Introduzione
Grazie al continuo sviluppo dell'industria elettronica, negli ultimi anni le dimensioni dei componenti elettronici si sono drasticamente ridotte. Un aspetto correlato è stato il miglioramento dell'efficienza: La riduzione delle dimensioni dei componenti si traduce in meno spazio per la dissipazione del calore, mentre la quantità di calore generata è in aumento. Per compensare, i componenti elettronici devono avere un'elevata conducibilità termica per un rapido controllo del calore.
L'LFA 467 HyperFlash® consente di misurare la Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica su smallest dei componenti elettronici. La velocità di acquisizione dei dati di 2 MHz rende possibile la misurazione su campioni molto sottili, mentre il sistema brevettato ZoomOptics consente all'utente di concentrarsi esclusivamente sulle aree rilevanti del campione.
Campioni e sperimentazione
Sono stati analizzati cinque dispositivi a semiconduttore:
- 1 telaio in rame senza struttura
- 2 dispositivi a semiconduttore strutturalmente identici con struttura A
- 2 dispositivi a semiconduttore strutturalmente identici con struttura B
I dispositivi a semiconduttore sono costituiti da un leadframe in rame su cui è stato applicato un chip Si mediante materiale di collegamento (ad esempio, adesivo o saldatura). I dispositivi a semiconduttore A e B differiscono solo per il materiale di collegamento. La Figura 1 mostra lo schema di un campione di questo tipo.
Le misure sono state eseguite con l'LFA 467 HyperFlash® a temperatura ambiente. L'intero campione è stato illuminato; il rivelatore, tuttavia, è stato focalizzato su un diametro di soli 3,4 mm per mezzo di ZoomOptics , cfr. figura 1.
Risultati e discussione
Il requisito fondamentale per ottenere risultati significativi è un buon accordo tra il segnale del rivelatore e l'adattamento matematico. Nonostante il picco di radiazione all'inizio del segnale (causato dal fatto che la geometria del campione non è ideale), ciò vale per tutte le misurazioni, come mostrato nella figura 2. I risultati di tutti i campioni a temperatura ambiente sono rappresentati nella figura 3.
I risultati di tutti i campioni a temperatura ambiente sono rappresentati nella figura 3.
Il valore misurato del telaio in rame senza struttura è identico al valore di letteratura per il rame (117 mm²/s [1]). La Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica dei dispositivi a semiconduttore A-1 e A-2, strutturalmente identici, differisce appena l'uno dall'altro, a riprova della buona riproducibilità della misura (verde).
I dispositivi a semiconduttore B-1 e B-2 presentano una Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica notevolmente inferiore (rosso) a causa del diverso materiale di collegamento. Tuttavia, confrontando i due componenti B-1 e B-2, si riscontra nuovamente la riproducibilità dei risultati di misura. La differenza di circa il 5% indica una maggiore Resistenza di contattoSecondo la seconda legge della termodinamica, il trasferimento di calore tra due sistemi si muove sempre nella direzione da temperature più alte a temperature più basse. La quantità di energia termica trasferita per conduzione termica, ad esempio attraverso una parete di un edificio, è influenzata dalle resistenze termiche della parete in calcestruzzo e dello strato isolante.resistenza di contatto per B-2 e quindi una connessione termica più debole tra il chip Si e il rame.
Sintesi
L'LFA 467 HyperFlash® con ZoomOptics consente di analizzare campioni small o solo aree select all'interno di un campione. In questo modo è possibile escludere intenzionalmente le aree periferiche o quelle con spessore diverso del campione, aumentando notevolmente la precisione della misura e la significatività dei risultati.