening up the package as IR tests would do. This way we test the true thermal performance without distracting the thermal boundary conditions even to the slightest extent.

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9. Detailed Thermal Model Calibration

For more accurate simulations, a detailed 3D equivalent of the package is the best, generic option. Simulation results are however as accurate as the model itself, any modeling error in material properties or geometry can result in inaccurate simulation data. Unfortunately material properties of thermal interface layers are often uncertain parameters even for component makers. Using Simcenter T3STER measurements as reference, our Simcenter Flotherm and Simcenter FLOEFD tools can calibrate component models to create true digital twins of the real component to achieve utmost modeling accuracy. Once the component model is calibrated to Simcenter T3STER tests, it should behave as the real physical sample for any arbitrary power input, making even complex transient simulations highly accurate.

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2. Repeatable & Reproducible

Simcenter T3STER provides both repeatable and reproducible test results. Repeated measurements on the same sample will provide the same test data over and over again, eliminating the need for multiple test runs and averaging in most standard situations. This saves valuable testing time.


Simcenter T3STER measurements are reproducible as well. Measuring the same sample with any calibrated Simcenter T3STER system we produce will always provide comparable test results. This makes Simcenter T3STER measurements a 'common language' among different test groups and organizations when they share and compare information on semiconductor thermal performance. 

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4. Insight into Thermal Structure

The thermal transient response curves are used for further analysis after Simcenter T3STER measurements. Our Simcenter T3STER-Master software provided with the hardware can convert the thermal responses into structure functions, which describe the heat-flow path from the semiconductor junction to the ambient. Structure functions have multiple use, can help define standard thermal metrics, such as RthJC, RthJA, can help comparison among different material choices or support failure analysis by highlighting potential structural errors in key thermal interface layers in a semiconductor package and its thermal environment. 

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6. Non-Destructive

Simcenter T3STER measurements are non-destructive. After taking a test on a sample, in every case the sample remains operational. This allows Simcenter T3STER tests to be used in quality check, or even makes monitoring and sorting of actual production units based on their thermal performance.

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8. Test-Based Compact Thermal Models

Structure functions calculated based on Simcenter T3STER test results are thermal R-C network models. Cutting the model at the case node of the component provides a 1D thermal behavior model of the tested package. Exporting this model to Simcenter Flotherm or Simcenter FLOEFD allows a quick and reliable method to generate a test based thermal model and simulate its behavior in a complex 3D CFD environment. This method is recommended for discrete power semiconductor packages, such as TO-220, TO-247 or common LED packages. 

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