การทดสอบ SEM-EDS

การวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน / ผู้จัดจำหน่ายพลังงาน X-Ray Spectroscopy (SEM / EDS) SEM / EDS คืออะไร?

สแกนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน / ผู้จัดจำหน่ายพลังงานโปรโตคอล X-Ray Spectroscopy (SEM / EDS), เป็นโปรโตคอลที่ได้รับการยอมรับและยอมรับสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แอสเซมบลี (PCAs) และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ (BGA ตัวเก็บประจุตัวต้านทานตัวเหนี่ยวนำตัวเชื่อมต่อไดโอดออสซิลเลเตอร์หม้อแปลง IC ฯลฯ ) แตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลปกติ SEM / EDS ช่วยให้ "การตรวจสอบ" รายละเอียดเพิ่มเติมของพื้นที่ที่วิเคราะห์

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ช่วยให้สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าด้วยตาเปล่าหรือแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบธรรมดา ภาพ SEM แสดงความแตกต่างอย่างง่ายระหว่างวัสดุออร์แกนิกและจากโลหะดังนั้นจึงให้ข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับพื้นที่ที่ถูกตรวจสอบทันที ผู้จัดจำหน่าย X-Ray Spectroscopy (EDS) ซึ่งบางครั้งเรียกว่า EDAX หรือ EDX สามารถนำมาใช้เพื่อให้ได้ผลลัพธ์พื้นฐานกึ่งเชิงปริมาณเกี่ยวกับสถานที่ที่น่าสนใจอย่างยิ่ง

การใช้งานทั่วไปของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด / ผู้จัดจำหน่ายพลังงาน X-Ray Spectroscopy (SEM / EDS)

• การวิเคราะห์การปนเปื้อน (สารตกค้าง)
• คะแนนบัดกรีร่วม
• ข้อผิดพลาดของส่วนประกอบ
• การประเมินผล Intermetallic (IMC)
• ความน่าเชื่อถือแบบไร้สารตะกั่ว (Pb-Free)
• การทำแผนที่ขั้นพื้นฐาน
• หนวดดีบุก (Sn)
• การวิเคราะห์แผ่นดำ

วิธีการ:

พูดง่ายๆคือ SEM อนุญาตให้ศึกษาพื้นที่ที่น่าสนใจด้วยกำลังขยายที่สูงมาก แตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบออพติคอล SEM ผลิตภาพที่มีความชัดลึกและมีรายละเอียดสูง ตัวอย่างเช่นโครงสร้างพื้นผิวความผิดปกติทั่วไปและพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนสามารถระบุได้ง่ายและแยกได้เพื่อการวิเคราะห์เพิ่มเติมหากจำเป็น

ตัวอย่างที่มีความสนใจและภูมิภาคจะอยู่ในห้องสุญญากาศซึ่งอยู่ใต้คอลัมน์ SEM แหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนที่อยู่ด้านบนของคอลัมน์จะสร้างอิเล็กตรอนที่ผ่านคอลัมน์และก่อตัวบนตัวอย่าง ลำแสงอิเล็กตรอนถูกชี้นำและโฟกัสโดยแม่เหล็กและเลนส์ภายในคอลัมน์ SEM เมื่อมันเข้าใกล้ตัวอย่าง ลำแสง“ สั่น” ในตัวอย่างทำให้อิเล็กตรอนบางตัวถูกสะท้อนโดยตัวอย่างและบางส่วนถูกดูดกลืน เครื่องตรวจจับส่วนตัวใช้อิเล็กตรอนเหล่านี้และประมวลผลสัญญาณในรูปแบบที่ใช้งานได้ โดยทั่วไปแล้วเครื่องตรวจจับที่แตกต่างกันสามตัวที่ใช้จะถูกแสดงดังนี้: อิเล็กตรอนรอง Backscatter และ X-ray

อิเล็กตรอนรอง - เครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนที่สองส่วนใหญ่จะใช้ในการสังเกตโครงสร้างพื้นผิวที่เกี่ยวข้องกับตัวอย่าง เครื่องตรวจจับนี้แปลงอิเล็กตรอนที่สะท้อนจากพื้นผิวตัวอย่างเป็นสัญญาณที่สามารถดูได้เป็นภาพบนจอมอนิเตอร์ ภาพเหล่านี้สามารถถ่ายเป็นภาพถ่ายได้หากต้องการ ภาพ SEM และภาพถ่าย "ที่จับ" นั้นมีลักษณะเป็นโทนสีเทาซึ่งแตกต่างจากสีเนื่องจากอิเล็กตรอนที่รับรู้นั้นอยู่เหนือสเปกตรัมของแสง

backscattering เครื่องตรวจจับการกระจายกลับทำงานคล้ายกับเครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนรองในขณะที่ "อ่าน" อิเล็กตรอนที่สะท้อนโดยตัวอย่างการทดสอบและแสดงการสังเกตหรือการถ่ายภาพ อย่างไรก็ตามสำหรับเครื่องตรวจจับประเภทนี้ระดับสีเทาที่สังเกตได้ในภาพเป็นผลโดยตรงจากองค์ประกอบในพื้นที่ที่สังเกตได้ องค์ประกอบที่มีเลขอะตอมสูงจะดูดซับอิเล็กตรอนได้มากกว่าองค์ประกอบที่มีเลขอะตอมต่ำกว่าดังนั้นพื้นที่ที่ประกอบด้วยคาร์บอน (C) จะปรากฏเข้มกว่าบริเวณที่มีสารตะกั่ว (Pb) ในระดับสีเทา

รังสีเอกซ์ คำว่าเครื่องตรวจ X-ray เป็นคำทั่วไปสำหรับประเภทของเครื่องตรวจจับที่ใช้ในการดำเนินการ X-ray Spectroscopy (EDS) ของตัวจ่ายพลังงาน เครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์หรือมากกว่านั้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคนิค EDS ใช้ในการกำหนดองค์ประกอบพื้นฐานของพื้นที่ที่กำหนดไว้โดยการมองเห็นและการสังเกตโดยใช้คุณภาพและมักจะ "กึ่งสัญญาณ" อิเล็กตรอนรองและเครื่องตรวจจับ backscatter กล่าว ข้างบน

เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนจาก SEM นั้นกระทบกับพื้นผิวตัวอย่างอิเล็กตรอนภายในอะตอมในสาขาที่น่าสนใจนี้จะเพิ่มขึ้นเป็นสถานะที่น่าตื่นเต้น เมื่ออิเล็กตรอนในอะตอมเหล่านี้กลับมา
สภาพพื้นดินเอ็กซเรย์ลักษณะเฉพาะที่ปล่อยออกมา จากนั้นรังสีเอกซ์เหล่านี้จะถูกรวบรวมโดยเครื่องตรวจเอ็กซ์เรย์และแปลงเป็นข้อมูลที่ "มีประโยชน์" สามารถสร้างภาพได้ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือรังสีเอกซ์ที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่างจะให้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นฐานของพื้นที่ เป็นผลให้เทคนิค EDS สามารถตรวจจับธาตุได้ต่ำถึง 1.0% โดยน้ำหนักจากคาร์บอน (C) ถึงยูเรเนียม (U) เมื่อใช้ร่วมกับ SEM เองพื้นที่การวิเคราะห์เฉพาะสำหรับกลุ่มตัวอย่างที่สนใจสามารถปรับได้ตามกำลังขยายที่สังเกตเห็นตัวอย่างเท่านั้น

ตัวอย่างของการวิเคราะห์:

จากความสามารถของ SEM / EDS สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้หลากหลายประเภท ทุกอย่างจากการตรวจสอบด้วยสายตาของรอยต่อประสานไปจนถึงการวิเคราะห์องค์ประกอบของสารตกค้างที่ทำจากไม้ SEM / EDS ได้รับข้อมูลที่เทคนิคการวิเคราะห์อื่นไม่สามารถทำได้

ทั้ง SEM และ EDS สามารถใช้เพื่อการคัดกรองเท่านั้นหรือเพื่อการประเมินและ / หรือวิเคราะห์ข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา โดยทั่วไป SEM ให้ "การตอบสนอง" แบบเห็นภาพในขณะที่ EDS ให้การตอบสนองขั้นพื้นฐาน ในทั้งสองกรณีความสนใจของพวกเขาสามารถเห็นได้ในอากาศหรือข้ามส่วน

ในแง่ของการสแกนที่พบโดยทั่วไปข้อต่อที่บัดกรีมักเป็นโครงสร้างของเมล็ดข้าวพื้นที่สัมผัสชั้นของ IMC เป็นต้น มันถูกตรวจสอบและตรวจสอบด้วยเหตุผลด้านความซื่อสัตย์ทั่วไป

เทคนิคพื้นฐานเดียวกันนี้ใช้สำหรับตัวอย่างที่ไม่ประสบความสำเร็จ แต่มุ่งเน้นไปที่ช่องว่างรอยต่อประสานการแยกรอยต่อ / แผ่นประสานหรือคุณลักษณะที่เกี่ยวข้องกับความล้มเหลวอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นเทคนิค SEM / EDS สามารถให้ข้อมูลที่มีค่าเกี่ยวกับความแตกต่างที่เกิดขึ้น