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非制冷锁相红外热成像系统与光学显微镜对比

来源: 发布时间:2025年10月23日

锁相红外技术在半导体失效分析中用途***,尤其在检测短路、漏电、接触不良以及材料内部裂纹方面表现突出。对于多层封装或 BGA 封装芯片,LIT 可以穿透一定厚度的封装材料,通过调制频率的调整,选择性地观测不同深度的缺陷。在质量控制领域,LIT 已被应用于生产线抽检,用于筛查潜在的早期缺陷,从而在产品出厂前避免潜在失效风险。此外,该技术也可用于太阳能电池板的隐裂检测、碳纤维复合材料的分层缺陷检测等跨领域应用,显示了其在电子、能源和材料检测中的通用价值。其非接触、无损检测的特性,使得 LIT 成为许多高价值样品的优先检测方法。锁相检测模块功能是通过与电激励信号的同步锁相处理,从热像序列中提取与激励频率一致的温度波动分量。非制冷锁相红外热成像系统与光学显微镜对比

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锁相红外热成像系统的工作原理通过 “激励 - 采集 - 锁相处理 - 成像” 四个连贯步骤,实现从热信号采集到可视化图像输出的完整过程,每一步骤均需严格的时序同步与精细控制。第一步 “激励”,信号发生器根据检测需求输出特定波形、频率的激励信号,作用于被测目标,使目标产生周期性热响应;第二步 “采集”,红外探测器与激励信号同步启动,以高于激励频率 5 倍以上的采样率,连续采集目标的红外热辐射信号,将光信号转化为电信号后传输至数据采集卡;第三步 “锁相处理”,锁相放大器接收数据采集卡的混合信号与信号发生器的参考信号,通过相干解调、滤波等算法,提取与参考信号同频同相的有效热信号,滤除噪声干扰;第四步 “成像”,图像处理模块将锁相处理后的有效热信号数据,与红外焦平面阵列的像素位置信息匹配,转化为灰度或伪彩色热图像,同时计算各像素点对应的温度值,叠加温度标尺与异常区域标注后,输出至显示终端或存储设备。这前列程实现了热信号从产生到可视化的全链条精细控制,确保了检测结果的可靠性与准确性。锁相红外热成像系统原理锁相技术可区分深层与表面热源。

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从技术原理层面来看,锁相红外热成像系统建立了一套完整的“热信号捕捉—解析—成像”的工作链路。系统的单元为高性能红外探测器,例如 RTTLIT P20 所搭载的 100Hz 高频深制冷型红外探测器,能够在中波红外波段对极其微弱的热辐射进行高灵敏度捕捉。这种深制冷设计降低了本底噪声,使得原本容易被掩盖的细小温度差异得以清晰呈现。与此同时,设备还融合了 InGaAs 微光显微镜模块,从而在一次检测过程中同时实现热辐射信号与光子发射的协同观测。双模信息的叠加不仅提升了缺陷识别的准确性,也为复杂电路中的多维度失效机理分析提供了坚实依据。通过这种架构,工程师能够在不破坏样品的前提下,对潜在缺陷进行更直观和深入的探测,进而为后续的工艺优化和可靠性验证提供科学支撑。

具体工作流程中,当芯片处于通电工作状态时,漏电、短路等异常电流会引发局部焦耳热效应,产生皮瓦级至纳瓦级的极微弱红外辐射。这些信号经 InGaAs 探测器转换为电信号后,通过显微光学系统完成成像,再经算法处理生成包含温度梯度与空间分布的高精度热图谱。相较于普通红外热像仪,Thermal EMMI 的技术优势体现在双重维度:一方面,其热灵敏度可低至 0.1mK,能捕捉传统设备无法识别的微小热信号;另一方面,通过光学系统与算法的协同优化,定位精度突破至亚微米级,可将缺陷精确锁定至单个晶体管乃至栅极、互联线等更细微的结构单元,为半导体失效分析提供了前所未有的技术支撑。高灵敏度:可检测微瓦级别热功率变化;

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尤其在先进制程芯片研发过程中,锁相红外热成像系统能够解析瞬态热行为和局部功耗分布,为优化电路布局、改善散热方案提供科学依据。此外,该系统还可用于可靠性评估和失效分析,通过对不同环境和工况下器件的热响应进行分析,为量产工艺改进及产品稳定性提升提供数据支撑。凭借高灵敏度、高空间分辨率和可靠的信号提取能力,锁相红外热成像系统已经成为半导体研发与失效分析中不可或缺的技术手段,为工程师实现精细化热管理和产品优化提供了有力保障。电激励与锁相热成像系统,实现微缺陷检测。红外光谱锁相红外热成像系统大全

锁相热成像系统通过提取电激励产生的周期性热信号相位信息,能有效抑制环境噪声带来的干扰。非制冷锁相红外热成像系统与光学显微镜对比

锁相红外的一个重要特点是可通过调节激励频率来控制检测深度。当调制频率较高时,热波传播距离较短,适合观测表层缺陷;而低频激励则可使热波传得更深,从而检测到埋藏在内部的结构异常。工程师可以通过多频扫描获取不同深度的热图像,并利用相位信息进行三维缺陷定位。这种能力对于复杂封装、多层互连以及厚基板器件的分析尤为重要,因为它能够在不破坏样品的情况下获取深层结构信息。结合自动化频率扫描和数据处理,LIT 不仅能定位缺陷,还能为后续的物理剖片提供深度坐标,大幅减少样品切割的盲目性和风险。非制冷锁相红外热成像系统与光学显微镜对比