欠陥の分析における走査型電子顕微鏡 (SEM) の使用
走査型電子顕微鏡の略称はScanning Electron Microscope、略してSEMです。細かく集束した電子線を試料表面に照射し、電子と試料との相互作用によって発生する二次電子や反射電子などにより、試料の表面や破壊形態を観察・解析します。
故障解析において、SEM には幅広い応用シナリオがあり、故障解析モードの決定や故障原因の特定に重要な役割を果たします。
故障解析における SEM の主な応用シナリオは次のとおりです。
Q: 故障解析とは何ですか?
A: いわゆる故障解析は、情報収集、目視検査、および電気的性能テストを通じて故障現象に基づいて、故障箇所と考えられる故障モード、つまり故障の局所性を特定します。
次に、一連の分析手法を採用して、根本原因分析と故障モードの根本原因検証を実施します。
最後に、分析プロセスで得られたテストデータに基づいて、分析レポートを作成し、改善提案を提案します。
実践的な分析と応用事例
1. 金属間化合物IMCの観察と測定
溶接は、接合面に生成される合金層、つまり IMC 層に依存して、必要な接続強度を実現します。拡散によって形成される IMC はさまざまな成長形態を持ち、接合部の物理的および化学的特性、特に機械的耐性と耐食性に対して独特の影響を与えます。さらに、IMC が厚すぎても薄すぎても、溶接の強度に影響を与える可能性があります。
2. リン富化層の観察・計測
化学ニッケル金 (ENIG) で処理された後、Ni が合金化に関与して、リンが豊富な層を形成した後、はんだパッドは合金層の端に過剰なリンを蓄積します。豊富なリン層が十分に厚いと、はんだ接合の信頼性が大幅に低下します。
3. 金属破壊解析
破壊の原因、破壊特性、破壊モード、破壊機構、破壊靱性、破壊過程での応力状態、亀裂の進展速度など、破面の形態を通じて破壊の基本的な問題を解析します。破壊解析は、金属コンポーネントの故障解析の重要な手段となっています。
4. ニッケル腐食（黒メッキ）現象の観察
破面からは腐食亀裂（マッドクラック）が観察され、金剥離後のニッケル層表面には黒点や亀裂が多数存在することから、ニッケル腐食が発生していることがわかります。ニッケル層断面の形態を観察すると、連続的なニッケル腐食が観察され、はんだ付け性の悪い板にニッケル腐食現象が存在し、ニッケル腐食部分でIMCが異常成長して溶接性が低下していることが確認されました。
