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在現(xiàn)代電子制造和半導體失效分析中，紅外熱成像技術(shù)作為一種非接觸式、高靈敏度的檢測手段，正逐漸成為定位微小熱點（如短路、漏電等）的關(guān)鍵工具。本文將深入探討鎖相熱成像技術(shù)的原理、應(yīng)用流程及其在定位0.1mm2級別短路熱點中的優(yōu)勢。

 一、技術(shù)原理

鎖相熱成像（Lock-in Thermography, LIT）是一種動態(tài)紅外熱成像形式，通過周期性調(diào)制熱源，對待測物體進行周期加熱。若待測物體內(nèi)部存在缺陷，該缺陷對其上方表面溫度分布會產(chǎn)生周期性的影響，從而產(chǎn)生幅值差和相位差的熱特征。這些特征通過紅外熱像儀捕獲，并通過鎖相技術(shù)將微弱的有用信號從眾多干擾信號中分離出來，大幅提高檢測的靈敏度。

 二、應(yīng)用流程

 （一）樣品準備

確保樣品表面清潔、無污染，避免表面污染導致偽影。對于封裝器件，無需開封即可進行檢測。

 （二）參數(shù)設(shè)置

1. 調(diào)制頻率選擇：根據(jù)樣品的熱特性選擇合適的調(diào)制頻率，通常在1Hz至100Hz之間。

2. 激勵功率設(shè)置：調(diào)整激勵功率，確保樣品表面溫度變化在可檢測范圍內(nèi)。

3. 積分時間設(shè)置：設(shè)置合適的積分時間，以提高信噪比。

 （三）掃描與成像

1. 周期性加熱：通過周期性調(diào)制熱源，使樣品表面產(chǎn)生周期性熱變化。

2. 紅外成像：使用高靈敏度的紅外相機捕獲樣品表面的熱輻射信號。

3. 數(shù)據(jù)采集：采集熱圖序列，記錄樣品表面的溫度分布變化。

 （四）數(shù)據(jù)處理與分析

1. 鎖相分析：通過鎖相技術(shù)分離微弱的有用信號，提取缺陷的熱特征。

2. 熱點定位：根據(jù)熱幅值分布圖和相位圖，精確定位短路熱點。

3. 深度分析：利用相位信息判斷熱點所在的深度，輔助失效分析。

 三、技術(shù)優(yōu)勢

 （一）高靈敏度

鎖相熱成像技術(shù)能夠檢測到極微小的熱信號，其靈敏度比傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)熱成像方法高二至三個數(shù)量級，可檢測低至uA級漏電流或微短路缺陷。

 （二）非接觸式檢測

在不破壞樣品的情況下實現(xiàn)精準成像，適用于各種封裝狀態(tài)的樣品，包括未開封的芯片和PCBA。

 （三）三維可視化

通過相位信息實現(xiàn)微米級深度定位功能，能夠全方位無盲區(qū)再現(xiàn)被測物內(nèi)部構(gòu)造。

 （四）快速定位

相比其他檢測技術(shù)，鎖相熱成像技術(shù)能夠在短時間內(nèi)快速定位熱點，縮短失效分析時間。

 四、應(yīng)用案例

 （一）低阻漏電定位

在某型號功分器的老化試驗后，通過鎖相熱成像技術(shù)成功定位了低阻漏電缺陷。與傳統(tǒng)激光掃描顯微鏡（OBIRCH）相比，鎖相熱成像結(jié)果更為直觀精確。

 （二）封裝漏電定位

某芯片經(jīng)高溫蒸煮可靠性試驗后出現(xiàn)漏電問題，通過鎖相熱成像技術(shù)精確定位了漏電通道，并通過成分檢查確認了缺陷位置。

鎖相熱成像技術(shù)通過周期性調(diào)制熱源和鎖相技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)0.1mm2級別短路熱點的高精度定位。其高靈敏度、非接觸式檢測和三維可視化的優(yōu)勢，使其成為現(xiàn)代電子制造和半導體失效分析中不可或缺的工具。通過優(yōu)化參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)處理流程，可以進一步提升檢測效率和定位精度，為電子產(chǎn)品的高性能和可靠性提供保障。