扫描电镜和离子研磨仪在 PCB 行业产品检测分析案例

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扫描电镜和离子研磨仪在 PCB 行业产品检测分析案例

2023-01-04

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电子器件在实际服役过程中，由于设计原因或器件与环境相互作用，性能或结构发生变化，可能会出现性能下降或者破坏，需要对失效的原理、机理进行明确的分析并制定相应的改善措施。

失效分析对于纠正设计和研发错误、完善产品、提高产品良品率和可靠性有重要意义，飞纳台式扫描电镜可以提供简单、高效、精确的电子半导体材料检测方案，对于失效模式的确定有极大的帮助。

案例一：电子器件的异物分析

在电子器件的生产中，往往由于原料不纯、制程污染等原因引入一些杂质，这些异物对产品性能有很大影响，常会造成器件的失效。在分析的过程中，利用搭载 EDS 的扫描电镜的形貌分析能力和元素分析能力，可以很好的找到异物，并对异物形态、成分、位置进行确认，进而帮助异物的溯源和工艺的改善。如下述案例中所示为铝垫表面的异物分析，在光学显微镜下可以发现铝垫表面存在的一些白点，利用 Phenom 扫描电镜的光镜—电镜联动功能，可以快速的进行缺陷的定位，再通过 EDS-mapping 进行成分分析可以明显的发现含 Cl、Ag 的异物，残留的氯会导致打线的结合力变差而引起失效。

扫描电镜和离子研磨仪在 PCB 行业产品检测分析案例

铝垫表面异物的 EDS 分析

在制备过程中利用化镍金作为最后的保护层已经成为越来越多的电子产品的制备工艺了，但是化镍金的表面也有可能遇到吃锡不良的问题，金面污染和镍腐蚀就是两种典型的原因。如下案例中 (A)、(B) 所示，在金面上 EDS 分析发现了明显的 C、O、S 等杂质元素，这些污染物就会导致焊接过程中出现吃锡不良。另外一种吃锡不良的原因-镍腐蚀通过表面往往很难发现，这时可以借助离子切割获得平整的断面，对断面进行 EDS 分析就可以对是否是镍腐蚀造成吃锡不良进行分析了。

扫描电镜下吃锡不良缺陷的 EDS 分析

吃锡不良缺陷的 EDS 分析

案例二：材料的断面分析

对于电子半导体材料而言，其失效缺陷很多时候在表面是难以发现的，如上述案例中提到的化镍金吃锡不良，这种时候借助断

面分析往往可以得到更多的收获。如下图 (A)、(B) 所示为吃锡不良处的扫描电镜 (SEM) 图像分析，无法发现太多异状，但是，对比 (C)、(D) 的断面分析可以清楚的看到镍腐蚀已经深入铜层。

对于 PCB 板，镀铜层是否存在“柱状结晶”等严重影响镀层热可靠性异的结晶状态、镀层间是否存在“空洞”、“裂纹”等不易监控到的异常、IMC 层是否连续均匀......这些问题都需要利用断面分析来进行判断。如下述案例 (A)、(B) 中所示的夹杂物，案例 (C)、(D) 所展示的为有无 IMC 层及 IMC 层是否连续均匀的观察，没有连续均匀的 IMC 层往往容易导致焊点间的结合不牢。

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