扫描电镜与能谱仪介绍

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喷金仪
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3.4 测试
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样品室
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SEM图片 SEM图片
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沉锡样品
喷锡样品
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沉银样品
OSP样品 OSP样品
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当电子枪发射的高能电子束进入样品后， 当电子枪发射的高能电子束进入样品后，与样品原子相互作用的过程中会产 生特征X射线辐射。 射线辐射是一种光子组成的粒子流，具有能量。 生特征X射线辐射。X射线辐射是一种光子组成的粒子流，具有能量。根据 Moseley定律E=A* 定律E=A 其中A 是与X射线有关的常数。 Moseley定律E=A*（Z-C）2，其中A和C是与X射线有关的常数。 X射线能谱仪就是通过检测出样品产生的特征X射线能量来确定其相对应的元 射线能谱仪就是通过检测出样品产生的特征X 素。
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3.1 取样
普通样品大小不要超过10X10mm 高不超过10mm 10X10mm， 10mm。 ①普通样品大小不要超过10X10mm，高不超过10mm。
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观察镍腐蚀、IMC的切片要尽量做到切片光滑 没有明显划痕。 的切片要尽量做到切片光滑， ②观察镍腐蚀、IMC的切片要尽量做到切片光滑，没有明显划痕。
IMC
IMC
锡铜IMC形貌 锡铜IMC形貌 IMC
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⑵镍腐蚀的判定
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观测方法：先利用氰化物或碘与碘化钾饱和溶液去除表面的沉金层， 观测方法：先利用氰化物或碘与碘化钾饱和溶液去除表面的沉金层，然后在放 大镜或电子扫描显微镜（ 下观察镍层腐蚀和镍含量的情况。 大镜或电子扫描显微镜（SEM ）下观察镍层腐蚀和镍含量的情况。再将样品制 作成观察切片中镍层颗粒沉积层的晶体是否存在“齿型”的纵向腐蚀情况。 作成观察切片中镍层颗粒沉积层的晶体是否存在“齿型”的纵向腐蚀情况。
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1.3 扫描电镜图像衬度
所谓衬度，即是图像上相邻部份间的黑白对比度或颜色差。 所谓衬度，即是图像上相邻部份间的黑白对比度或颜色差。
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扫描电镜最常用的图像衬度是二次电子像的形貌衬度和背散射电子像的成分 衬度。 衬度。
二次电子像
背散射电子像
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样品台
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3.2 清洁
测试前要先用酒精清洁样品表面的灰尘、杂质。 测试前要先用酒精清洁样品表面的灰尘、杂质。
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酒精
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3.3 喷金
凡是不导电的样品必须镀导电膜，并且贴好导电胶。 凡是不导电的样品必须镀导电膜，并且贴好导电胶。
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报告专题：扫描电镜与能谱仪介绍 报告专题：
报 告 人： 日 期：2012 年 01 月 12 日
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目 录 1. 扫描电镜结构与原理 2. X射线能谱仪结构与原理 射线能谱仪结构与原理 3. 扫描电镜与能谱仪样品制备方法 4. 扫描电镜与能谱仪测试分析案例
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技术中心技术报告会讲义 1.扫描电镜 1.扫描电镜
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扫描电镜是利用精细聚焦的电子束照射在样品表面， 扫描电镜是利用精细聚焦的电子束照射在样品表面，电子束与样品相互作 用产生各种信号，其中包括二次电子、背散射电子、特征X 用产生各种信号，其中包括二次电子、背散射电子、特征X射线等不同能量 的光子，这些信号经相应的探测器接收， 的光子，这些信号经相应的探测器接收，用于研究材料的微观形貌和微区 化学成分。
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几种常见的X 2.2 几种常见的X射线能谱扫描方式
①框选扫描方式
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沉金板金面
能谱结果
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②线扫描方式 Au含量曲线
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P含量线分布
沉金板金面
线扫能谱图
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③面扫描方式
放大1000倍金相显微镜图像 放大1000倍金相显微镜图像 1000
放大5000倍扫描电镜图像 放大5000倍扫描电镜图像 5000
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与普通光学显微镜相比，扫描电镜另外一大特点是景深大。 与普通光学显微镜相比，扫描电镜另外一大特点是景深大。 当像平面固定时，在维持物体图像清晰的范围内， 当像平面固定时，在维持物体图像清晰的范围内，近物和远物在光轴上的最 大距离差称为景深。 大距离差称为景深。
日立 S-3400N 电子扫描显微镜
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1.1 扫描电镜的结构和工作原理
通过电流加热电子枪钨灯丝至 电子发射温度， 电子发射温度，电子枪发射出 电子束， 电子束，经过两组磁透镜聚光 镜和物镜的汇聚作用后打在试 样上， 样上，试样激发出各种物理信 如二次电子、 号（如二次电子、背散射电子 和特征X射线等） 和特征X射线等）经相应的电子 探测器收集后，按顺序、 探测器收集后，按顺序、成比 例的放大后用来同步调制显像 管对应点的电子束强度， 管对应点的电子束强度，从而 在荧光屏上显示出样品图像。 在荧光屏上显示出样品图像。
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②背散射电子像的成分衬度
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背散射电子产率与原子序数密切相关，原子序数高的元素原子结构复杂， 背散射电子产率与原子序数密切相关，原子序数高的元素原子结构复杂，入 射电子受到散射变成背散射电子的机会多。即背散射电子产率η 射电子受到散射变成背散射电子的机会多。即背散射电子产率η随着原子序 的增加而上升。 数Z的增加而上升。
金相显微镜图像
扫描电镜图像
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在扫描电镜中，可以通过改变工作距离WD和物镜光阑大小来改善景深。根据 在扫描电镜中，可以通过改变工作距离WD和物镜光阑大小来改善景深。 WD和物镜光阑大小来改善景深 景深计算公式D=0.2/(α*M）可知，景深与孔径角大小成负相关。 景深计算公式D=0.2/(α*M）可知，景深与孔径角大小成负相关。 D=0.2/(α*M 如下图所示，当工作距离WD增大时，孔径角变小，景深会变差；当物镜光阑 如下图所示，当工作距离WD增大时，孔径角变小，景深会变差； WD增大时 孔径变小时，孔径角变小，景深会变差。 孔径变小时，孔径角变小，景深会变差。
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物镜光阑
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俄歇电子 二次电子 背散射电子
阴极荧光
特征X射线 连续X射线 X射线荧光
各种不同能量光子产生范围
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1.2 扫描电镜的两大突出特点
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与普通光学显微镜相比，扫描电镜最大的特点是分辨率高。 与普通光学显微镜相比，扫描电镜最大的特点是分辨率高。光学透镜分辨率 /nsin 当利用可见光成像时, =70-75° 空气n=1.5 n=1.5， Δr0=0.61 λ/nsin α 。当利用可见光成像时,α=70-75°，空气n=1.5，波 =390nm-760nm，分辨率Δr0≈200nm，这就是光学显微镜的分辨率极限。 长λ=390nm-760nm，分辨率Δr0≈200nm，这就是光学显微镜的分辨率极限。
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沉金样品
水金样品
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沉金露铜
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金面断裂
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孔口余胶
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P含量面分布
沉金板金面
面扫能谱结果
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技术中心技术报告会讲义 3. 扫描电镜与能谱仪样品制备方法
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扫描电镜能够获得广泛应用得益于样品制备简单。电镜常规观察， 扫描电镜能够获得广泛应用得益于样品制备简单。电镜常规观察，样品 要具备以下条件： 要具备以下条件： 导电性能好，避免荷电效应。 ①导电性能好，避免荷电效应。 热稳定性好，防止热损伤和热分解。 ②热稳定性好，防止热损伤和热分解。 ③样品为均质材料、不含水、无污染。 样品为均质材料、不含水、无污染。
①二次电子像的形貌衬度
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二次电子主要来自于表面＜10nm的浅层区域，它的强度与样品微区的形貌相关， 二次电子主要来自于表面＜10nm的浅层区域，它的强度与样品微区的形貌相关， 的浅层区域 而与样品的原子序数没有明显的依赖关系。在扫描电镜中，二次电子产率δ 而与样品的原子序数没有明显的依赖关系。在扫描电镜中，二次电子产率δ随 微区表面倾斜程度而变化，即二次电子产率δ随表面倾角α的增大而上升。 微区表面倾斜程度而变化，即二次电子产率δ随表面倾角α的增大而上升。
焊盘污染
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表面合金化
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扫描电镜与能谱仪应用举例
IMC层观察 ⑴IMC层观察
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IMC的测试方法：制作切片，使用混有HCl和 酒精溶液微蚀2 IMC的测试方法：制作切片，使用混有HCl和FeCl3 酒精溶液微蚀2-5秒，利 的测试方法 HCl 用扫描电镜观察焊球的纵切面。 用扫描电镜观察焊球的纵切面。
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技术中心技术报告会讲义 X射线能谱仪 2. X射线能谱仪
右图是X射线能谱仪的主要构成部分，此外还 右图是X射线能谱仪的主要构成部分， 与计算机相连，处理测试结果。 与计算机相连，处理测试结果。
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X射线能谱仪的工作原理 2.1 X射线能谱仪的工作原理
镍面形貌
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镍腐蚀形貌
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技术中心技术报告会讲义 扫描电镜与能谱仪测试分析案例
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水金板可焊性不良
无铅喷锡板可焊性 不良
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Байду номын сангаас
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交流与讨论
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