國內(nèi)熱紅外顯微鏡工作原理

來源: 發(fā)布時間:2025-07-16

熱紅外顯微鏡與光學(xué)顯微鏡雖同屬微觀觀測工具,但在原理、功能與應(yīng)用場景上存在明顯差異,尤其在失效分析等專業(yè)領(lǐng)域各有側(cè)重。

工作原理看,光學(xué)顯微鏡利用可見光(400-760nm 波長)的反射或透射成像,通過放大樣品的物理形態(tài)(如結(jié)構(gòu)、顏色、紋理)呈現(xiàn)細節(jié),其主要是捕捉 “可見形態(tài)特征”;而熱紅外顯微鏡則聚焦 3-10μm 波長的紅外熱輻射,通過檢測樣品自身發(fā)射的熱量差異生成熱分布圖,本質(zhì)是捕捉 “不可見的熱信號”。

主要功能上,光學(xué)顯微鏡擅長觀察樣品的表面形貌、結(jié)構(gòu)缺陷(如裂紋、變形),適合材料微觀結(jié)構(gòu)分析、生物樣本觀察等;熱紅外顯微鏡則專注于微觀熱行為解析,能識別因電路缺陷、材料熱導(dǎo)差異等產(chǎn)生的溫度異常,即使是納米級的微小熱點(如半導(dǎo)體芯片的漏電區(qū)域)也能精確捕捉,這是光學(xué)顯微鏡無法實現(xiàn)的。

適用場景來看,光學(xué)顯微鏡是通用型觀測工具,廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)科研、教學(xué)等領(lǐng)域;而熱紅外顯微鏡更偏向?qū)I(yè)細分場景,尤其在半導(dǎo)體失效分析中,可定位短路、虛焊等隱性缺陷引發(fā)的熱異常,在新材料研發(fā)中能分析不同組分的熱傳導(dǎo)特性,為解決 “熱相關(guān)問題” 提供關(guān)鍵依據(jù)。 熱紅外顯微鏡可模擬器件實際工作溫度測試,為產(chǎn)品性能評估提供真實有效數(shù)據(jù)。國內(nèi)熱紅外顯微鏡工作原理

國內(nèi)熱紅外顯微鏡工作原理,熱紅外顯微鏡

致晟光電熱紅外顯微鏡(Thermal EMMI)系列中的 RTTLIT P20 實時瞬態(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)重點應(yīng)用于對測溫精度和顯微分辨率要求嚴苛的場景,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。制造熱紅外顯微鏡牌子熱紅外顯微鏡在 3D 封裝檢測中,通過熱傳導(dǎo)分析確定內(nèi)部失效層 。

國內(nèi)熱紅外顯微鏡工作原理,熱紅外顯微鏡

熱紅外顯微鏡(Thermal EMMI) 也是科研與教學(xué)領(lǐng)域的利器,其設(shè)備能捕捉微觀世界的熱信號。它將紅外探測與顯微技術(shù)結(jié)合,呈現(xiàn)物體表面溫度分布,分辨率達微米級,可觀察半導(dǎo)體芯片熱點、電子器件熱分布等。非接觸式測量是其一大優(yōu)勢,無需與被測物體直接接觸,避免了對樣品的干擾,適用于多種類型的樣品檢測。實時成像功能可追蹤動態(tài)熱變化,如材料相變、化學(xué)反應(yīng)熱釋放。在高校,熱紅外顯微鏡助力多學(xué)科實驗;在企業(yè),為產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量檢測提供支持,推動各領(lǐng)域創(chuàng)新突破。

熱紅外顯微鏡(Thermal EMMI) 圖像分析是通過探測物體自身發(fā)出的紅外輻射,將其轉(zhuǎn)化為可視化圖像,進而分析物體表面溫度分布等信息的技術(shù)。其原理是溫度高于零度的物體都會向外發(fā)射紅外光,熱紅外顯微鏡通過吸收這些紅外光,利用光電轉(zhuǎn)換將其變?yōu)闇囟葓D像。物體內(nèi)電荷擾動會產(chǎn)生遠場輻射和近場輻射,近場輻射以倏逝波形式存在,強度隨遠離物體表面急劇衰退,通過掃描探針技術(shù)可散射近場倏逝波,從而獲取物體近場信息,實現(xiàn)超分辨紅外成像。熱紅外顯微鏡在 SiC/GaN 功率器件檢測中,量化評估襯底界面熱阻分布。

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RTTLIT P10 熱紅外顯微鏡在光學(xué)配置上的靈活性,可通過多種可選物鏡得以充分體現(xiàn),為不同尺度、不同場景的熱分析需求提供精細適配。

Micro 廣角鏡頭擅長捕捉大視野范圍的整體熱分布,適合快速定位樣品宏觀熱異常區(qū)域,如整片晶圓的整體散熱趨勢觀測;0.2X 鏡頭在保持一定視野的同時提升細節(jié)捕捉能力,可用于中等尺寸器件(如傳感器模組)的熱行為分析,平衡效率與精度;0.4X 鏡頭進一步聚焦局部,能清晰呈現(xiàn)芯片封裝級的熱分布特征,助力排查封裝缺陷導(dǎo)致的散熱不均問題;1X 與 3X 鏡頭則聚焦微觀尺度,1X 鏡頭可解析芯片內(nèi)部功能模塊的熱交互,3X 鏡頭更是能深入到微米級結(jié)構(gòu)(如晶體管陣列、引線鍵合點),捕捉納米級熱點的細微溫度波動。



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 。工業(yè)檢測熱紅外顯微鏡范圍

熱紅外顯微鏡能透過硅片或封裝材料,對半導(dǎo)體芯片內(nèi)部熱缺陷進行非接觸式檢測。國內(nèi)熱紅外顯微鏡工作原理

在微觀熱信號檢測領(lǐng)域,熱發(fā)射顯微鏡作為經(jīng)典失效分析工具,為半導(dǎo)體與材料研究提供了基礎(chǔ)支撐。致晟光電的熱紅外顯微鏡,并非簡單的名稱更迭,而是由技術(shù)工程師團隊在傳統(tǒng)熱發(fā)射顯微鏡原理上,歷經(jīng)多代技術(shù)創(chuàng)新與功能迭代逐步演變進化而來。這一過程中,團隊針對傳統(tǒng)設(shè)備在視野局限、信號靈敏度、分析尺度等方面的痛點,通過光學(xué)系統(tǒng)重構(gòu)、信號處理算法升級、檢測維度拓展等創(chuàng)新,重新定義、形成了更適應(yīng)現(xiàn)代微觀熱分析需求的技術(shù)體系。國內(nèi)熱紅外顯微鏡工作原理

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