广告

【技术大咖测试笔记系列】之十一:使用锁定热成像技术加快故障分析

2022-01-11 15:10:53 泰克科技技术大咖 阅读:
半导体公司和半导体科研人员一直在寻求各种方式,来让器件问题发生在实验室中,而不是发生在现场。故障分析(FA)工程师用了无数个小时,试图了解器件为什么会发生故障,在将来怎样才能防止故障。这一点至关重要,因为许多器件用于关键事务型应用中,在这些应用中,正如阿波罗13号航天飞行首席飞控主任Gene Kranz所说,“故障绝不能成为选项”。但器件故障却经常发生。

半导体公司和半导体科研人员一直在寻求各种方式,来让器件问题发生在实验室中,而不是发生在现场。故障分析(FA)工程师用了无数个小时,试图了解器件为什么会发生故障,在将来怎样才能防止故障。这一点至关重要,因为许多器件用于关键事务型应用中,在这些应用中,正如阿波罗13号航天飞行首席飞控主任Gene Kranz所说,“故障绝不能成为选项”。但器件故障却经常发生。hwLednc

微电子故障分析是诊断器件发生的问题所使用的主要分析方法之一,不管问题出现在铸造阶段,还是出现在应用封装使用时。半导体器件电气故障可以是功能故障,也可以是参数故障。在器件不能实现预计功能时,这种故障视为功能故障。在器件不能达到可度量特点的电气规范时,这种故障视为参数故障。泄漏电流是典型的参数故障,其可能与器件的功能无关。因此,即使器件功能正常或能够实现预计功能,其仍可能存在参数故障。hwLednc

怎样执行故障分析

hwLednc

图1: 吉时利为检验故障提供的I-V曲线示图仪解决方案。hwLednc

半导体器件故障分析技术有很多。快速简单的验证测试需要使用源测量单元(SMU),可以以异常方式上升到I-V曲线,然后使用SMU无缝深入其行为,最大限度地减少进一步损坏(可能)已损坏的器件的风险。hwLednc

在I-V曲线示图之外,测试分成破坏性测试和非破坏性测试。工程师的目标是确定导致器件故障模式的故障机制。这些故障机制既可能来自IC中潜在的问题线路,也可能来自本地散热,还可能来自电源或信号线之间的短路、氧化物或联结击穿、闭锁等等。遗憾的是,破坏性测试通常在大部分分析工作中必不可少。开封、金属线切割、横截面等任务都属于破坏性测试技术。如果过早地执行这些程序,那么会导致不可逆转的损坏和毁坏式分析,而忽略了为此付出的资源代价。hwLednc

非破坏性故障评测在历史上一直是一种可视化流程,使用传输电子显微镜和X射线检测系统之类的工具来完成。这些工具的价格非常高。比较经济的另一种技术是锁定热成像技术(LiT)。LiT解决了客户面临的多个挑战:hwLednc

  • 不想破坏宝贵的被测器件(DUT)。
  • 需要一种简便的方式,定期调试DUT中消耗的功率的幅度。
  • 更快地隔离封装器件中的问题站点或热点,降低成本,更快地找到所需信息。

hwLednc

图2: 锁定热成像技术可以迅速识别封装半导体器件中的热点。尔传感器电路2幅度图像(a)相位图像(b)ε校正后0°图像(c; b中指明区域的0°/-90°图像),从(c)中以数字方式去卷积的功耗(d)。hwLednc

为什么采用锁定热成像技术?

锁定热成像技术是一种有源热成像技术,用来分析微电子器件或比较常用的材料样本,以检测缺陷、损坏,或表征潜在的铸造问题。LiT允许使用红外热成像摄像机,无接触测量表面温度。之所以叫“锁定”,是因为摄像机的采集速率必须与电路激发同步。hwLednc

LiT以脉冲式电信号的形式对被测器件应用定期热激发,然后使用热成像摄像机监测温度变化。热成像摄像机捕获多个快速采集,使用后处理算法进行计算。对半导体封装器件,故障分析工程师可以勘测封装表面,迅速识别局部化热点,提高封装表面的分辨率和温度分布。hwLednc

泰克/吉时利锁定热成像技术搭建有效的解决方案

典型的锁定热成像技术系统图如图3所示。hwLednc

hwLednc

图3: 典型的锁定热成像技术系统的方框图1hwLednc

可以使用相应的可编程任意函数发生器、电压脉冲源或电流源发生器,而不是硬件计数器和脉冲式电源,来满足上面的应用。例如,电流脉冲器可以输出脉宽非常小的高达10 A @ 10 V的电流脉冲。hwLednc

许多故障分析工程师需要全内置仪器来应对挑战,这种仪器要包括内置编程功能协调分析过程,并包括锁定功能及热成像摄像机。为此,泰克科技旗下公司吉时利开发了2601B-PULSE System SourceMeter® 10 μs脉冲器/SMU仪器。hwLednc

hwLednc

图4: 时利2601B-PULSE系统源表10 μs脉冲器/SMU仪器。hwLednc

2601B-PULSE是一种高电流/高速脉冲器,拥有测量功能及传统源测量单元的全部功能。这种新型脉冲器提供了领先的10 A @ 10 V电流脉冲输出,最小脉宽10 μs,并拥有快速上升时间,如图5所示。hwLednc

hwLednc

图5: 保真10A10ms脉冲,用于故障器件。hwLednc

该仪器还有一种内置定时器功能,不再需要使用外部时间基准。内置定时器有一个自由运行的47位计数器及1 MHz时钟输入。定时器的分辨率为1 μs,准确度为±100 ppm。根据图3中的示意图,2601B-PULSE代替了脉冲式电源和硬件计数器。hwLednc

通过使用2601B-PULSE脉冲器/SMU及支持LAN/以太网的红外热成像摄像机,您可以简化锁定热成像技术配置,允许2601B-PULSE控制测试过程,同时使用PC运行热量分析软件,如图6所示。hwLednc

图6: 采用Keithley 2601B-PULSE锁定热成像技术系统实例。hwLednc

锁定热成像技术只是迅速识别器件热点,缩小故障位置范围,进而调查确定故障根本原因的技术之一。Keithley 2601B-PULSE之类的仪器和支持LAN/以太网的红外热成像摄像机相结合,最大限度地减少了集成先进仪器进行测量的挑战。锁定热成像技术减少了破坏性测试需求,帮助克服在封装级进行故障分析时面临的挑战,加快获得所需信息的速度,提高故障分析工程师的时间利用效率,节约机构成本。hwLednc

在这里下载完整的应用指南hwLednc

关于泰克科技

泰克公司总部位于美国俄勒冈州毕佛顿市,致力提供创新、精确、操作简便的测试、测量和监测解决方案,解决各种问题,释放洞察力,推动创新能力。70多年来,泰克一直走在数字时代前沿。欢迎加入我们的创新之旅,敬请登录:tek.com.cnhwLednc

# # #hwLednc

Tektronix是泰克公司的注册商标。所有其他商号均为各自公司的服务标志、商标或注册商标。hwLednc

责编:Franklin
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 美国国土安全部(DHS)被曝大量购买和使用手机定位数据 据EDN电子技术设计了解,美国公民自由联盟18日发表最新文件,称美国国土安全部(DHS)使用移动定位数据来追踪人们的行动,据悉美国公民自由联盟发表的记录多达数千页,其规模远远超过之前的认知。
  • 实施增材制造以推动创新 是否可以打印?这是 3D 技术世界中真实存在的问题,其中的 3D 打印,也称为增材制造,可以通过数字化仿真输出几乎所有物品,包括汽车。
  • 用于高达10kA功率扼流圈测量的晶闸管脉冲发生器 Bs&T Frankfurt am Main GmbH公司开发了一种基于晶闸管的新型脉冲发生器,并在各种感性功率器件上进行了测试。该脉冲发生器具有一些得益于晶闸管高脉冲电流处理能力的独特特性,与基于IGBT的系统相比,它具有一些主要优势。
  • 如何评估3D音频解决方案 沉浸式3D/空间音频,与XR/360视频相结合,给您带来宛若置身于茂密深林的视听体验——飘落的细枝在脚下嘎吱作响,一头鹿向东原跑去,当您的目光追着一只红衣凤头鸟而远去时,您能听见它扇动翅膀的声音。精准的头部跟踪有助于提供逼真的用户体验(UX),了解评估解决方案的关键因素,可以帮助您在不断发展的行业中找到方向。
  • 波兰网友拆德国产无线烟感,烟雾探测原来是这样实现! 本文将展示具有433MHz RF通信的CC-80型烟雾探测器的内部,我将指出它的各个部件都有什么作用,还将解释它如何检测烟雾。
  • 示波器也在向“触摸平板”进化:泰克MSO2 我曾是一名工程师,20多年前,还在上学的时候,每当老师给我们上实验课,我们就经常会去捣鼓那些放在实验室桌子上的“宝贝疙瘩”:示波器;工作以后,更是少不了与这些“笨重”的家伙打交道。后来慢慢的淡出了工程师的行业,但是依然在工作中看到各种技术支持人员每次要测试、调试的时候,就把“笨重”的设备搬到公司的检测室或者专业检测机构,进行各种各种的测试、检测、测量。当时脑海中就出现过这样的念头:为什么不能有一款“轻量级”、“便于携带”、“操控灵活”的示波器呢?
  • 采用加速度计的地震探测器 该设备无意取代地质研究所所使用的专业模型,也无法提供对地震事件的精确测量。它有助于在不提供距离或震级的情况下被动地确定地震事件。
  • 北京大学图灵班大四学生获SRC第一名,曾发多篇EDA一作论 北京大学学计算机科学系图灵班大四学生郭资政,获得本科生组全球第一名(First Place)。郭资政的研究兴趣包括组合优化问题的数据结构、算法设计和 GPU 加速,目前已直博本校集成电路学院。
  • 多分支时钟树中的抖动分析和最小化 时钟信号的抖动是电子电路中时序问题的主要原因,这其中有几个来源。在本文中,我们分析了时钟树中抖动的类型和来源,并讨论了良好的设计实践和认真的组件选择相结合如何有助于减少抖动的影响。
  • 百元以内的高性价比万用表 万用表大致分为指针型万用表和数字型万用表,现在指针型万用表的使用已经越来越少了,工程师更多使用的是精准度更高的数字型万用表,那么百元以下有哪些功能比较全的万用表呢?
  • 微软革新可折叠手机设计:内外360度折叠,无铰链无折痕 微软准备通过一种新设计颠覆可折叠智能手机市场!微软新专利显示,一种革命性的折叠机制可使可折叠屏幕既可以向内弯曲,也可以向外弯曲,实现 360 度的折叠。该设计将直接取消铰链并解决传统折叠方法所产生的折痕问题……
  • 2022年全国高校经费统计:清华大学人均预算56.78万元,“ 近日,2022年全国高校经费统计结果出炉,前六所高校已经连续三年霸榜。整体来看,“双一流”建设高校占据绝对优势,理工科院校经费多于文科,但大部分都有所增长。此外,好几所高校预算的复合年增长率超过了30%,如“国防七子”、云南大学、南昌大学等
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了