一种用于测量集成电路芯片温度的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种用于测量集成电路芯片温度的装置，包括设置在外壳内的近红外激光源、半反半透镜、相机、物镜，物镜、半反半透镜、相机在同一垂直线上，在半反半透镜和相机之间设置滤光片组，近红外激光源与半反半透镜在同一水平线上，在外壳内还设置有用于调节近红外激光束角度的调节机构。该方案利用含有上转换纳米颗粒的薄膜，将其覆盖在待测的集成电路芯片表面。在外界的近红外光照射下，上转换纳米颗粒能够发出可见光，该纳米颗粒的发光性质随着颗粒温度的变化而改变。因此对该光信号的光谱分析，可得到纳米颗粒所处位置的温度变化信息。

A device for measuring temperature of integrated circuit chip

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量集成电路芯片温度的装置
本技术涉及的是纳米材料、光学传感器、图像处理领域，提供一种具有很高空间分辨率的温度测量方法，用来快速、准确得到集成电路芯片表面局域范围内的温度分布，为集成电路芯片的制造、检测、应用过程提供依据。
技术介绍
集成电路芯片是一种微型电子器件或部件，采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件中的一种或几种以及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。集成电路已经在各行各业中发挥着非常重要的作用，是现代信息社会的基石。集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如电视机、计算机、智能家居等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。集成电路芯片通电工作的时候会发出热量，其内部的不同元器件、不同布线连接的温度不尽相同，而良好的热管理是集成电路有效、稳定工作的必要条件。由于集成电路体积很小，而且当中元器件数量众多、布线密集，导致传统的温度成像手段严重受到局限，很难分辨小范围内不同探测位置的温度差异。因此温度测量的空间分辨率的局限难以满足电路芯片集成化的需要。因此，发展一种能够具有高灵敏度、高空间分辨率的温度探测技术至关重要。
技术实现思路
本方案针对上述的不足，提供了一种用于测量集成电路芯片温度的装置的技术方案，该方案利用含有上转换纳米颗粒的薄膜，将其覆盖在待测的集成电路芯片表面。在外界的近红外光照射下，上转换纳米颗粒能够发出可见光，该纳米颗粒的发光性质随着颗粒温度的变化而改变。因此对该光信号的光谱分析，可得到纳米颗粒所处位置的温度变化信息。本方案是通过如下技术实现的：一种用于测量集成电路芯片温度的装置，包括发出近红外激光束的近红外激光源，反射近红外激光束的半反半透镜，覆盖在集成电路芯片表面的PDMS薄膜，薄膜中有上转换纳米颗粒；收集上转换纳米颗粒发出光线的物镜，拍照成像的相机；近红外激光源、半反半透镜、相机、物镜均设置在不透明的外壳内，物镜、半反半透镜、相机在同一垂直线上，在半反半透镜和相机之间设置滤光片组，近红外激光源与半反半透镜在同一水平线上，在外壳内还设置有用于调节近红外激光束角度的调节机构；近红外激光源发出的近红外激光束被半反半透镜反射到薄膜上，薄膜中的上转换纳米颗粒发出光线经过透镜的收集并穿过半反半透镜，再经过滤光片组之后进入相机成像，成像后可以存储到计算机上，有调节，可以调节近红外激光源的发出近红外激光束的角度，整个装置随着使用时间的正佳，由于重力作用，近红外激光源会向下倾斜，发出的激光束发生偏移，而通过调节装置可以进行调节。上转换发光性质的纳米颗粒，在外界的近红外激光束照射下，纳米颗粒能够发出可见光，且纳米颗粒的发光性质随着颗粒温度的变化而改变，所以可以获得纳米颗粒所处位置的温度变化信息。将集成电路芯片的待测温区域覆盖一层含有纳米颗粒的PDMS薄膜。由于薄膜中的纳米颗粒会贴近集成电路芯片，因此集成电路芯片的温度会传递给临近的发光纳米颗粒，芯片中温度的分布会传递到薄膜当中。近红外激光源的激光束与半反半透镜成45度角设置。这样可以使近红外激光束反射后，经过物镜照射到集成电路芯片上覆盖的PDMS薄膜上，近红外激光源发射的近红外线为980nm波长的近红外线。此激发波段不会影响集成电路芯片内的电子元件。上转换纳米颗粒为镱(Yb3+)、铒(Er3+)共掺杂的氟化钇钠（NaYF4）晶体颗粒。将NaYF4：Yb3+，Er3+纳米颗粒、PDMS、固化剂按一定重量比例混合均匀，在真空条件下除去混合物中的气体，然后进行旋涂制成薄膜，经固化定型。薄膜越薄，热量在薄膜中扩散程度越低，测得温度的空间分辨率越高。调节机构包括设置转杆，转杆的一端设置转动旋钮，转杆的另一端设置第一锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，第二锥齿轮设置在螺纹杆的一端，螺纹杆的另一端设置有移动块，移动块通过螺纹与螺纹杆连接，移动块固定在近红外激光源上；转动旋钮设置在外壳的外部，第一锥齿轮、第二锥齿轮、螺纹杆、移动块在外壳内部，移动块设置在近红外激光源远离外壳的一端，通过转动旋钮，可以带动第一锥齿轮转动，第一锥齿轮驱动第二锥齿轮转动，这样讲垂直面的转动转换为水平面的转动，第二锥齿轮带动螺纹杆转动，移动块随着螺纹杆的转动而上下移动，进而带动近红外激光源的前端上下移动，实现近红外激光束角度的调整。附图说明图1为本技术具体实施方式的结构示意图。图中，1为外壳，2为近红外激光源，3为半反半透镜，4为物镜，5为滤光片组，6为相机，7为计算机，8为转杆，9为转动旋钮，10为第一锥齿轮，11为第二锥齿轮，12为移动块，13为螺纹杆，14为PDMS薄膜，15为集成电路芯片。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面结合附图对本技术的技术方案进行描述。这里可能会使用便于描述的空间相对性术语，例如“在…下”、“下方”、“下部”、“以上”、“上方”等来描述如图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。应当理解，空间相对性术语意在包括图中所示取向之外的使用或工作中的器件不同取向。例如，如果将图中的器件翻转过来，被描述为在其他元件或特征“下”或“下方”的元件将会朝向其他元件或特征的“上方”。于是，示范性术语“下方”可以包括上方和下方两种取向。可以使器件采取其他取向(旋转90度或其他取向)，这里所用的空间相对术语作相应解释。通过附图可以看出本方案的用于测量集成电路芯片温度的装置，发出近红外激光束的近红外激光源2，反射近红外激光束的半反半透镜3，覆盖在集成电路芯片15表面的PDMS薄膜14，薄膜中有上转换纳米颗粒；收集上转换纳米颗粒发出光线的物4镜，拍照成像的相机6；近红外激光源2发射的近红外线为980nm波长的近红外线。近红外激光源2、半反半透镜3、相机6、物镜4均设置在不透明的外壳1内，物镜4、半反半透镜3、相机6在同一垂直线上，在半反半透镜3和相机6之间设置滤光片组5，近红外激光源2与半反半透镜3在同一水平线上，近红外激光源2的激光束所在直线与半反半透镜3所在平面的夹角为45度。在外壳1内还设置有用于调节近红外激光束角度的调节机构。所述的上转换纳米颗粒为镱(Yb3+)、铒(Er3+)共掺杂的氟化钇钠（NaYF4）晶体颗粒。使用时将含有纳米颗粒的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜覆盖在待测的集成电路芯片表面，由于薄膜中的纳米颗粒会贴近集成电路芯片，因此集成电路芯片15的温度会传递给临近的发光纳米颗粒，芯片中温度的分布会传递到薄膜当中。调节机构包括设置转杆8，转杆8的一端设置转动旋钮9，转杆6的另一端设置第一锥齿轮10，第一锥齿轮10与第二锥齿轮11啮合，第二锥齿轮11设置在螺纹杆13的一端，螺纹杆13的另一端设置有移动块12，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量集成电路芯片温度的装置，其特征是：包括发出近红外激光束的近红外激光源，反射近红外激光束的半反半透镜，覆盖在集成电路芯片表面的PDMS薄膜，薄膜中有上转换纳米颗粒；收集上转换纳米颗粒发出光线的物镜，拍照成像的相机；所述的近红外激光源、半反半透镜、相机、物镜均设置在不透明的外壳内，物镜、半反半透镜、相机在同一垂直线上，在半反半透镜和相机之间设置滤光片组，近红外激光源与半反半透镜在同一水平线上，在外壳内还设置有用于调节近红外激光束角度的调节机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于测量集成电路芯片温度的装置，其特征是：包括发出近红外激光束的近红外激光源，反射近红外激光束的半反半透镜，覆盖在集成电路芯片表面的PDMS薄膜，薄膜中有上转换纳米颗粒；收集上转换纳米颗粒发出光线的物镜，拍照成像的相机；所述的近红外激光源、半反半透镜、相机、物镜均设置在不透明的外壳内，物镜、半反半透镜、相机在同一垂直线上，在半反半透镜和相机之间设置滤光片组，近红外激光源与半反半透镜在同一水平线上，在外壳内还设置有用于调节近红外激光束角度的调节机构。


2.根据权利要求1所述的用于测量集成电路芯片温度的装置，其特征是：所述的近红外激光源的激光束所在直线与半反半透镜所在平面的夹角为45度。


3.根据权利要求1所述的用于测量集成电路芯片温度的装置，其特征是：所述的上转换纳米颗粒为镱...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉国，王瑀，潘桂建，
申请(专利权)人：镇江国裕纳米新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32