Analýza pomocí Skenovací Elektronové Mikroskopie / Energetické Disperzní rentgenové Spektroskopie (SEM/EDS)
Co je SEM/EDS?
použití Skenovací Elektronové Mikroskopie / Energetické Disperzní rentgenové Spektroskopie (SEM/EDS) v analýze selhání související otázky z desky plošných spojů (Pcb), sestavy (Pssh), a elektronických součástek (BGA, kondenzátory, rezistory, induktory, konektory, diody, oscilátory, transformátory, IC, atd.,) je dobře zavedený a přijímaný protokol. Na rozdíl od nebo jednoduše kromě normální optické mikroskopie umožňuje SEM / EDS „inspekci“ oblastí zájmu mnohem informativnějším způsobem.Skenovací Elektronové Mikroskopie (SEM) umožňuje vizuální pozorování oblasti zájmu v úplně jiným způsobem, než pouhým okem nebo i běžné optické mikroskopie. SEM obrázky ukazují jednoduché kontrasty mezi organickými a kovovými materiály, a tak okamžitě poskytují velké množství informací o oblasti, která je kontrolována., Současně lze k získání semikvantitativních elementárních výsledků o velmi specifických místech v oblasti zájmu použít energeticky disperzní rentgenovou spektroskopii (EDS), někdy označovanou jako EDAX nebo EDX.,
Typické Použití Skenovací Elektronové Mikroskopie / Energetické Disperzní rentgenové Spektroskopie (SEM/EDS)
•
Kontaminace (Zbytky) Analýzy
• Pájecí Společné Hodnocení
• Součást Vady
• Intermetalické (IMC) Ohodnocení
• bez Olova (Pb-Free) Spolehlivost
• Elementární Mapování
• Cín (Sn) Vousy
• Černý Pad Analýzy
Metoda:
Jednoduše řečeno, SEM umožňuje, oblasti zájmu, které je třeba vyšetřit na extrémně vysoké zvětšení., SEM vytváří obrazy s vysokým rozlišením a podrobnou hloubkou ostrosti na rozdíl od těch dosažitelných pomocí normální optické mikroskopie. Jako příklady lze snadno identifikovat povrchové struktury, obecné anomálie a oblasti kontaminace a v případě potřeby izolovat pro další analýzu.
vzorek obsahující oblast (oblasti) zájmu se umístí do vakuové komory umístěné ve spodní části sloupce SEM. Zdroj elektronů, umístěný v horní části sloupce, produkuje elektrony, které procházejí sloupcem a dopadají na vzorek., Elektronový paprsek je nasměrován a zaostřen magnety a čočkou uvnitř sloupce SEM, když se blíží vzorku. Paprsek se „houpe“ přes vzorek, což způsobuje, že některé elektrony se odrážejí vzorkem a některé se absorbují. Specializované detektory přijímají tyto elektrony a zpracovávají signál do použitelného formátu. Obvykle jsou tři různé použité detektory označovány jako: sekundární elektron, zpětný rozptyl a rentgen.
sekundární elektron-sekundární elektronový detektor se primárně používá k pozorování povrchové struktury(struktur) spojených se vzorkem., Tento detektor převádí elektrony odražené povrchem vzorku na signál, který lze zobrazit jako obraz na monitoru. Následně mohou být tyto snímky zachyceny jako fotografie, pokud je to žádoucí. SEM obrazy, stejně jako všechny „zachycené“ fotografie, jsou ve stupních šedi na rozdíl od barvy, protože detekované elektrony jsou ve skutečnosti mimo světelné spektrum.,
Rentgen – zpětný rozptyl detektor pracuje podobně sekundárním elektronovým detektorem, jak to také „čte“ elektrony, které jsou promítnuty do zkušebního vzorku a zobrazuje je na pozorování a / nebo fotografie. U tohoto typu detektoru je však stupeň šedi pozorovaný na snímcích přímým důsledkem prvku(prvků) přítomného v pozorované oblasti., Prvky s vyšším atomovým číslem
absorbují více elektronů než prvek s nižším atomovým číslem, takže například oblasti sestávající z uhlíku (C) se na šedé stupnici objeví mnohem tmavší než oblast obsahující olovo (Pb).
rentgen-termín rentgenový detektor je obecný termín pro typ detektoru používaného k provádění energeticky disperzní rentgenové spektroskopie (EDS)., Rentgenový detektor, nebo konkrétněji, technika EDS se používá k kvalitativnímu a většinu času „Polo-kvantitativně“ určuje elementární složení oblasti zájmu, která byla vizuálně identifikována a pozorována pomocí výše uvedených sekundárních detektorů elektronů a zpětného rozptylu.
jak elektronový paprsek ze samotného SEM zasáhne povrch vzorku, elektrony uvnitř atomů této oblasti zájmu jsou vyvýšeny do excitovaného stavu. Když se elektrony v těchto atomech vrátí do
jejich zemského stavu, vydává se charakteristický rentgen., Tyto rentgenové paprsky jsou pak shromažďovány rentgenovým detektorem a přeměněny na „užitečné“ informace. Obraz může být, jak je popsáno výše, generován, ale důležitější je, že tyto rentgenové paprsky vyzařované ze vzorku poskytují informace o elementárním složení oblasti. Výsledkem je, že technika EDS dokáže detekovat prvky z uhlíku (C) na uran (U) v množstvích až 1,0 wt%. V kombinaci se samotným SEM lze specifickou oblast analýzy pro daný vzorek zájmu upravit jednoduše na základě zvětšení, při kterém je vzorek pozorován.,
Obrázek 1 níže ukazuje přehled SEM se třemi detektory popsanými výše. Konkrétně SEM sloupec a nábojová komora mohou být pozorovány v centru obrazu s sekundární elektron a zpětného rozptylu detektory nalézt, připojené k levé straně komora a X-ray detektor připojen k pravé straně komory.,
Analýza Příklady:
Založený na schopnostech SEM/EDS, mnoho různých typů vzorků, které mohou být snadno analyzovat. Vše od vizuální kontroly pájeného spoje na elementární analýza pozorovaného deska povrch reziduí, SEM/EDS získává informace, že další analytické techniky jednoduše nelze.,
SEM i EDS mohou být použity pro hodnocení a / nebo analýzu vzorků, ať už je to jednoduše pro účely screeningu nebo pro problém související se selháním. SEM obvykle poskytuje vizuální „odpověď“, zatímco EDS poskytuje elementární“odpověď“. V obou případech mohou být oblasti zájmu pozorovány pórovitě nebo v průřezu.
ze společného screeningového aspektu jsou pájecí spoje obvykle kontrolovány z celkových důvodů integrity pozorováním struktur zrna,kontaktních oblastí, vrstev IMC atd.,
nepodařilo vzorky, stejné základní techniky jsou používány, ale jsou více zaměřeny na pájený spoj močení, pájený spoj / pad separace, nebo jiné poruchy související vlastnosti. Jako příklad může technika SEM/EDS poskytnout neocenitelné informace o tom, kde přesně dochází k oddělení.,09″>
se Shoduje s obrázky získané pomocí SEM, EDS mohou být použity k získání elementárních informací o oblasti zájmu.,
v některých zvláštních situacích může být také důležité sledovat „přesnou“ orientaci prvků zjištěných při skenování EDS. Tato technika se nazývá Elementární Mapování a může být velmi informativní, když určení
integritu pájeného spoje nebo vyšetřování selhání.
elementární mapy lze získat pro každý prvek zájmu a použít různé intenzity barev k vizuálnímu zobrazení koncentrací konkrétního prvku v celé kontrolované oblasti.,
V příkladu níže, elementární mapování byl použit na pájený spoj konektoru vzorku, aby se ujistil, že prvky, které byly v „správné“ místo.
Celkově SEM/EDS je velmi efektivní nástroj při analýze a kontrole pájených spojů a dalších souvisejících oblastí spolehlivosti.