Inledning
Tack vare den ständiga utvecklingen inom elektronikindustrin har storleken på elektroniska komponenter minskat drastiskt under de senaste åren. En relaterad fråga har varit förbättringar av effektiviteten: Minskad storlek på komponenterna innebär mindre utrymme för värmeavledning - samtidigt som mängden värme som genereras ökar. För att kompensera för detta måste elektroniska komponenter ha en hög Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga för snabb värmekontroll.
LFA 467 HyperFlash® möjliggör mätningar av värmeledningsförmågan på de minsta elektroniska komponenterna. Den snabba datainsamlingshastigheten på 2 MHz gör det möjligt att mäta på mycket tunna prover, medan den patenterade ZoomOptics gör det möjligt för användaren att fokusera uteslutande på de relevanta provområdena.
Prover och experimentella
Totalt undersöktes fem halvledarkomponenter:
- 1 kopparkabelram utan struktur
- 2 strukturellt identiska halvledaranordningar med struktur A
- 2 strukturellt identiska halvledaranordningar med struktur B
Halvledaranordningarna består av en kopparram på vilken ett Si-chip har applicerats med hjälp av anslutningsmaterial (t.ex. lim eller lödning). Halvledaranordningarna A och B skiljer sig åt endast med avseende på anslutningsmaterialet. Figur 1 visar en schematisk bild av ett sådant prov.
Mätningarna utfördes med LFA 467 HyperFlash® vid rumstemperatur. Hela provet belystes, men detektorn fokuserades på en diameter av endast 3,4 mm med hjälp av ZoomOptics , se figur 1.
Resultat och diskussion
Grundkravet för meningsfulla resultat är god överensstämmelse mellan detektorsignalen och den matematiska anpassningen. Trots strålningstoppen i början av signalen (som orsakas av att provgeometrin inte är idealisk) gäller detta för alla mätningar, vilket visas i figur 2.
Resultaten för alla prover vid rumstemperatur visas i figur 3.
Det uppmätta värdet för kopparramen utan struktur var identiskt med litteraturvärdet för koppar (117 mm²/s [1]). Värmediffusiviteten för de strukturellt identiska halvledarenheterna A-1 och A-2 skiljer sig knappt från varandra, vilket vittnar om mätningens goda reproducerbarhet (grön).
Halvledarkomponenterna B-1 och B-2 ger en betydligt lägre värmediffusivitet (röd) på grund av ett annat anslutningsmaterial. När man jämför de två komponenterna B-1 och B-2 finner man dock återigen reproducerbarheten i mätresultaten. Skillnaden på ca 5% indikerar ett högre KontaktmotståndEnligt termodynamikens andra huvudsats går värmeöverföringen mellan två system alltid i riktning från högre till lägre temperaturer. Mängden värmeenergi som överförs genom värmeledning, t.ex. genom en vägg i en byggnad, påverkas av betongväggens och isoleringsskiktets värmemotstånd.kontaktmotstånd för B-2 och därmed en svagare termisk förbindelse mellan Si-chipet och kopparen.
Sammanfattning
LFA 467 HyperFlash® med ZoomOptics gör det möjligt att undersöka small prover eller endast select områden inom ett prov. Perifera områden eller områden med olika provtjocklek kan därmed uteslutas på ett ändamålsenligt sätt, vilket avsevärt ökar både mätningens precision och resultatens meningsfullhet.