近几年，随着微加工技术的不断发展，微电子器件的特征尺寸在不断减小，半导体加工向着微型化、集成化和智能化的方向发展，系统的集成度不断增加，运算速度也不断提高，这直接导致了在有限的空间和时间尺度内形成高热流密度。因此，空间微尺度和时间微尺度下的传热规律在当今为电子器件加工领域是主要的一个研究领域。
目前，薄膜材料广泛应用于微电子、光电子、航空航天以及信息技术等领域，从传热学角度来看，热导率、比热、热扩散率等热物性参数对薄膜材料的应用至关重要。在对薄膜材料进行热物性表征时，需要对不同的薄膜材料采用合适的表征手段。当前，对薄膜材料热物性的表征方法有交流量热法、3ω方法、瞬态热发射法、光声法、微桥法、悬膜法、静态法、直流加热法、闪光法、双桥法、光热偏转法等[1]。本文主要介绍利用MFLI数字锁相放大器结合3ω方法测量薄膜的热物性。
3ω方法测量的原理
3ω法是一种利用测量金属条电压的三次谐波分量来表征薄膜热物性的测试方式。测量示意图如下图1所示，采用MEMS加工工艺将一根几何尺度为微米级别的金属条加工制作在一块体薄膜材料的表面，就形成了测试体材料热导率的基本测试结构，金属条的两端各加工四个焊盘分别作为传感器输出接口和驱动电流的输入接口并通过金丝与外部的测试电路相连接。所加工的金属丝在实验中测试中的作用是既当做加热器（Heater）用又当做温度传感器（Sensor）用，同时需要与待测样品表面保持良好的接触。实验原理主要是利用金属条温度随频率变化来确定材料的导热系数。
目前，薄膜材料广泛应用于微电子、光电子、航空航天以及信息技术等领域，从传热学角度来看，热导率、比热、热扩散率等热物性参数对薄膜材料的应用至关重要。在对薄膜材料进行热物性表征时，需要对不同的薄膜材料采用合适的表征手段。当前，对薄膜材料热物性的表征方法有交流量热法、3ω方法、瞬态热发射法、光声法、微桥法、悬膜法、静态法、直流加热法、闪光法、双桥法、光热偏转法等[1]。本文主要介绍利用MFLI数字锁相放大器结合3ω方法测量薄膜的热物性。
3ω方法测量的原理
3ω法是一种利用测量金属条电压的三次谐波分量来表征薄膜热物性的测试方式。测量示意图如下图1所示，采用MEMS加工工艺将一根几何尺度为微米级别的金属条加工制作在一块体薄膜材料的表面，就形成了测试体材料热导率的基本测试结构，金属条的两端各加工四个焊盘分别作为传感器输出接口和驱动电流的输入接口并通过金丝与外部的测试电路相连接。所加工的金属丝在实验中测试中的作用是既当做加热器（Heater）用又当做温度传感器（Sensor）用，同时需要与待测样品表面保持良好的接触。实验原理主要是利用金属条温度随频率变化来确定材料的导热系数。