Simcenter T3STER
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.
특징
01
FAST
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
EASY
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
ACCURACY
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 Power Cycle Tester 는 생 산 현 장 또 는 실험실에서 전력반도체 부품이 고장에 이르는 과정을 실시간으로 분석하고 기록할 수 있는 전세계 유일의 장비입니다.
이 장비는 전력 반도체 모듈을 사용하는 시스템의 신뢰성을 테스트하여, 제품의 수명주기를 산출할 수 있도록 설계되었습니다. Power Tester 는 전력반도체 (IGBT, MosFET), LED, 전자부품 성능 평가에 필수인 “열 측정 및 분석” 기 술의 정 점으 로 불리 는 Simcenter T3Ster(트리스터)의 산업용 모델로 개발되었습니다.
특히 신뢰성 테 스트를 위한 실험 도 중 DUT(Device Under Tester:테스트 제품)의 변경이나 제품 이동 등이 전혀 필요 없으며, 하나의 장비 (Simcenter Power Cycle Tester)에서 모든 Power cycling test를 진행 할 수 있어 높은 실험의 신뢰도를 확보 할 수 있습니다.
터치 스크린 기반의 간결한 GUI는 사용하기 쉽고 직관적으로 구성 되어 있어, 전문 분석 엔지니어부터 비 전문가인 생산 부서 직원까지 누구나 쉽게 사용할 수 있도록 되어 있습니다.
Simcenter Power Cycle Tester 는 테스트 중 온도 , 전압 , 전류 등을 측정함과 동시에 구조분석 그래프(Structure Function)을 통해 패키지의 변화와 고장을 분석하며, 패키지의 개발, 신뢰성 분석 및 생산 투입 전 부품에 대한 배치(Batch)체크를 속도와 품질을 향상 시키기 위해서도 사용 할 수 있습니다.
파워사이클 테스트를 하는 동안 측정된 실시간 구조분석 그래프(Structure Function)은 DUT가 고장에 이르는 과정에 대해 기록하며, 각 부분의 열화 시점 및 사이클 횟수를 쉽게 확인 할 수 있어 진행된 실험에 대한 별도의 사후분석이 필요하지 않습니다 . 따라서 다수의 샘플을 장기간 사이클 테스트를 하면서 열화가 되는 구간과 시기를 일일이 확인할 필요가 없어졌습니다.
또한 정확한 열화 구간 확인을 위해 진행해온 별도의 열 저항 측정도 필요 없습니다. DUT를 Simcenter Power Cycle Tester 에 연결하고 사이클링과 열 저항 측정에 대한 조건만 입력하면 됩니다. Simcenter Power Cycle Tester 를 통해서 전력반도체 공급자는 안정적인 제품 설계를 통해 향상된 제품을 시장에 공급할 수 있으며, 사용자에게는 신뢰성 있는 사양을 제공할 수 있습니다. Simcenter Power Cycle Tester 에서 산출된 실험 및 분석 데이터는 Simcenter Flotherm, Simcenter Floefd 와 같은 CFD(전산유체역학) 소프트웨어를 통해 세부 모델을 보정하고 검증하는데 사용할 수 있습니다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
