微电子热成像与尺寸测量

12月9日

Micro-Epsilon UK董事总经理Chris Jones讨论了最新的热成像摄像机和共焦位移传感器如何帮助检查各种电子设备、电路板和MEMS。

电子元件和印刷电路板(pcb)制造商越来越多地转向非接触式温度测量系统，以捕获、分析和优化电子元件和完全组装的pcb的热行为。通过在研发、新产品开发和大批量生产中使用热成像摄像机，可以快速、可靠地检测热点和缺陷，而不会影响目标物体。

可以使用红外热成像摄像机对集成电路的热行为进行详细的实时分析，该摄像机能够以高帧率捕获和存储具有高光学分辨率的热视频和图像。摄像机探测器可以提供良好的热灵敏度-通常为80mK-40mK -能够检测到极小的温差。

来自Micro Epsilon的一款新型热成像相机——热成像TIM 640——据说能够记录光学分辨率为640x480像素的辐射视频图像，被认为是目前可用的最小的vga分辨率红外摄像机。它的尺寸为45 x 56 x 90mm，重量为320g，能够以32Hz和640x480像素的VGA分辨率记录辐射视频图像。在0到50°C的环境温度下，它可以测量-20°C到+900°C的物体温度。在工艺集成方面，该相机配备了公司的TIM Connect软件作为标准，允许用户监控和记录测量数据，并编辑红外视频图像。

USB 2.0接口支持32Hz的视频录制，这对于需要在慢动作回放中进行分析的短期热测量活动非常有用。可以从这些记录中获取单独的快照。测量点可以自由选择，并且可以通过用户定义的感兴趣的区域进行分析。还可以设置和显示警报，以及最高，最低和平均温度。

MEMS的尺寸测量
微电子机械或微电子系统(MEMS)是一种非常小的设备技术，通常由1到100微米大小的组件组成。它们通常由硅加工而成，通常由一个处理数据的中央单元和几个与周围环境相互作用的组件组成，如微齿轮和微传感器。

最新的共聚焦色度传感器提供极高的灵敏度和亚微米分辨率，在生产过程中或后期检查MEMS结构的形状和尺寸时可以提供显著的优势。这些传感器可以集成到线性X-Y工作台、机床或特殊用途的检测系统中。

例如，来自Micro-Epsilon的IFS 2405传感器专为要求最高精度的测量任务而设计。除了反射和透明材料的距离测量外，该传感器还可用于透明薄膜、印刷电路板或层的单侧厚度测量。这些传感器的最大分辨率为0.01µm，最大线性度为0.3µm。

共焦测量原理
共焦色度测量原理是利用多透镜光学系统将多色白光聚焦到目标表面。透镜的排列方式是通过控制色差(像差)将白光分散成单色光。一个特定的偏差(特定的距离)分配到每个波长由工厂校准。只有精确聚焦在目标表面或材料上的波长才用于测量。从目标表面反射的光通过共聚焦孔径进入光谱仪，光谱仪检测并处理光谱变化。

共焦测量提供纳米分辨率，几乎独立于目标材料。通过传感器的测量范围，可以实现非常小的恒定光斑尺寸，通常<10 μ m。微型径向和轴向共聚焦版本可用于测量钻孔或钻孔的内表面，以及窄孔径、小间隙和空腔的测量。

强大的控制器
传统上，共焦控制器在试图补偿困难和不断变化的表面条件时表现不佳，特别是在高速表面扫描任务中。而Micro-Epsilon的confocalDT 2451和2471控制器则采用了最新开发的软件算法，使控制器能够实时补偿，使用户能够以非常快的速度和高分辨率扫描表面。控制器还提供高速触发接口，允许与编码器和其他运动控制设备同步。其结果是一个控制器，提供稳定，高精度的测量，低至纳米分辨率。


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