高低溫熱像儀
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超高解析熱像分析顯微儀-Sentris-半導體裝置故障與熱檢測分析
Sentris

產品簡介

微米等級的細微熱影像分析

  • 針對半導體材料研製
  • 高靈敏度與極高的溫度分辨能力≤ 0.001℃(1 mK) 與 100µW的變化
  • 最小5 µm/pixel的空間解析能力
  • 故障輕易能夠發現與檢測
  • 高靈敏的熱像無損檢測排除(Lock-in Thermography fault isolation)
  • 推疊芯片的缺陷深度分析
  • 接點溫度測量
  • 裸片,封裝裝置的測量
  • 正面和背面分析
  • 芯片黏接處檢測
  • 熱流分析

    故障檢測

    • 洩漏電流
    • 柵極和漏極之間的電阻短路
    • 在封裝器件的模具化合物短路
    • 閉鎖部位
    • 金屬化短路
    • 有缺陷的晶體管和二極管
    • 氧化層擊穿
    • SMD元件洩漏

 

功能概述

熱像無損故障排除(Lock-in Thermography Fault Isolation)

熱像無損排除是在使用實驗室電源和固態繼電器時,同時將該裝置的溫度升溫並隨著時間的推移分析定期自動和反複供電的設備的方法。使用這種技術,熱點即升溫小於1mK(0.001℃)和消散低於100微瓦,都可以被檢測出。

除了確定缺陷的X,Y位置,一堆疊式芯片內的故障深度也可以通過分析裝置​​功率和隨後的表面加熱之間的相位角來決定。

*關於Lock-in Thermography Fault Isolation 可參考以下網址

http://www.optotherm.com/software-lock-in.htm

 以下為實際操作過程

真正的溫度測繪

半導體元件的熱影像,其中大部分在影像上的對比度通常是由於發射率 的變化,而 ​​不是對溫度變化。測量實際溫度需要根據以下過程補償這些發射率的變化。

首先,將未充電的裝置被放置在熱區,使得它的溫度可以被精確地控制。後已經達到了穩定的溫度,該發射率表 的軟件工具用於自動創建設備的輻射率映射。通過將發射率地圖可以熱圖像,準確的溫度可以在一個設備上的任何點來獲得。

接點溫度測量

當電路操作中,內部自身發熱導致的交界處集中了大量的熱量。峰值溫度在一個設備是在連接處本身和熱從接點處向外傳導。出於這個原因,在器件工作期間精確接點溫度測量是熱特性的一個組成部分。該 發射率表 軟件工具,允許結準確地測量溫度自動補償整個模具表面輻射率的變化。

以下為實際操作過程

芯片粘接分析

管芯​附著的缺陷可多種原因,例如不足或污染模頭附著本草,分層,或空隙。像Sentris熱分析工具 圖像序列分析可用於評估熱流遠離設備,以便確定所述芯片焊接的完整性。

熱阻分析

表徵封裝器件的熱性能的普通方法是使用熱電阻的概念。熱阻高於一個參考點(器件封裝或散熱片)的功率的每一瓦耗散在結的溫度的裝置結的穩態溫度上升。一旦設備的熱阻是已知的,結溫度可以容易地用在基準點的溫度測量來計算。Sentris使得器件封裝和散熱器可靠的耐熱性分析的精確測量。

 精密光學

樣品大小:左圖為3.2×2.4毫米,右圖400×300微米,白色方框為20×20微米

 樣品大小:左圖第5行寬度為10μm

缺陷深度

確定故障深度在3維系統級封裝(SiP的3D)的設備正變得日益重要,由於其複雜性和降低的尺寸。作為堆疊裸片的在三維SiP的設備的數量日益增加,分離該包裝內的缺陷的根源變得更具挑戰性。Sentris提供經過驗證的,非破壞性的技術來定位,通過三維SiP的封裝缺陷的深度。

 

相角

相位角代表一個設備的表面上的電源裝置和隨後的加熱之間的時間延遲。相位角可以被用來確定故障的裝置內的深度。時間延遲,或相角的量,依賴於設備和缺陷深度的熱傳導。

相角測量單位為度,並且具有範圍為0°〜-360°。相位角接近0°是加熱的通電後立即發生的,典型地發生在或靠近該裝置的表面的指示。負相角的值,例如-120°,表示加熱發生在一段時間通電後,正在發生的裝置的表面的下面。相位角的值越大表明加熱發生在更深處。

 

相位延滯

為導熱材料如裸半導體芯片正確地接合到一個導電性基板,位於所述管芯的表面上的熱源測量的相位角將非常接近0°。這是由於表面溫度隨外加功率的非常接近的跟踪。對於不導熱材料如塑料,然而,表面熱源所測量的相角將小於0°但小於-90°大。這是由於在滯後表面溫度與外加功率進行比較。重要的是要記住,相位滯後可以由熱源深度,以及材料的熱導率而引起很重要。

 

3D SiP的構造

三維的SiP器件是由多個堆疊的半導體管芯的結構複雜,管芯固定粘合劑和封裝模具化合物。使用熱仿真軟件缺陷點建模熱始發的熱擴散和相位關係是非常困難的。常常不知道管芯,粘合劑,以及模制化合物的熱性能正是以及這些材料之間的界面使問題更加複雜。由於這些原因,它通常是更有效的關聯的相位角到故障深度實驗。

 

計算缺陷深度

通過測量裝置內的一個或多個已知基準熱源的相位角,相角和深度之間的關係可繪製。該圖可以被用來通過相位角相比較的曲線圖來估計未知故障的深度。

相角和深度之間的關係取決於鎖定試驗的循環頻率。一種合適的頻率應當選擇的結果在高情節斜率。這將更加清楚地使不同模具水平之間的差異。標準程序是在中等頻率到第一測試設備,諸如2.5HZ。然後,根據此測試的結果相,另一測試可以以較高或較低的頻率進行。如果相位結果是0°和-140°之間,例如,接下來的測試應該在一個更高的頻率進行,如3.75Hz。另一方面,如果相位角之間-220°和-360°時,下一個測試應該在較低頻率來執行,如1.25Hz。如果相位為-140°和-220°之間,則測試頻率並不需要改變。

以建立一個缺陷深度圖,該設備必須通過關閉電源的至少一個參考熱源,其深度是已知的進行測試。有缺陷的裝置可用於通過記錄已知故障的相位角在不同深度。位於多個裸片水平內部I / O二極管還可以通過正向偏置它們作為參考熱源。

 

 

 

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