资源简介
湖北 省地 方计 量技 术规 范
JJF (鄂)182—2026
电学法热阻测试仪校准规范
Calibration Specification for Thermal Resistance Testers
Based on Electrical Method
2026-06-02 发布 2026-09-10 实施
湖北 省市 场监 督管 理局 发布
JJF(鄂)182—2026
电学法热阻测试仪校准规范
Calibration Specification for Thermal Resistance Testers Based on Electrical
JJF(鄂)182-2026
归口 单位：湖北省市场监督管理局
主要起草单位：中国船舶集团有限公司第七〇九研究所中国电子科技集团公司第五十五研究所
本规范委托中国船舶集团有限公司第七〇九研究所负责解释
JJF(鄂)182—2026
本规范主要起草人：
杨燕(中国船舶集团有限公司第七〇九研究所)丁超(中国船舶集团有限公司第七〇九研究所)张明虎(中国船舶集团有限公司第七〇九研究所)薄涛(中国船舶集团有限公司第七〇九研究所)刘倩(中国船舶集团有限公司第七〇九研究所)张少华(中国电子科技集团公司第五十五研究所)
目录
引言 II
1 范围 1
2 引用文件 1
3 术语 1
4 概述 1
5 计量特性 3
5.1 测试电流输出 3
5.2 温度敏感参数 TSP 测量 3
5.3 加热电流输出 3
5.4 加热电压测量 3
5.5 温度 3
6 校准条件 3
6.1 环境条件 3
6.2 校准用设备 4
7 校准项目和校准方法 4
7.1 校准项目 4
7.2 校准方法 5
8 校准结果表达 9
9 复校时间间隔 10
附录 A 测量不确定度评定示例 11
附录 B 校准原始记录参考格式 13
附录 C 校准证书内页格式 15
I
引言
JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF 1001-2011《通用计量术语及定
义》和 JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性文件。
本规范为首次发布。
II
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电学法热阻测试仪校准规范
1 范围
本规范适用于新购进、使用中、修理后的电学法热阻测试仪的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件：
GB/T 14862-1993《半导体集成电路封装结到外壳热阻测试方法》
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用本规范。
3 术语
以下术语和定义适用于本规范。
3.1 热阻 thermal resistance
半导体器件上主要发热结到某参考点之间的温差与引起温差的功耗之比。单位为℃/W。
3.2 温度敏感参数 temperature-sensitive parameter TSP
与被测结温相关且可对温度进行校准以检测所需结温的电特性。
[GB/T 14862-93 3.1.5]
4 概述
4.1 用途
电学法热阻测试仪是专用于半导体器件热阻测试的仪器，主要组成部分包括测试仪主机(含测试电流输出单元、温度敏感系数测量单元、加热电流输出单元、加热电压测量单元等)、精密电源、温度测控附件(含 K 系数校准油浴锅、静止空气箱、恒温冷台)。电学法热阻测试仪组成框图如图 1 所示。
1
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测试电流输出单元
温度敏感系数测量单元
加热电压测量单元
加热电流输出单元
K系数校准油浴锅
静止空气箱
恒温冷台
精密电源
温度测控附件
测试仪主机
热电偶
图1 电学法热阻测试仪组成框图4.2 原理
通过计算结温Tj 与规定基准点温度TR 之差除以该器件的耗散功率PH 所得的商值得到被测半导体器件的热阻Rth，：
式中：
Rth —— 热阻， ℃/W;
PH —— 耗散功率，W;
Tj —— 结温， ℃ ;
TR —— 规定基准点温度， ℃。
电学法热阻测试仪采用半导体结的正向压降作为温度敏感参数 TSP 来间接测量器件的结温Tj。将被测器件置于油浴锅中进行外部加热，并使其在通过某一恒定的测试电流下,测量温度敏感参数 TSP 随参考点温度的变化关系而获得 K 系数，结温Tj 用下式计算：
式中：
UTSP —— 加热电流施加后测得的 TSP，V;
UTSP0 —— 加热电流施加前测得的 TSP，V;
T2 —— K 系数校准过程中的温度 2， ℃
T1 —— K 系数校准过程中的温度 1， ℃
U2 —— 温度T2 下测得的 TSP，V;
2
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u1 —— 温度T1 下测得的 TSP，V。
耗散功率为加热电压uh 和加热电流Ih 的乘积：
PH = uh Ih (3)
式中：
uh —— 加热电压，V;
Ih —— 加热电流，A。
将式(2)和式(3)代入式(1)，可得测得的热阻计算式为：
5 计量特性
5.1 测试电流输出
输出范围：1 mA~50mA
最大允许误差： ±0.2%
5.2 温度敏感参数 TSP 测量
测量范围：10 mV ~5 V
最大允许误差： ±0.2%
5.3 加热电流输出
输出范围： 0.1 A~20 A
最大允许误差： ±0.2%
5.4 加热电压测量
测量范围： 5 V~50 V
最大允许误差： ±0.2%
5.5 温度
测量范围：18 ℃~350 ℃
最大允许误差： ±0.3 ℃
注：本规范所列计量特性为校准参考指标，不作为被校仪器合格性判定的唯一依据。
6 校准条件
6.1 环境条件
3
(1)环境温度：(23±5) ℃;
(2)相对湿度：30%～75%;
(3)供电电源：(220±11) V，(50±1) Hz;
(4)无影响仪器正常工作的电磁干扰及机械振动。
6.2 校准用设备
校准用设备应经过法定计量技术机构检定或校准，满足校准使用要求，并在有效期内。
6.2.1 数字电压表
直流电压测量范围： 0.01 V~50 V
最大允许误差： ±0.05%
6.2.2 数字电流表
直流电流测量范围： 1 mA~20 A
最大允许误差： ±0.05%
6.2.3 标准电阻
阻值：0.001 Ω , 0.01 Ω , 0.1 Ω , 1 Ω , 10 Ω , 100 Ω , 1 kΩ
最大允许误差：±0.05%
6.2.4 温度校准仪
测量范围：18 ℃~350 ℃
最大允许误差： ±0.1 ℃
7 校准项目和校准方法
7.1 校准项目
校准项目见表 1。
表 1 校准项目一览表
序号
校准项目
校准方法条款
1
外观及工作正常性检查
7.2.1
2
测试电流输出
7.2.2
3
温度敏感参数 TSP 测量
7.2.3
4
加热电流输出
7.2.4
5
加热电压测量
7.2.5
6
温度
7.2.6
4
7.2 校准方法
7.2.1 外观及工作正常性检查
被校热阻测试仪应外观完好，无影响正常工作的机械损伤;仪器名称、型号、出厂编号、生产单位或商标、生产日期、供电电源电压及频率、端钮标注等信息应齐全;通电后开关、按键、调节旋钮、显示屏、测量仪表和各种状态指示灯(标志)应工作正常。将检查结果记录于表B.1 中。
7.2.2 测试电流输出
7.2.2.1 标准表法
a) 按图 2 连接仪器并预热。
热阻测试仪
测试电流输出
数字多用表
图2 标准表法校准测试电流连接框图
b) 设置热阻测试仪输出测试电流Is，开启测试，读取数字多用表的直流电流测量值Isr，按公式(5)计算相对误差δs，并将校准结果填入表 B.2 中。
式中：
δs —— 测试电流输出的相对误差;
Is —— 被校热阻测试仪测试电流输出示值，A;
Isr —— 数字多用表的测量结果参考值，A。
c) 重复步骤 b)，完成其他校准点的校准。
7.2.2.2 电流电压转换法
a) 按图3 连接仪器并预热。
热阻测试仪测试电流输出
数字多用表
标准
电阻
5
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图3 电流电压转换法校准测试电流连接框图
b) 根据校准点，选取合适的标准电阻 R。
c) 设置热阻测试仪输出测试电流Is，开启测试，读取数字多用表的直流电压测量值Us，按公式(6)计算测试电流输出的标准值Isr，按公式(5)计算相对误差δs，并将校准结果填入表 B.2 中。
Isr (6)
式中：
Us —— 数字多用表的测量结果参考值，V;
R —— 标准电阻电阻标准值， Ω;
Isr —— 被校热阻测试仪测试电流输出标准值，A。
d) 重复步骤 b)~c)，完成其他校准点的校准。
7.2.3 温度敏感参数 TSP 测量
a) 按图 4 连接仪器并预热。
热阻测试仪
TSP测量
(加流测压)
数字多用表
标准
电阻
图4 温度敏感参数测量校准连接框图
b) 根据校准点，选取合适的标准电阻，设置被校仪器合适的电流值。
c) 开启测试，读取数字多用表的电压测量值UTSPr，读取被校仪器 TSP 测量值UTSP，按公式(7)计算相对误差，并将校准结果填入表 B.3 中。
式中：
δTSP —— TSP 测量的相对误差;
UTSP —— 被校热阻测试仪 TSP 输出示值，V;
UTSPr —— 数字多用表的测量结果参考值，V。
d) 重复步骤 b)~c)，完成其他校准点的校准。
7.2.4 加热电流输出
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7.2.4.1 标准表法
a) 按图5 连接仪器并预热。
热阻测试仪
加热电流输出
数字多用表
图5 标准表法校准加热电流连接框图
b) 选择被校量程。
c) 设置热阻测试仪输出加热电流Ih(一般每个量程按 10%、50%、90%选取三个校准点)，开启测试，读取数字多用表的直流电流测量值Ihr，按公式(8)计算相对误差δhc，并将校准结果填入表 B.4 中。
式中：
δhc —— 加热电流输出的相对误差;
Ih —— 被校热阻测试仪加热电流输出示值，A;
Ihr —— 数字多用表的测量结果参考值，A。
d) 重复步骤 b)~c)，完成其他校准点的校准。
7.2.4.2 电流电压转换法
a) 按图6 连接仪器并预热。
热阻测试仪加热电流输出
数字多用表
标准
电阻
图6 电流电压转换法校准加热电流连接框图
b) 选择被校量程。
c) 根据选择的量程，选取合适的标准电阻 R。
d) 设置热阻测试仪输出加热电流Ih，通常按每个量程 10%、50%、100%选不少于三个校准点，开启测试，读取数字多用表的直流电压测量值uhcr，按公式(9)计算测试电流输出的标准值Ihr，按公式(8)计算相对误差δhc，并将校准结果填入表 B.4
7
中。
Ihr (9)
式中：
uhcr —— 数字多用表的测量结果参考值，V;
R —— 标准电阻电阻标准值， Ω;
Ihr —— 被校热阻测试仪测试电流输出标准值，A。
e) 重复步骤 b)~d)，完成其他校准点的校准。
7.2.5 加热电压测量
a) 按图7 连接仪器并预热。
热阻测试仪加热电压测量(加流测压)
数字多用表
标准
电阻
图7 加热电压测量校准连接框图
b) 根据校准点，选取合适的标准电阻，设置被校仪器合适的电流值。
c) 开启测试，读取数字多用表的电压测量值uhr，读取被校热阻测试仪加热电压测量值uh，按公式(10)计算相对误差，并将校准结果填入表 B.5 中。
式中：
δhv —— 加热电压测量的相对误差;
uh —— 被校热阻测试仪加热电压测量值，V;
uhr —— 数字多用表的测量结果参考值，V。
d) 重复步骤 b)~c)，完成其他校准点的校准。
7.2.6 温度
a) 按图 8 用铜导线连接仪器。
8
热阻测试仪温度测量
温度校准仪
图8 温度测量校准连接框图
b) 将温度校准仪设置为热电偶模拟输出功能，并根据被校热阻测试仪的要求确定热电偶型号，设置温度校准仪模拟输出校准温度值Tr，读取热阻测试仪温度测量值
T，按公式(11)计算误差ΔT，并将校准结果填入表 B.6 中。
ΔT = T __ Tr (11)
式中：
ΔT —— 温度测量的误差， ℃ ;
T —— 被校热阻测试仪温度测量值， ℃ ;
Tr —— 温度校准仪输出的温度值， ℃。
c) 重复步骤 b)，完成其他校准点的校准。
8 校准结果表达
校准结果应在校准证书上反映，校准证书应至少包括以下信息：
a) 标题，如“校准证书”;
b) 实验室名称和地址;
c) 进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);
d) 证书或报告的唯一性标识(如编号)，每页及总页数的标识;
e) 客户的名称和地址;
f) 被校对象的描述和明确标识;
g) 进行校准的日期;
h) 对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号;
i) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;
j) 校准环境的描述;
k) 校准结果及其测量不确定度的说明;
l) 如果与校准结果的有效性和应用有关时， 应对校准过程中被校对象的设置和操作
9
进行说明;
m) 对校准规范的偏离的说明;
n) 校准证书和校准报告签发人的签名或等效标识;
o) 校准结果仅对被校对象有效的声明;
p) 未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。
9 复校时间间隔
建议复校时间间隔为 1 年。送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。
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附录 A
测量不确定度评定示例
本附录以加热电流输出测量不确定度评定为例，说明电学法热阻测试仪校准项目的测量不确定度评定的程序。由于校准方法和所用仪器设备相同或近似，其他项目校准测量不确定度评定程序类同。
A.1 加热电流测量不确定度评定
A.1.1 测量方法
以加热电流10 A为例，采用标准表直接测量法，由热阻测试仪输出加热电流10 A，记录数字多用表示值。
A.1.2 测量模型
IX = IN (A. 1)
式中：
IX —— 被校热阻测试仪的加热电流输出示值，A;
IN —— 数字多用表的测量结果参考值，A。
A.1.3 不确定度来源
不确定度来源包括：
a) 数字多用表直流电流测量不准引入的标准不确定度分量u1;
b) 数字多用表的电流测量分辨力所引入的标准不确定度分量u2;
c) 测量重复性引入的标准不确定度分量u3。
A.1.4 不确定度评定
a)由数字多用表直流电流测量不准引入的标准不确定度分量u1
以10 A测试点进行分析。数字多用表在20 A量程10 A测试点，其允许误差极限为
±(380×10-6 ×读数+20×10-6 ×量程)，所以10 A的允许误差极限为±0.0042 A，即a =0.0042 A，为均匀分布，则k = √3，故其标准不确定度分量u1 = a/k = 0.0024 A，相对标准不确定度u1r 为0.024%。
b)由数字多用表的电流测量分辨力所引入的标准不确定度分量u2
11
根据实际测试要求，数字多用表在20 A量程的分辨力为1 μA，区间半宽为0.5 μA，即a =0.5 μA，为均匀分布，则k = √3，故其标准不确定度分量u2 = a/k = 0.29 μA， 相对标准不确定度u2r 为0.0000029%。
c)由测量重复性引入的标准不确定度分量u3
选一台较稳定的热阻测试仪作为被测对象，在相同的温湿度条件下，用数字多用表重复测量10次，测量结果见表A.1。
表 A.1 加热电流参数 10A 重复测量结果
测量序号
测量结果/A
1
10.0021
2
10.0022
3
10.0022
4
10.0019
5
10.0017
6
10.0017
7
10.0018
8
10.0018
9
10.0021
10
10.0017
平均值
10.00196
单次测量实验标准偏差：s = 0.00020 A
则相对标准不确定度为0.002%，即u3r =0.002%。 A.1.5 合成标准不确定度
标准不确定度分量汇总表见表A.2。
表 A.2 标准不确定度分量一览表
不确定度分量
不确定度来源
分布
k 值
相对标准不确定
u1r
数字多用表直流电流测量不准
均匀
√3
0.024%
u2r
数字多用表的电流测量分辨力
均匀
√3
0.0000029%
u3r
测量重复性
/
/
0.002%
以上各标准不确定度分量互不相关，则相对合成标准不确定度为：
A.1.6 扩展不确定度
ur = kuI = 4.8 × 10__4，k = 2
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附录 B
校准原始记录参考格式
一、外观及工作正常性检查
表 B.1 外观及工作正常性检查
检查项目
检查结果
不正常情况说明
外观检查
正常□ 不正常□
工作正常性检查
正常□ 不正常□
二、测试电流输出
表 B.2 测试电流输出
设定值Is/A
标准值Isr/A
相对误差δs/%
测量不确定度
(k=2)
三、温度敏感参数(TSP)测量
表 B.3 TSP 测量
测量值UTSP/V
标准值UTSPr/V
相对误差δTSP/%
测量不确定度
(k=2)
四、加热电流输出
表 B.4 加热电流输出
量程
设定值Ih/A
标准值Ihr/A
相对误差δhc/%
测量不确定度
(k=2)
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五、加热电压测量
表 B.5 加热电压测量
测量值uh/V
标准值uhr/V
相对误差δhv/%
测量不确定度
(k=2)
六、温度
表 B.6 温度
测量值T/℃
标准值Tr/℃
误差ΔT
测量不确定度
(k=2)
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附录 C
校准证书内页格式
证书编号 XXX-XXXXX
校准机构授权说明
校准环境条件及地点：
温度
℃
地点
相对湿度
%
校准日期
校准所依据的技术文件(代号、名称)：
校准所使用的主要测量标准：
名称
型号
出厂编号
检定/校准证书编号
证书有效期
注：
1. XXXX 仅对加盖“XXXX 校准专用章”的完整证书负责。
2.本证书的校准结果仅对所校准的对象有效。
3.未经实验室书面批准，不得部分复印证书。
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校准结果
一、外观及工作正常性检查
表 B.1 外观及工作正常性检查
检查项目
检查结果
不正常情况说明
外观检查
正常□ 不正常□
工作正常性检查
正常□ 不正常□
二、测试电流输出
表 B.2 测试电流输出
设定值Is/A
标准值Isr/A
相对误差δs/%
测量不确定度
(k=2)
三、温度敏感参数(TSP)测量
表 B.3 TSP 测量
测量值UTSP/V
标准值UTSPr/V
相对误差δTSP/%
测量不确定度
(k=2)
四、加热电流输出
表 B.4 加热电流输出
量程
设定值Ih/A
标准值Ihr/A
相对误差δhc/%
测量不确定度
(k=2)
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五、加热电压测量
表 B.5 加热电压测量
测量值uh/V
标准值uhr/V
相对误差δhv/%
测量不确定度
(k=2)
六、温度
表 B.6 温度
测量值T/℃
标准值Tr/℃
误差ΔT
测量不确定度
(k=2)
校准员： 核验员：
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