[发明专利]一种测量界面热阻的方法和装置

说明书

本公开涉及一种测量界面热阻的方法和装置。包括：获取第一材料和第二材料的本征热阻、测量端和所述第一材料的接触热阻、所述测量端和所述第二材料的接触热阻，所述测量端包括热端和冷端；获取第一热阻和第二热阻；根据所述本征热阻、所述接触热阻、所述第一热阻和所述第二热阻，确定第一材料和第二材料之间的界面热阻。本公开测量结果准确可靠，并且，可以不需要在材料的内部开孔，不影响材料本身的性能；热电偶和热流计的均可安装于统一位置，如测量端，不会因测量材料的不同而改变位置。

技术领域

本公开涉及半导体器件界面材料检测技术领域，尤其涉及一种测量界面热阻的方法和装置。

背景技术

随着集成电路的功率密度不断提高，发热问题日益严重，对电子产品的性能和使用寿命造成了严重影响。为了进一步提高器件的散热能力，以微纳金属颗粒烧结层、碳纳米管和石墨烯等低热阻的界面材料得到广泛推广。界面材料在使用的过程中需要测量其热阻大小，以便在集成电路设计时进行选择。热阻包括本征热阻和界面热阻两部分，界面热阻的精准测试是行业中待解决的技术难题。

相关技术中，采用如图1所示的方法对界面材料的界面热阻进行测试，将材料A和材料B置于两金属块之间，其中热端指的是加热的金属块，冷端指的是冷却的金属块，通过外部压力将界面材料压紧。同时在界面材料内部布设多个热电偶，以获得传热方向的温度梯度。通过傅里叶定律推导出材料A和材料B之间的温度差ΔT，通过两侧料接触界面的热流计测量热流Q，根据界面热阻的定义R_c＝ΔT/Q，计算测试件的界面热阻。相关技术中在测量的过程中，存在如下不足：1)相关技术中需要在界面材料上开孔，是一种破坏性的测量方法；2)相关技术中开孔的尺寸以及热电偶的摆放位置对维度测试结果产生显著影响，难以保证测量结果的准确度和可重复性；3)相关技术中采用热电偶测量温度，并利用傅里叶定律推导材料A和材料B之间的温度差ΔT，无法准确测量上下界面之间的温度差ΔT，测量的准确度不高。

因此，亟需要一种准确、可靠的测量界面热阻的方法。

发明内容

为克服相关技术中存在的至少一个问题，本公开提供一种测量界面热阻的方法和装置。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种测量界面热阻的方法，包括：

获取第一材料和第二材料的本征热阻、测量端和所述第一材料的接触热阻、测量端和所述第二材料的接触热阻，所述测量端包括热端和冷端；

获取第一热阻，所述第一热阻被设置为将所述第一材料和所述第二材料接触后，所述测量得到的所述热端和所述冷端之间的总的测量热阻；

获取第二热阻，所述第二热阻被设置为交换所述第一材料和所述第二材料的位置后，测量得到的所述热端和所述冷端之间的总的测量热阻；

根据所述本征热阻、所述接触热阻、所述第一热阻和所述第二热阻，确定第一材料和第二材料之间的界面热阻。

在一种可能的实现方式中，所述测量端和所述第一材料的接触热阻包括：测量端的热端和冷端分别和所述第一材料的接触热阻之和；

所述测量端和所述第二材料的接触热阻包括：测量端的热端和冷端分别和所述第二材料的接触热阻之和。

在一种可能的实现方式中，所述获取第一材料的本征热阻，包括：

获取多组所述热端和所述冷端之间的热阻数据，所述热阻数据被设置为将不同厚度，相同面积的第一材料分别置于热端和冷端之间测量得到的总热阻；

获取所述第一材料的厚度数据，根据所述热阻数据和所述厚度数据，拟合得到所述热阻数据与所述厚度数据的关联关系；

根据所述关联关系和第一材料的厚度，确定所述第一材料的本征热阻。

在一种可能的实现方式中，所述获取第一材料的本征热阻，包括：