失效分析
失效分析是對于電子元件失效原因進(jìn)行診斷，在進(jìn)行失效分析的過程中，往往需要借助儀器設(shè)備，以及化學(xué)類手段進(jìn)行分析，以確認(rèn)失效模式，提出改善預(yù)防措施。其中在進(jìn)行微觀形貌檢測的時(shí)候，尤其是需要觀察斷面或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，需要用到離子研磨儀+掃描電鏡結(jié)合法，來進(jìn)行失效分析研究。
談到電子器件，電子器件的結(jié)構(gòu)異常隱蔽性極強(qiáng)，此隱性憂患缺陷尺度等級(jí)，往往達(dá)到微米與納米等級(jí)，且突發(fā)破壞率大，因此具有嚴(yán)重的危害性。陰險(xiǎn)框架中的雜質(zhì)、介在物、空洞、腐蝕開裂等都無法在后續(xù)加工中去除，反而容易造成更嚴(yán)重的破壞。
案例分析
本次分享的案例中主要關(guān)注引線框架表面的氧化狀態(tài)，使用離子研磨儀的制樣方法，搭配日立冷場發(fā)射電鏡（SEM-EDS），結(jié)合掃描電鏡的背散射電子像、二次電子像以及能譜元素分析結(jié)果，清晰觀測了失效位置的形貌、相組成，并結(jié)合元素組成成分綜合分析了元器件失效的情況。
在進(jìn)行電子器件失效分析時(shí)，首先觀察失效件表面的微觀形貌。日立冷場發(fā)射電鏡背散射電子探測器和二次電子探測器，可給出樣品成分和形貌信息，為您提供 兩種成像模式:成分模式和形貌模式，兩種模式各有特點(diǎn)，可以呈現(xiàn)不同的細(xì)節(jié)信息。
上BSD，下SED（放大倍數(shù)：1000X）
經(jīng)過一次回流焊后銅框架表面氧化和其他揮份污染，變?yōu)榘导t色，焊接性能大大降低。日立冷場發(fā)射電鏡可以設(shè)置同時(shí)采集 BSD 成分像和 SED 形貌像信號(hào)，可以清晰看到高溫之后框架上表面暗紅色部位的形貌，推測為銅氧化“鍍層”，結(jié)合掃描電鏡的能譜 EDS 成分信息分析，主要為銅、氧、碳及其他少量元素。
放大倍數(shù)分別為500X，5000X
掃描電鏡+離子研磨
在對焊接部位的焊接情況進(jìn)行分析時(shí)，需要對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的觀察和分析，內(nèi)部的孔隙、不均勻等會(huì)導(dǎo)致其在使用過程中產(chǎn)生故障。觀察焊接處的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，就需要將焊接處進(jìn)行切割。
傳統(tǒng)的切磨方法會(huì)改變焊接處的斷面結(jié)構(gòu)，無法真實(shí)觀察到焊接處的內(nèi)部情況。使用離子研磨儀切割的方法，通過使用合適的能量離子槍，利用離子束進(jìn)行剖面切削或表面拋光處理，可以有效解決以上問題。
日立冷場發(fā)射電鏡搭配牛津能譜儀兼顧 SEM & EDS 形貌和成分，離子研磨儀切削后的焊錫截面內(nèi)可以看到氣孔和近銅界面的合金相。
離子研磨后，放大倍數(shù)分別為1000X，3000X
通過使用掃描電鏡（SEM）+能譜（EDS）分析，發(fā)現(xiàn)銀-錫膏和銅面結(jié)合，界面有銅-錫為主合金化晶粒生長，銅引腳有鍍鎳層，并在正常區(qū)存在氣孔和大量的鐵富集相夾雜。
焊錫截面EDS能譜面掃結(jié)果
文章參考：飛納電鏡
