瞬态热测试装置如图7所示，我们采用成熟的商业测试系统T3Ster来分析设备的结构并测量待测器件的瞬态温度响应。

图7.测试设备

样品置于一块液冷板上方，压紧力固定为3 bar，每个样品均施加325mA的固定加热电流，即大约26 W的功率加热。当设备达到热稳态的时候，把加热电流快速切换为测试电流并在这一过程中测试二极管压降。测试之前的加热时间至少持续480 s，然后再用480 s来捕捉冷却曲线，直到设备达到新的热稳态。

每个样品需要进行两次测试：一次在盖子和冷板之间涂上导热胶，另一次不涂。每次测试都采用NID方法转化为结构函数，且相应的测量值都能互相对比。基于此，我们便能采用一种近似于JEDEC JESD 51-14标准的方法来获取样品的Rjc（结壳热阻）。

现如今热仿真软件已经广泛应用于IC封装器件热特性的预测。研发早期的热模拟有助于预测IC封装器件的热可靠性，还能给系统级热评估和优化提供重要参数。在很多情况下，热仿真甚至代替了耗时耗力的试验。本节中，我们将对flip-chip器件的重要参数结壳热阻Rjc进行纯数值研究。不过首先，我们先对比几种不同模型下的Rjc。

建立一个简单的模型来研究不同边界条件的影响。固定Rjc模型，即在盖子（lid）的上表面设定一个定温边界，如图8所示。这种情况下，向盖子上表面方向的热传递只能是垂直或者出平面方向，而盖子平面上的热扩散很少。而浮动Rjc模型，则盖子上表面温度取决于冷板工况。温度计算由如下公式描述

Rjc = （Tj – Tc）/ Power

式中，Tc为散热片上表面中心的温度。

对于浮动Rjc模型，我们考虑两种方案。一种是采用内充冷水的冷板；另一种是用一块尺寸与冷板相同且上表面恒温的铜块。三种模型的边界条件设置如图8所示，通过CFD仿真计算可以得出所有方案的Rjc。

图8.Rjc模型的边界条件 — 定温&冷板&铜块

图9展示了三个模型的温度场仿真结果。

图9.结和壳附近区域的温度分布

表1则是由此计算所得的Rjc数据。可以看出，定温边界方案的结果要比冷板和铜块的高15~20%。冷板的方案是最接近真实情况，不过通过一系列的工况表明，铜块方案同样可以获得接近真实的Rjc数据，且相比冷板方案更加简单快速。