Introduktion
Takket være den fortsatte udvikling i elektronikindustrien er størrelsen på elektroniske komponenter blevet drastisk reduceret i de senere år. Et relateret spørgsmål har været forbedringer i effektiviteten: Mindre komponenter betyder mindre plads til varmeafledning - samtidig med at mængden af varme, der genereres, er stigende. For at kompensere skal elektroniske komponenter have en høj Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne for hurtig varmekontrol.
LFA 467 HyperFlash® giver mulighed for at måle varmeledningsevnen på de mindste elektroniske komponenter. Dens hurtige dataindsamlingshastighed på 2 MHz gør det muligt at måle på meget tynde prøver, mens den patenterede ZoomOptics giver brugeren mulighed for udelukkende at fokusere på de relevante prøveområder.
Prøver og forsøg
I alt fem halvlederenheder blev undersøgt:
- 1 kobber lead frame uden struktur
- 2 strukturelt identiske halvlederenheder med struktur A
- 2 strukturelt identiske halvlederenheder med struktur B
Halvlederenhederne består af en kobber leadframe, hvorpå der er anbragt en Si-chip ved hjælp af forbindelsesmateriale (f.eks. klæbemiddel eller loddemetal). Halvlederenhederne A og B adskiller sig kun med hensyn til forbindelsesmaterialet. Figur 1 viser en skematisk fremstilling af en sådan prøve.
Målingerne blev udført med LFA 467 HyperFlash® ved stuetemperatur. Hele prøven blev belyst, men detektoren blev kun fokuseret på en diameter på 3,4 mm ved hjælp af ZoomOptics , se figur 1.
Resultater og diskussion
Det grundlæggende krav til meningsfulde resultater er god overensstemmelse mellem detektorsignalet og den matematiske tilpasning. På trods af strålingstoppen i begyndelsen af signalet (som skyldes, at prøvegeometrien ikke er ideel), gælder dette for alle målinger, som vist i figur 2.
Resultaterne af alle prøver ved stuetemperatur er vist i figur 3.
Den målte værdi for kobberledningsrammen uden struktur var identisk med litteraturværdien for kobber (117 mm²/s [1]). Den termiske diffusivitet for de strukturelt identiske halvlederenheder A-1 og A-2 adskiller sig næsten ikke fra hinanden, hvilket vidner om målingens gode reproducerbarhed (grøn).
Halvlederenhederne B-1 og B-2 giver en betydeligt lavere Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheden mm2/s) er en materialespecifik egenskab til karakterisering af ustabil varmeledning. Denne værdi beskriver, hvor hurtigt et materiale reagerer på en temperaturændring.termisk diffusivitet (rød) på grund af et andet forbindelsesmateriale. Når man sammenligner de to komponenter B-1 og B-2, vil man dog igen finde reproducerbarhed i måleresultaterne. Forskellen på ca. 5 % indikerer en højere KontaktmodstandIfølge termodynamikkens anden lov bevæger varmeoverførsel mellem to systemer sig altid i retning fra højere til lavere temperaturer. Mængden af termisk energi, der overføres ved varmeledning, f.eks. gennem en væg i en bygning, påvirkes af betonvæggens og isoleringslagets termiske modstand.kontaktmodstand for B-2 og dermed en svagere termisk forbindelse mellem Si-chippen og kobberet.
Sammenfatning
LFA 467 HyperFlash® med ZoomOptics giver mulighed for at undersøge small prøver eller kun select områder inden for en prøve. Perifere områder eller områder med forskellig prøvetykkelse kan således udelukkes målrettet, hvilket øger både målingens præcision og resultaternes meningsfuldhed betydeligt.