Laboratori de Caracterització Tèrmica

En aquest marc de treball, les principals activitats del Laboratori de Caracterització Tèrmica tenen com a objectiu:

• Disseny de la gestió tèrmica i avaluació a nivell de dispositiu o de sistemes de potència (extracció de conductivitat tèrmica, mesura de temperatura per a l'avaluació de simulacions).
• Caracterització tèrmica de dispositius i sistemes encapsulats (extracció de la resistència i impedància tèrmiques).
• Caracterització electrotèrmica local a nivell de xip (aplicable a sistemes integrats de baixa potència, p. ex., Systems-on-Chip).

1. Mètodes òptics per a la caracterització en profunditat a nivell de xip: absorció de portadors lliures (FCA), deflexió interna del làser IR (IIR-LD), interferència de Fabry-Perot (FPI).
2. Caracterització electrotèrmica en superfície: termografia infraroja IR, termografia de cristall líquid i termoreflectància CCD.

• Depuració i disseny per a la robustesa de nous dispositius i monitorització de la degradació de les seves prestacions elèctriques i tèrmiques a causa d’esdeveniments de sobrecàrrega o d’envelliment:

1. Localització de les signatures físiques de fallada a nivell de xip.
2. Degradació de les prestacions tèrmiques a causa de l'envelliment de l'encapsulat i degradació elèctrica local del dispositiu.
3. Estudi de fonts de calor modulades mitjançant detecció lock-in per a l'avaluació no invasiva de defectes estructurals, extracció de figures de mèrit en freqüència (FOM) des de nodes interns del dispositiu o circuit integrat i paràmetres físics locals en dispositius.

• Anàlisi del comportament tèrmic dels dispositius i sistemes de potència (punts calents, acoblament tèrmic, fiabilitat, modelització, etc.), mitjançant tècniques de termografia específiques (detecció IR, termo-reflectància CCD o interferometria Fabry-Perot).
• Sistemes d’extracció de paràmetres tèrmics per a gestió tèrmica de sistemes d’alimentació integrats (mòduls, substrats, modelització, paràmetres de simulació, etc.): mesures de la conductivitat tèrmica del material i mesures de las resistència i impedància tèrmiques de dispositius encapsulats.
• Anàlisi del comportament electrotèrmic a nivell de dispositiu ("punts calents", fiabilitat, temps de vida dels portadors, modelització, etc.) mitjançant tècniques basades en la deflexió òptica (IIR-LD), l'absorció (FCA) i la interferometria (FPI) d'un feix làser infraroig.
• Localització de les signatures de fallada i depuració de sistemes microelectrònics mitjançant la detecció de camps tèrmics.

• Equips de mesura de termografia per infrarojos

1. Càmera infraroja FLIR SC5500 en taula òptica
2. Càmera infraroja AGEMA Thermovision THV-900
3. Lents macroscòpiques i microscòpiques (resolució mínima espacial 6 µm)
4. Set-up de termografia infraroja lock-in

• Caracterització electrotèrmica en profunditat

1. Mesura de la temperatura interna i de la concentració de portadors, així com dels seus gradients

• Sistema de termografia per termoreflectància

1. Termografia amb alta resolució espacial

• Sistema de mesura de la conductivitat tèrmica

1. Mesura de KTH dels materials involucrats en encapsulats de potencia

• Sistema de mesura de resistència i impedància tèrmiques

1. Mesura de RTH / ZTH utilitzant paràmetres termo-sensibles