Johdanto
Elektroniikkateollisuuden jatkuvan kehityksen ansiosta elektroniikkakomponenttien koko on pienentynyt huomattavasti viime vuosina. Tähän liittyy myös tehokkuuden parantaminen: Komponenttien koon pieneneminen tarkoittaa, että lämmönsiirtoon jää vähemmän tilaa - samalla kun syntyvän lämmön määrä kasvaa. Tämän kompensoimiseksi elektroniikkakomponenteilla on oltava korkea LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus, jotta lämpöä voidaan hallita nopeasti.
LFA 467 HyperFlash® mahdollistaa lämmönjohtavuusmittaukset pienimmistäkin elektroniikkakomponenteista. Sen nopea 2 MHz:n tiedonkeruunopeus mahdollistaa mittaukset hyvin ohuista näytteistä, ja patentoidun ZoomOptics -osoitteen ansiosta käyttäjä voi keskittyä ainoastaan merkityksellisiin näytealueisiin.
Näytteet ja kokeellinen
Yhteensä tutkittiin viittä puolijohdekomponenttia:
- 1 kuparijohtokehys ilman rakennetta
- 2 rakenteeltaan identtistä puolijohdekomponenttia, joissa on rakenne A
- 2 rakenteellisesti identtistä puolijohdekomponenttia, joissa on rakenne B
Puolijohdekomponentit koostuvat kuparijohtokehyksestä, johon Si-siru kiinnitettiin liitosmateriaalilla (esim. liimalla tai juotoksella). Puolijohdekomponentit A ja B eroavat toisistaan vain liitosmateriaalin osalta. Kuvassa 1 esitetään tällaisen näytteen kaaviokuva.
Mittaukset suoritettiin LFA 467 HyperFlash® -laitteella huoneenlämmössä. Koko näyte valaistiin, mutta detektori keskitettiin kuitenkin vain 3,4 mm:n läpimittaan ZoomOptics avulla, ks. kuva 1.
Tulokset ja keskustelu
Merkityksellisten tulosten perusedellytys on hyvä vastaavuus ilmaisimen signaalin ja matemaattisen sovituksen välillä. Huolimatta signaalin alussa olevasta säteilypiikistä (joka johtuu siitä, että näytteen geometria ei ole ihanteellinen) tämä pätee kaikkiin mittauksiin, kuten kuvassa 2 on esitetty.
Kaikkien näytteiden tulokset huoneenlämmössä on esitetty kuvassa 3.
Ilman rakennetta olevan kuparijohtokehyksen mitattu arvo oli sama kuin kirjallisuudessa kuparille annettu arvo (117 mm²/s [1]). Rakenteeltaan identtisten puolijohdekomponenttien A-1 ja A-2 lämpödiffuusiokyky eroaa tuskin toisistaan, mikä todistaa mittauksen hyvästä toistettavuudesta (vihreä).
Puolijohdekomponenttien B-1 ja B-2 lämpödiffuusiokyky on huomattavasti pienempi (punainen), mikä johtuu erilaisesta liitosmateriaalista. Verrattaessa kahta komponenttia B-1 ja B-2 havaitaan kuitenkin jälleen mittaustulosten toistettavuus. Noin 5 prosentin ero osoittaa, että B-2:n kosketusresistanssi on suurempi ja siten heikompi lämpöyhteys Si-sirun ja kuparin välillä.
Yhteenveto
LFA 467 HyperFlash® ZoomOptics -laitteella voidaan tutkia small näytteitä tai vain select alueita näytteen sisällä. Reuna-alueet tai alueet, joiden näytteen paksuus vaihtelee, voidaan näin jättää tarkoituksenmukaisesti pois, mikä lisää huomattavasti sekä mittaustarkkuutta että tulosten mielekkyyttä.