Thermo-tomographie d'interfaces enterrées dans des micro-supercondensateurs – TTIMSCAP

En microélectronique, la dissipation thermique est un des principaux défis, exacerbé par la miniaturisation continue et des densités de puissance croissantes. L’intégration de plusieurs composants sur puce avec l’essor des appareils connectés et autonomes accroît ces besoins de dissipation ainsi que ceux de production et stockage d’énergie sur puce. Les batteries sont actuellement la solution de stockage principale mais plusieurs scénarios favorisent les supercondensateurs. Malgré l’impact de la température sur leur performances, leurs propriétés thermiques sont en général seulement estimées à partir de modèles. Il est donc crucial de mesurer ces propriétés, de l’échelle nano des matériaux jusqu’à celle de l’appareil.
Le projet TTIMSCAP vise à développer un système de mesure thermique original pour obtenir le champ de température 3D en fonction du temps au sein de composants hétérogènes et multi-échelles, puis de l’appliquer à l’étude de micro-supercondensateurs (MSCs) sur puce. Ce système de mesure combinera de la microscopie confocale à de la thermo-tomographie infrarouge et utilisera des lasers pulsés rapides avec une méthode d’acquisition hétérodyne pour accéder à toutes les échelles de temps requises. Des méthodes inverses seront appliquées au champs de température traité avec un algorithme de super-résolution pour en extraire les diffusivités thermiques. Plus important encore, les résistances thermiques de contact des interfaces enfouies, qui limitent souvent la dissipation thermique, seront mesurées. Ces expériences nous permettront de définir des règles de conception de MSCs et d’identifier des stratégies de gestion thermique. La double originalité du projet de combiner un système de mesure thermique multi-échelle innovant et son utilisation sur des MSCs en opération aura des retombées dans les autres domaines scientifiques dans lesquels la connaissance des propriétés thermiques à l’intérieur de composants ou de tissus biologiques est nécessaire.