Introduction
Grâce au développement continu de l'industrie électronique, la taille des composants électroniques a considérablement diminué ces dernières années. L'amélioration de l'efficacité est une question connexe : La réduction de la taille des composants se traduit par une diminution de l'espace disponible pour la dissipation de la chaleur, alors que la quantité de chaleur générée ne cesse d'augmenter. Pour compenser, les composants électroniques doivent avoir une Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique élevée pour un contrôle rapide de la chaleur.
Le LFA 467 HyperFlash® permet de mesurer la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique des plus petits composants électroniques. Son taux d'acquisition de données rapide de 2 MHz rend possible la mesure sur des échantillons très fins, tandis que le système breveté ZoomOptics permet à l'utilisateur de se concentrer exclusivement sur les zones pertinentes de l'échantillon.
Échantillons et expériences
Au total, cinq dispositifs semi-conducteurs ont été étudiés :
- 1 grille de connexion en cuivre sans structure
- 2 dispositifs à semi-conducteur structurellement identiques avec structure A
- 2 dispositifs à semi-conducteur structurellement identiques avec structure B
Les dispositifs à semi-conducteurs sont constitués d'une grille en cuivre sur laquelle une puce Si a été appliquée à l'aide d'un matériau de connexion (par exemple, de la colle ou de la soudure). Les dispositifs à semi-conducteur A et B ne diffèrent que par le matériau de connexion. La figure 1 montre le schéma d'un tel échantillon.
Les mesures ont été effectuées avec le LFA 467 HyperFlash® à température ambiante. L'échantillon entier a été éclairé ; le détecteur, cependant, a été focalisé sur un diamètre de seulement 3,4 mm à l'aide du ZoomOptics , voir figure 1.
Résultats et discussion
La condition de base pour obtenir des résultats significatifs est une bonne concordance entre le signal du détecteur et l'ajustement mathématique. Malgré le pic de rayonnement au début du signal (dû au fait que la géométrie de l'échantillon n'est pas idéale), cela s'applique à toutes les mesures, comme le montre la figure 2.
Les résultats de tous les échantillons à température ambiante sont illustrés à la figure 3.
La valeur mesurée pour la grille de connexion en cuivre sans structure était identique à la valeur de la littérature pour le cuivre (117 mm²/s [1]). La Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique des dispositifs semi-conducteurs A-1 et A-2, structurellement identiques, diffère à peine l'une de l'autre, ce qui atteste de la bonne reproductibilité de la mesure (vert).
Les dispositifs semi-conducteurs B-1 et B-2 présentent une Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique nettement plus faible (rouge) en raison d'un matériau de connexion différent. Cependant, en comparant les deux composants B-1 et B-2, on constate une fois de plus la reproductibilité des résultats de mesure. La différence d'environ 5 % indique une Résistance des contactsSelon la deuxième loi de la thermodynamique, le transfert de chaleur entre deux systèmes se fait toujours dans le sens d'une température plus élevée vers une température plus basse. La quantité d'énergie thermique transférée par conduction thermique, par exemple à travers un mur d'un bâtiment, est influencée par les résistances thermiques du mur en béton et de la couche d'isolation. résistance de contact plus élevée pour B-2 et donc une connexion thermique plus faible entre la puce Si et le cuivre.
Résumé
Le LFA 467 HyperFlash® avec ZoomOptics permet d'étudier des échantillons small ou uniquement des zones select à l'intérieur d'un échantillon. Les zones périphériques ou les zones dont l'épaisseur de l'échantillon diffère peuvent ainsi être volontairement exclues, ce qui augmente considérablement la précision de la mesure et la pertinence de ses résultats.