扫描电镜和氩离子抛光仪在电子器件失效分析中的应用案例
扫描电镜和氩离子抛光仪在电子器件失效分析中的应用案例
电子器件失效的原因千千万，其中引线框架表面的氧化状态，对器件的焊接有直接的影响。铜基框架表面接触氧气和水气，极容易被氧化，对后期器件焊接或者打线会产生负面的影响，所以需要关注框架铜表面的状态，借助扫描电镜（sem）和能谱（eds）抽检以保证品质极其重要。
在进行电子器件失效分析时，首先观察失效件表面的微观形貌，飞纳台式扫描电镜集成有背散射（bsd，明暗衬度明显的成分像）和二次电子（sed，立体形貌像）两种成像模式，两种模式各有特点，可以呈现不同的细节信息。
经过一次回流焊后铜框架表面氧化和其他挥份污染，变为暗红色，焊接性能大大降低。飞纳扫描电镜可以设置同时采集 bsd 成分像和 sed 形貌像信号，可以提供 mix（50%bsd + 50%sed，比例可以自选）模式，同时结合两者优点，形貌和成分兼顾。通过 mix 模式图，可以清晰看到高温之后框架上表面暗红色部位的形貌，推测为铜氧化“镀层”，经过测量厚度约为 273nm，结合扫描电镜的能谱 eds 成分信息分析，主要为铜、氧、碳及其他少量元素。
在对焊接部位的焊接情况进行分析时，需要观测该部位剖面的合金相分布情况，此时需要用到截面切削的制样设备--氩离子抛光仪，进行无应力样品切削制备后，使用扫描电镜进一步分析焊接情况。
飞纳扫描电镜提供的 mix 模式兼顾 bsd & sed 形貌和成分，氩离子抛光仪切削后的焊锡截面内可以看到气孔（~1微米）和近铜界面的合金相。
mix 模式离子抛光前后对比
进一步结合 eds 能谱面扫分析可知：银-锡膏和铜面结合，界面有铜-锡为主合金化晶粒生长，铜引脚有镀镍层，并在内部发现有大量的铁富集相夹杂，近铜界面发现有气孔存在。
焊锡截面 eds 能谱面扫结果
电子元器件的失效原因有很多，本次分享的案例中主要关注引线框架表面的氧化状态。本案例中使用氩离子抛光仪的制样方法，搭配飞纳扫描电镜（sem-eds），结合扫描电镜的背散射电子像、二次电子像、mix 模式像以及能谱元素分析结果，清晰观测了失效位置的形貌、相组成，并结合元素组成成分综合分析了元器件失效的情况。
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