摘要：利用双波长飞秒激光时域热反射系统对微尺度Cu-Sn金属间化合物的热输运性能开展研究。利用回流与时效工艺制备Cu-Sn扩散偶,界面处生成均匀连续的Cu_(6)Sn_(5)和Cu_(3)Sn金属间化合物,材料厚度均在微米量级且Cu_(6)Sn_(5)的(001)晶面具有明显的择优取向特征。由于实验参数对待测参量的敏感度会影响拟合精度,重点分析了铝传感层厚度与加热光调制频率对金属间化合物热导率测量敏感度的影响,以选定具体的实验参数。经测试,Cu_(6)Sn_(5)和Cu_(3)Sn的热导率分别为47.4和87.6 W/(m·K),均略高于已有研究报道,分析认为主要是由于样品制备技术不同而导致的材料微观结构差异所致。讨论了加热光斑尺寸、铝传感层厚度及材料比热容的不确定性对热导率测量误差的影响,得到Cu_(6)Sn_(5)热导率误差为-6.8%~4.6%,Cu_(3)Sn热导率误差为-7.1%~4.4%。本工作表明飞秒激光时域热反射技术在电子封装微尺度金属间化合物热输运特性研究方面具备适用性,所得实测数据对于电子封装热设计及可靠性评价有重要参考意义。

摘要：传统的脉冲激光时域热反射系统通常基于远场光学设计,对于微纳米材料热物性测量的空间分辨率约在3μm~10μm范围,不足以满足先进微电子器件和芯片的热物性测试要求.基于近场光学原理,本文研究了提升时域热反射系统空间分辨率的新颖技术方法,并建立了相应的实验系统.实验获得的微纳结构样品测量数据表明,基于近场技术的时域热反射系统对于微纳米材料热物性测量的空间分辨率可提升到1μm.该技术为微电子器件热设计和纳米尺度热输运机理研究提供了有效的实验手段.