車規(guī)級芯片作為汽車電子系統(tǒng)的重心,其可靠性直接關(guān)系到汽車的安全運(yùn)行,失效分析是對提升芯片質(zhì)量、保障行車安全意義重大。在車規(guī)級芯片失效分析中,熱紅外顯微鏡發(fā)揮著關(guān)鍵作用。芯片失效常伴隨異常發(fā)熱,通過熱紅外顯微鏡分析其溫度分布,能定位失效相關(guān)的熱點(diǎn)區(qū)域。比如,芯片內(nèi)部電路短路、元器件老化等故障,會導(dǎo)致局部溫度驟升形成明顯熱點(diǎn)。從而快速定位潛在的故障點(diǎn),為功率模塊的失效分析提供了強(qiáng)有力的工具??梢愿玫膸椭嚻髢?yōu)化芯片良率與安全性。熱紅外顯微鏡結(jié)合多模態(tài)檢測(THERMAL/EMMI/OBIRCH),實(shí)現(xiàn)熱 - 電信號協(xié)同分析定位復(fù)合缺陷。制造熱紅外顯微鏡故障維修
除了熱輻射,電子設(shè)備在出現(xiàn)故障或異常時,還可能伴隨微弱的光發(fā)射增強(qiáng)。熱紅外顯微鏡搭載高靈敏度的光學(xué)探測器,如光電倍增管(PMT)或電荷耦合器件(CCD),能夠有效捕捉這些低強(qiáng)度的光信號。這類光發(fā)射通常源自電子在半導(dǎo)體材料中發(fā)生的能級躍遷、載流子復(fù)合或其他物理過程。通過對光發(fā)射信號的成像和分析,熱紅外顯微鏡不僅能夠進(jìn)一步驗(yàn)證熱點(diǎn)區(qū)域的存在,還可輔助判斷異常的具體機(jī)制,為故障定位和性能評估提供更精確的信息。什么是熱紅外顯微鏡分析熱紅外顯微鏡能夠探測到亞微米級別的熱異常,檢測精度極高 。
致晟光電熱紅外顯微鏡(Thermal EMMI)系列中的 RTTLIT P20 實(shí)時瞬態(tài)鎖相熱分析系統(tǒng),采用鎖相熱成像(Lock-inThermography)技術(shù),通過調(diào)制電信號提升特征分辨率與靈敏度,并結(jié)合軟件算法優(yōu)化信噪比,實(shí)現(xiàn)顯微成像下超高靈敏度的熱信號測量。RTTLIT P20搭載100Hz高頻深制冷型超高靈敏度顯微熱紅外成像探測器,測溫靈敏度達(dá)0.1mK,顯微分辨率低至2μm,具備良好的檢測靈敏度與測試效能。該系統(tǒng)重點(diǎn)應(yīng)用于對測溫精度和顯微分辨率要求嚴(yán)苛的場景,包括半導(dǎo)體器件、晶圓、集成電路、IGBT、功率模塊、第三代半導(dǎo)體、LED及microLED等的失效分析,是電子集成電路與半導(dǎo)體器件失效分析及缺陷定位領(lǐng)域的關(guān)鍵工具。
在電子領(lǐng)域,所有器件都會在不同程度上產(chǎn)生熱量。器件散發(fā)一定熱量屬于正?,F(xiàn)象,但某些類型的缺陷會增加功耗,進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)熱量上升。
在失效分析中,這種額外的熱量能夠?yàn)槎ㄎ蝗毕荼旧硖峁┯杏镁€索。熱紅外顯微鏡可以借助內(nèi)置攝像系統(tǒng)來測量可見光或近紅外光的實(shí)用技術(shù)。該相機(jī)對波長在3至10微米范圍內(nèi)的光子十分敏感,而這些波長與熱量相對應(yīng),因此相機(jī)獲取的圖像可轉(zhuǎn)化為被測器件的熱分布圖。通常,會先對斷電狀態(tài)下的樣品器件進(jìn)行熱成像,以此建立基準(zhǔn)線;隨后通電再次成像。得到的圖像直觀呈現(xiàn)了器件的功耗情況,可用于隔離失效問題。許多不同的缺陷在通電時會因消耗額外電流而產(chǎn)生過多熱量。例如短路、性能不良的晶體管、損壞的靜電放電保護(hù)二極管等,通過熱紅外顯微鏡觀察時會顯現(xiàn)出來,從而使我們能夠精細(xì)定位存在缺陷的損壞部位。 熱紅外顯微鏡可用于研究電子元件在不同環(huán)境下的熱行為 。
熱紅外顯微鏡(Thermal EMMI )技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的故障精細(xì)定位,更在性能評估、熱管理優(yōu)化及可靠性分析等領(lǐng)域展現(xiàn)獨(dú)特價值。通過高分辨率熱成像捕捉設(shè)備熱點(diǎn)分布圖譜,工程師能深度解析器件熱傳導(dǎo)特性,以此為依據(jù)優(yōu)化散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計,有效提升設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性與使用壽命。此外,該技術(shù)可實(shí)時監(jiān)測線路功耗分布與異常發(fā)熱區(qū)域,建立動態(tài)熱特征數(shù)據(jù)庫,為線路故障的早期預(yù)警與預(yù)防性維護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐,從根本上去降低潛在失效風(fēng)險。熱紅外顯微鏡通過熱輻射相位差算法,三維定位 3D 封裝中 Z 軸方向的失效層。饒平熱紅外顯微鏡
熱紅外顯微鏡的 AI 智能分析模塊,自動標(biāo)記異常熱斑并匹配歷史失效數(shù)據(jù)庫。制造熱紅外顯微鏡故障維修
紅外顯微鏡(非熱紅外)與熱紅外顯微鏡應(yīng)用領(lǐng)域各有側(cè)重。前者側(cè)重成分分析,在材料科學(xué)中用于檢測復(fù)合材料界面成分、涂層均勻性及表面污染物;生物醫(yī)藥領(lǐng)域可識別生物組織中蛋白質(zhì)等分子分布,輔助診斷;地質(zhì)學(xué)和考古學(xué)中能鑒定礦物組成與文物顏料成分;食品農(nóng)業(yè)領(lǐng)域則用于檢測添加劑、農(nóng)藥殘留及農(nóng)作物成分。熱紅外顯微鏡聚焦溫度與熱特性研究,電子半導(dǎo)體領(lǐng)域可定位芯片熱點(diǎn)、評估散熱性能;材料研究中測試熱分布均勻性與熱擴(kuò)散系數(shù);生物醫(yī)藥領(lǐng)域監(jiān)測細(xì)胞代謝熱分布及組織熱傳導(dǎo);工業(yè)質(zhì)檢能檢測機(jī)械零件隱形缺陷,評估電池充放電溫度變化。二者應(yīng)用有交叉,但分別為成分分析與熱特性研究。制造熱紅外顯微鏡故障維修
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