Analysis via Scanning Electron Microscopy / Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (SEM/EDS)
What is SEM/EDS?
O uso de Microscopia eletrônica de Varredura / Energia Dispersiva de Raio-X Espectroscopia (SEM/EDS) na análise de falha relacionados com problemas de placas de circuito impresso (Pcb), montagens (Apc) e componentes eletrônicos (BGA, capacitores, resistores, indutores, dos conectores, dos diodos, osciladores, transformadores, IC, etc.,) é um protocolo bem estabelecido e aceito. Em oposição ou simplesmente em adição à microscopia óptica normal, SEM/EDS permite a “inspeção” de áreas de interesse de uma forma muito mais informativa.microscopia electrónica de varrimento (SEM) permite a observação visual de uma área de interesse de uma forma completamente diferente da microscopia óptica a olho nu ou mesmo óptica normal. As imagens SEM mostram contrastes simples entre materiais de base orgânica e metálica e, assim, fornecem instantaneamente uma grande quantidade de informações sobre a área a ser inspecionada., Ao mesmo tempo, a espectroscopia de Raio-X dispersiva de energia (EDS), por vezes referida como EDAX ou EDX, pode ser usada para obter resultados semi-quantitativos elementares sobre locais muito específicos dentro da área de interesse.,
os Usos Típicos de Microscopia eletrônica de Varredura / Energia Dispersiva de Raio-X Espectroscopia (SEM/EDS)
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Contaminação (Resíduo) Análise
• junta de Solda de Avaliação
• Componente de Defeitos
• Intermetálicos (IMC) de Avaliação
• Chumbo (Pb) e uma Fiabilidade
• Elementar de Mapeamento
• Estanho (Sn) Bigodes
• Preto Almofada de Análise
Metodologia:
Basta colocar, SEM que permite uma área de interesse a ser analisada de forma extremamente alta magnificação., SEM produz imagens de alta resolução e profundidade detalhada de campo, ao contrário dos que podem ser obtidos usando microscopia óptica normal. A título de exemplo, as estruturas superficiais, as anomalias gerais e as áreas de contaminação podem ser facilmente identificadas e, se necessário, isoladas para análise posterior.uma amostra que contenha a(s) Área (s) de interesse é colocada na câmara de vácuo situada no fundo da coluna SEM. Uma fonte de elétrons, localizada no topo da coluna, produz elétrons, que passam através da coluna e são incidentes sobre o espécime., O feixe de elétrons é dirigido e focado por ímãs e lentes dentro da coluna SEM à medida que se aproxima do espécime. O feixe “balança” através da amostra fazendo com que alguns dos elétrons sejam refletidos pelo espécime e alguns sejam absorvidos. Detectores especializados recebem esses elétrons e processam o sinal em um formato utilizável. Tipicamente, os três detectores diferentes usados são referidos como: elétron secundário, Retroescatador e raio – X.
elétron secundário-o detector de elétrons secundário é usado principalmente para observar a estrutura da superfície associada com a amostra., Este detector converte os elétrons refletidos pela superfície da amostra em um sinal que pode ser exibido como uma imagem em um monitor. Posteriormente, estas imagens podem ser capturadas como uma fotografia, se desejar. Imagens SEM, bem como qualquer fotografia” capturada”, são tons de cinza na aparência, em oposição à cor, porque os elétrons que estão sendo detectados estão realmente além do espectro de luz.,
Backscatter – o detector de backscatter opera similar ao detector de elétrons secundário, pois também “lê” elétrons que estão sendo refletidos pela amostra de teste e exibe-os para observação e / ou fotografia. Para este tipo de detector, no entanto, a escala de cinzentos observada nas imagens é um resultado direto do(s) elemento (s) Presente (s) na área a ser observada., Elementos com um número atômico mais elevado irão absorver mais elétrons do que um elemento com um número atômico menor, assim, por exemplo, áreas consistindo de carbono (C) aparecerão muito mais escuras na escala de cinza do que uma área contendo chumbo (Pb).o termo detector de raios-X é um termo geral para o tipo de detector usado para realizar espectroscopia de raios-X dispersiva de energia (EDS)., O detector de raios X, ou mais especificamente, a técnica EDS é usada para qualitativamente e na maior parte do tempo “semi-quantitativamente” determinar a composição elementar de uma área de interesse que foi visualmente identificada e observada usando os detectores secundários de elétrons e backscatter mencionados acima.à medida que o feixe de elétrons do SEM atinge a superfície da amostra, os elétrons dentro dos átomos desta área de interesse são elevados a um estado excitado. Quando os elétrons nesses átomos então retornam ao seu estado de terra, um raio-x característico é emitido., Estes raios-x são então recolhidos pelo detector de raios-X e convertidos em informações “úteis”. Uma imagem pode, como descrito acima, ser gerada, mas mais importante, estes raios-x emitidos a partir do espécime dão informações sobre a composição elementar da área. Como resultado, a técnica EDS pode detectar elementos do carbono (C) ao urânio (U) em quantidades tão baixas quanto 1,0 wt%. Em combinação com o próprio SEM, a área específica de análise para um determinado espécime de interesse pode ser ajustada simplesmente com base na ampliação em que o espécime está sendo observado.,
imagem 1, abaixo, mostra uma visão geral do SEM com os três detectores descritos acima. Especificamente, a coluna SEM e a câmara podem ser observadas no centro da imagem com os detectores secundários de elétrons e backscatter encontrados no lado esquerdo da câmara e o detector de raios-X ligado ao lado direito da Câmara.,
Análise de Exemplos:
com Base nas capacidades de MEV/EDS, muitos diferentes tipos de amostras podem ser facilmente analisados. Tudo, desde a inspeção visual de uma junta de solda até a análise elementar de um resíduo de superfície de placa observado, SEM/EDS obtém informações que outras técnicas analíticas simplesmente não podem.,Ambos SEM e SDE podem ser usados para avaliar e / ou analisar amostras, seja simplesmente para fins de triagem ou para um problema relacionado a falhas. Tipicamente, SEM fornece a “resposta” visual, enquanto EDS fornece a “resposta”elementar. Em ambos os casos, áreas de interesse podem ser observadas aerialmente ou em Seção transversal.a partir de um aspecto comum de triagem, as articulações de solda são normalmente inspecionadas por razões de integridade geral, observando estruturas de grãos, áreas de contato, camadas IMC, etc.,
Para amostras falhadas, são utilizadas as mesmas técnicas básicas, mas são mais focadas no deslocamento da articulação da solda, separações da solda / placa, ou outras características relacionadas com falhas. Como exemplo, a técnica SEM/EDS pode dar informações inestimáveis sobre exatamente onde uma separação está ocorrendo.,09″>
Coincidindo com quaisquer imagens obtidas através de MEV, EDS pode ser usado para obter elementar informações sobre a área de interesse.,
em algumas situações especiais, também pode ser importante observar a orientação “exata” dos elementos detectados em uma varredura EDS. This technique is called Elemental Mapping and can be very informative when determining the
integrity of a solder joint or investigating a failure.mapas elementares podem ser obtidos para cada elemento de interesse e usar intensidades de cores variáveis para mostrar visualmente as concentrações de um elemento específico em toda a área a ser inspecionada.,
no exemplo abaixo, mapeamento elementar foi usado na Junta de solda de uma amostra de conector para se certificar de que os elementos presentes estavam no local “correto”.
em Geral, SEM/EDS é uma ferramenta extremamente eficaz na análise e inspeção de juntas de solda e outras áreas relacionadas, e confiabilidade.