Glas-Chips zur Messung der Wärmeleitfähigkeit

Abstract:
Durch immer kleiner werdende elektronische Strukturen mit höheren Leistungsdichten steigt die Bedeutung des Wärmemanagements in der Mikroelektronik. Ein wichtiger Parameter hierbei ist die Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Materialien. Konventionelle Methoden zur Messung der Wärmeleitfähigkeit sind oft zeitaufwändig und für einige Materialien unzulänglich. Wir haben ein Messsystem auf Basis der bidirektionalen 3-ω Methode entwickelt, mit dem die Wärmeleitfähigkeit von Pasten, Flüssigkeiten, Pads und Schichten gemessen werden kann. Bei dieser Methode wird die Probe auf einen Analyse-Chip aus Glas mit 3-ω Sensoren gelegt. Der Vorteil der Methode ist, dass die Messungen in kurzer Zeit und mit geringem Aufwand durchgeführt werden können. Wärmeleitpasten in elektronischen Systemen können durch thermische oder mechanische Beanspruchung über einen längeren Zeitraum aus Grenzflächen herausgedrückt werden (Grease-Pump-Out-Effekt). Zur in-situ Untersuchung dieses Effekts gibt es bisher noch keine zuverlässigen, beschleunigten Testmethoden. Um den Grease-Pump-Out Effekt genauer zu untersuchen, haben wir einen weiteren Mess-Chip mit einer Matrix aus 10 x 10 3-ω Sensoren entwickelt. Vorteil dieser Methode gegenüber anderen Methoden, z.B. optischen oder ex-situ-Methoden ist, dass hier die Wärmeleitfähigkeit in-situ räumlich aufgelöst gemessen wird, die Messung rein elektrisch erfolgt und für beschleunigte Tests angewendet werden kann.