BS IEC 62951-5:2019
Полупроводниковые приборы. Гибкие и растяжимые полупроводниковые приборы. Метод испытания тепловых характеристик гибких материалов.
- Стандартный №
- BS IEC 62951-5:2019
- Дата публикации
- 2019
- Разместил
- British Standards Institution (BSI)
- Последняя версия
- BS IEC 62951-5:2019
- сфера применения
-
Обзор стандарта и техническая база
IEC 62951-5, пятая часть серии стандартов для гибких и эластичных полупроводниковых приборов, специально описывает бесконтактные оптические методы испытаний тепловых свойств гибких материалов. Этот стандарт распространяется на измерение тепловых параметров гибких подложек и тонких пленок при изгибе и растяжении, заполняя пробел в стандартизации терморегулирования гибких электронных приборов.
Основные принципы тестирования
В стандарте впервые в качестве основного параметра измерения используется коэффициент теплового отражения (ρ). Этот параметр определяется как отношение мощности света, отраженного поверхностью материала, к мощности падающего света на определенной длине волны. Для тонкой пленки на основе кремния толщиной 1,526 мкм зависимость коэффициента отражения от температуры на длинах волн 532 нм и 633 нм демонстрирует значительную нелинейность (см. рисунок 7 в стандарте).Тип материала Стандарт толщины Метод измерения Типичная длина волны Материал подложки >20-кратная длина волны детектирующего лазера Тепловое отражение при одной длине волны 633 нм Материал тонкой пленки <20-кратная длина волны детектирующего лазера Метод двухволнового соотношения 532 нм+633 нм
Требования к конфигурации испытательной системы
Ключевые компоненты оборудования
- Система источника лазерного излучения: не менее двух лазеров с разными длинами волн (рекомендуется комбинация 532 нм/633 нм)
- Платформа управления движением: трехкоординатный моторизованный трансляционный столик + гониометр, точность позиционирования ≤1 мкм
- Модуль калибровки температуры: блок холодной/горячей температуры с диапазоном регулирования от -40 °C до 200 °C
- Оптический блок обнаружения: кремниевый фотодетектор + синхронный усилитель, отношение сигнал/шум ≥80 дБ
На трехмерной схеме конструкции двухволновой системы теплового отражения, представленной в Приложении А В стандарте особое внимание уделяется использованию расширителя пучка, который позволяет контролировать диаметр фокуса лазера (d₀) с точностью до микрона. Формула расчета: d₀=2fλ/D (где f — фокусное расстояние линзы, D — диаметр падающего пучка).
Ключевые моменты реализации процесса тестирования
Этап калибровки
- Создание опорной кривой зависимости отражательной способности от температуры с помощью температурного блока (для материалов подложки требуется одна длина волны, для материалов тонкой пленки — две длины волны)
- Для образцов тонкой пленки необходимо записать соотношение между коэффициентом отражения (Rλ1/Rλ2) и температурой
- Используйте термопасту, чтобы гарантировать, что контактное тепловое сопротивление между образцом и модулем контроля температуры составляет менее 0,1 К/Вт
Этап измерения
Тип параметра Метод измерения Формула расчета Локальная температура (Tloc) Измерение отражательной способности в одной точке Непосредственно проверьте калибровочную кривую Средняя температура (Tavg) Измерение методом сканирования площади ∑Tloc(i)/n Тепловая постоянная времени (τ) Динамическое измерение нагрева переменным током T(t)=Ti+(Tf-Ti)(1-e-t/τ)
Предложения по инженерному применению
План обработки особых рабочих условий
Для образцов с высоким сопротивлением стандарт рекомендует использовать неджоулевые методы нагрева (например, лазерный нагрев или элементы Пельтье). При испытании радиусов изгиба менее 5 мм обратите внимание на следующее:
- Сохраняйте угол падения лазера перпендикулярным (используйте гониометр для калибровки)
- Увеличьте плотность сканирования (шаг ≤ 100 мкм)
- Управляйте скоростью деформации менее 0,1 мм/с, чтобы избежать теплового гистерезиса
Реальные примеры показывают, что отражательная способность кремниевой пленки толщиной 1,64 мкм изменяется на 0,12% при повышении температуры на 1 °C при длине волны 633 нм (рисунок 2 стандарта). Рекомендуемая погрешность измерения составляет ±0,5 °C.
Развитие стандарта и перспективы
Как первое издание стандарта, выпущенное в 2019 году, IEC 62951-5 сохраняет техническую стабильность до 2024 года. По мере развития гибкой электроники в направлении областей носимых устройств и эпидермальной электроники в будущих редакциях могут быть добавлены:
- Испытание эффектов термической связи при многоосной деформации
- Метод анализа в частотной области переходного теплового импеданса
- Специальные пункты испытаний для биосовместимых материалов
BS IEC 62951-5:2019 История
- 2019 BS IEC 62951-5:2019 Полупроводниковые приборы. Гибкие и растяжимые полупроводниковые приборы. Метод испытания тепловых характеристик гибких материалов.
