基于红外热像仪的微电路模块失效定位方法

冯慧，尹丽晶，范士海

（1.航天科工防御技术研究试验中心，北京 100854； 2.中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄 050000）

引言

失效分析技术在提高电子产品的可靠性方面起着至关重要的作用。小型模块及组件内部失效点的快速定位一直是失效分析中的难题。随着PCB制造工艺和集成电路技术的迅速发展，电路板上元器件越来越密集，传统的故障定位技术已越来越难以满足需求。理论上当混合集成电路或模块处于非正常工作状态下时，其温度分布与正常工作状态存在区别，通过红外热像仪探测板上电子元器件的温度变化可实现失效点定位。但在实际应用中，红外热像图受样品发射率、环境、图像处理等多方面因素影响，定位效果并不理想。本文通过调研红外热成像定位精度影响因素，提出了改善红外热成像失效定位效果的实践方法，并总结了相关经验，用于指导微电路模块失效分析工作。

1 红外热成像测温原理及影响因素

1.1 红外热像仪测温原理

任何温度比绝对零度（-273 ℃）高的物体，均会有产生热辐射；根据物体的温度不同，其辐射产生的能量和波长也会不同。由玻耳兹曼定律可知，红外热辐射的功率与其绝对温度的四次方成正比，即W=εσT4[1]。

红外热像仪通过光学系统将探测物体的红外热辐射光谱反映到CMOS光电探测器阵列，由光电探测器阵列转换成电信号，经信号放大及图像处理形成可视觉分辨的红外热像图。当电子产品处于工作状态时，若内部元器件有电流通过，将产生耗散功率[2,3]。……