Laboratorio de Caracterización Térmica
El Laboratorio de Caracterización Térmica cubre todos los aspectos relacionados con la gestión térmica, la caracterización electrotérmica local y los estudios de fiabilidad y robustez abordados en la sublínea de investigación de Integración de Sistemas de Potencia y Fiabilidad del IMB-CNM. Además, estas actividades podrían encontrar sinergias con otros campos relacionados con la caracterización electrotérmica en el escenario micro y nanooelectrónico.
Actividades principales
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).
- 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).
- 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:
- Localización de las firmas físicas de fallos a nivel de chip.
- Degradación del rendimiento térmico debido al envejecimiento del encapsulado, degradación eléctrica local del dispositivo.
- 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.
Técnicas
- 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.
Equipos
- Equipo de medición de termografía infrarroja
- Cámara infrarroja FLIR SC5500 en mesa óptica
- Cámara infrarroja AGEMA Thermovision THV-900
- Lentes macroscópicas y microscópicas (mínima resolución espacial 6 µm)
- Set-up de termografía lock-in
- Caracterización electrotérmica en profundidad
- Medida de la temperatura interna y portadores libres, así como sus gradientes
- Sistema de termografía por termoreflectancia
- Termografía de alta resolución espacial
- Sistema de medición de conductividad térmica
- Medida KTH de materiales involucrados en encapsulados de potencia
- Sistema de medición de impedancia/resistencia térmica
- Medida de RTH / ZTH utilizando parámetros termo-sensibles.
Persona de contacto
Miquel Vellvehi