Laboratorio de Caracterización Térmica

En este marco de trabajo, las principales actividades del Laboratorio de Caracterización Térmica tienen como objetivo:

• Diseño y evaluación de la gestión térmica a nivel de sistema de dispositivos o sistemas de potencia (extracción de conductividad térmica, medición de temperatura para evaluación de la simulación).
• Caracterización térmica de dispositivos y sistemas encapsulados (extracción de resistencia e impedancia térmica).
• Caracterización electrotérmica local a nivel de chip (aplicable a sistemas integrados de baja potencia, por ejemplo, Systems-on-Chip).

1. Métodos ópticos para la caracterización en profundidad a nivel de chip: absorción de portadores libres (FCA), deflexión interna de un láser IR (IIR-LD), interferencias de Fabry-Perot (FPI).
2. Caracterización electrotérmica en superficie: termografía infrarroja IR, termografía de cristal líquido y termoreflectancia CCD.

• Depuración y diseño para la robustez de nuevos dispositivos y monitoreo de la degradación del rendimiento eléctrico y térmico debido a eventos de envejecimiento o sobrecarga:

1. Localización de las firmas físicas de fallos a nivel de chip.
2. Degradación del rendimiento térmico debido al envejecimiento del encapsulado, degradación eléctrica local del dispositivo.
3. Estudio de fuentes de calor moduladas mediante detección lock-in para la evaluación no invasiva de defectos estructurales, extracción de figuras de mérito en frecuencia (FOM) de nodos internos en el dispositivo o circuito integrado y parámetros físicos locales en dispositivos.

• Análisis del comportamiento térmico de dispositivos y sistemas de potencia (puntos calientes, acoplamiento térmico, fiabilidad, modelización, etc.), utilizando técnicas específicas de termografía (detección IR, termoreflectancia CCD o interferometría de Fabry-Perot).
• Sistemas de extracción de parámetros térmicos para la gestión térmica de sistemas integrados de potencia (módulos, sustratos, modelización, parámetros de simulación, etc.): conductividad térmica del material y medidas de resistencia e impedancia térmicas de dispositivos encapsulados.
• Análisis del comportamiento electrotérmico a nivel de dispositivo (puntos calientes, fiabilidad, tiempo de vida de portadores, modelización, etc.) utilizando técnicas basadas en deflexión óptica (IIR-LD), absorción (FCA) e interferometría (FPI) de un haz láser IR.
• Localización de firmas de fallos y depuración de sistemas microelectrónicos mediante la detección de campos térmicos.

• Equipo de medición de termografía infrarroja

1. Cámara infrarroja FLIR SC5500 en mesa óptica
2. Cámara infrarroja AGEMA Thermovision THV-900
3. Lentes macroscópicas y microscópicas (mínima resolución espacial 6 µm)
4. Set-up de termografía lock-in

• Caracterización electrotérmica en profundidad

1. Medida de la temperatura interna y portadores libres, así como sus gradientes

• Sistema de termografía por termoreflectancia

1. Termografía de alta resolución espacial

• Sistema de medición de conductividad térmica

1. Medida KTH de materiales involucrados en encapsulados de potencia

• Sistema de medición de impedancia/resistencia térmica

1. Medida de RTH / ZTH utilizando parámetros termo-sensibles.