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讲解

污染层和下层的快速视觉和化学分析

结合显微镜和激光光谱的2合1解决方案进行材料检查

本报告介绍了使用2-methods-in-1解决方案对材料上的污染物进行视觉和化学分析,从而实现了有效,更完整的分析工作流程。 2合1解决方案,结合了光学显微镜和激光诱导击穿光谱仪( 图书馆 ),除了可以同时进行视觉和化学检查外,还可以用于快速清除污染物并检查基础基材。

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对于检查零件或部件,例如印刷电路板(电子)上的焊接和引线或车辆(汽车和运输)上的金属板,了解污染的影响很重要。当采用二合一解决方案时,可以节省大量的材料分析成本和时间。
在生产,检查,质量控制,故障分析或研发过程中快速做出自信决定的能力在很大程度上取决于相关,准确和可靠材料数据的快速可用性。

Introduction

在金属合金,汽车,航空航天,运输和电子行业以及金相,地球科学和材料科学领域的产品和应用,需要进行材料分析 [1]。面对日益激烈的竞争和日益严格的国际,地区和组织标准,保持成本有效的方式来确保产品质量或可靠的创新研究结果已成为一个严重的问题。

使用多种技术花费大量时间和金钱来目视检查材料,然后确定其局部组成 [1]。正常的工作流程从使用具有不同放大倍率和对比技术的光学显微镜进行样品检查开始。然后通过定性化学/元素光谱分析确定样品组成。对于特定的应用程序,至关重要的是,对于材料的局部形态和成分,拥有可靠的数据来确定进一步的措施是至关重要的。当严重的时间和预算限制迫使需要有一种方法来自信地迅速做出正确决定时,这一事实尤其如此。

对于某些检查,质量控制(QC)和失效分析(FA)的情况,必须确定污染并了解其对基材的影响。在电子产品(印刷电路板[PCB],汽车/运输和建筑(金属板)行业中的焊接和电气引线)中找到示例 [2-4].

使用2-method-in-1溶液(即 DM6 M 图书馆 徕卡显微系统公司的材料分析系统如下所述。

污染和基础材料分析

图书馆 该方法利用激光烧蚀在污染物层中和下方进行微钻,以到达基材下层。能力,技能 进行微孔钻削可以进行表面清洁,即去除污染物,并暴露基材。还可以研究污染对基材的影响。图1显示了在铜合金中微钻孔的示例。

电子应用

检查表面污染的影响

USB驱动器连接器(铜[Cu]合金,镀银[Ag] 表面)使用 DM6 M 图书馆 2合1解决方案。该零件显示存在污染(灰色圆圈,图2A)。电子零件的精加工表面有严格的质量标准。生产过程或当地环境造成的表面污染可能导致产品质量下降,甚至导致故障。

检查的目的是找出污染物是否仅存在于表面上(图2B)或反应是否损坏了下面的Ag层(图2C)。

内容

对于检查零件或部件,例如印刷电路板(电子)上的焊接和引线或车辆(汽车和运输)上的金属板,了解污染的影响很重要。当采用二合一解决方案时,可以节省大量的材料分析成本和时间。

在生产,检查,质量控制,故障分析或研发过程中快速做出自信决定的能力在很大程度上取决于相关,准确和可靠材料数据的快速可用性。

肉眼检查后,在连接器设备上发现了污染区域,如图2A所示。要查看更多详细信息,请以5倍物镜放大倍率检查目标区域(标有灰色圆圈)。 DM6 M 徕卡微系统的显微镜。

已经应用了不同的对比方法来确定污染的形状和颜色。通过明场观察,可以识别出单个点和其他异常区域(图3A)。通过在暗场模式下观察,也可以看到不同的颜色(图3B)。

因此,通过目视检查,可以检查污染表面,但是没有显示出污染和Ag层的界面处的条件。

使用 图书馆 ,可以分析污染物,然后通过激光烧蚀去除。对同一位置进行多次注射还可以获取下层材料的化学信号。  视材料而定,在直径约15 µm的区域中,每次喷丸将烧蚀2-5 µm。

通过应用 图书馆 在未受污染的表面(白色X,图2A)上,获得在光谱中出现明显发射峰的参考信号(图4A)。可以将标准光谱与参考信号进行比较,以识别可能存在的元素,例如Cu和Ag(图4B)。

污染分析

最多3张激光照 图书馆 对污染区域内的同一点进行测量。微钻穿一层所需的注射次数很大程度上取决于层的厚度和材料硬度。

在第一个光谱中,可以看到两个在430 nm和590 nm处的突出信号。通过将这些信号与元素参考光谱进行比较 [5],可以确定钙(Ca)和钠(Na)(图5)。

因为在第一光谱中只能看到Ca和Na的信号(图6A),所以激光烧蚀尚未达到Ag和Cu的底层材料。对1次激光照射(图6A)和2次照射(图6B)的记录光谱进行比较,表明在第二次照射之后,光谱中出现了Cu和Ag峰。通过进一步分析,Cu和Ag信号的强度持续增加。

该结果表明激光微钻穿了污染物以暴露出基材。光谱表明,污染物下方有一个Ag层。因此,污染没有损坏下面的Ag层。在这种情况下,需要进行两次激光照射才能穿透污染物层并暴露出基材,因此污染物相对较薄。

Summary

在此报告中, DM6 M 图书馆 材料分析系统,一种来自Leica Microsystems的2-methods-in-1解决方案,用于分析污染以及USB连接器的基础材料时的高效工作流程。

材料分析对于许多类型的产品开发都很重要(R&D),检验资格(IQ),质量控制(QC),故障分析(FA)和技术应用。它通常在多个行业和领域中使用。通常分配给进行这种分析的时间和费用是有限的。但是,获得可靠的结果并达到所需的产品质量始终是首要任务。

对于组件的检查,QC或FA,可能需要识别污染并了解其对基材的影响。 PCB上的焊接和电气引线就是示例。

显微镜和 图书馆 此处显示的数据表明,污染层相对较薄,并且不会对USB连接器的基材造成任何明显的不可逆作用,例如氧化或腐蚀。