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【金鉴出品】LED支架镀层结构观察:手工磨样、氩离子抛光、FIB三种方法大PK发布时间:2019-04-29


由于切片分析可以获取到丰富的样品内部微观结构信息,因此被金鉴实验室广泛应用于LED支架结构观察。例如:支架镀层的厚度与均匀度,镀层内部质量、镀层晶体结构和形貌、基材的材质与质量,无一不关乎到LED使用寿命。切片分析设备也由传统的金相机械抛光, 丰富到氩离子抛光及FIB。在本文,金鉴实验室介绍三种制样方式如下:


   1.手工机械研磨样虽价格便宜可观察区域面积大,但由于其受到硬度、延展性等材料性能的影响,做出来的截面常常有变形、磨痕、脱落、褶皱、热损伤等特性,产生假象,严重影响分析准确度,对厚度测量,截面观察带来困难。


   2.氩离子抛光制样是利用高压电场使氩气电离产生离子态,产生的氩离子在加速电压的作用下,高速轰击样品表面,对样品进行逐层剥蚀而达到抛光的效果。可进行截面制备与平面抛光,价格稍高,但样品表面光滑无损伤,加工精度高,界面清晰,镀层尺寸测量准确,还原材料内部的真实结构,金鉴实验室用于制备EBSD、CL、EBIC或其它分析制样。


3.聚焦离子束技术(FIB)是利用电透镜将镓离子束聚焦成非常小尺寸的离子束轰击材料表面,实现材料的剥离、沉积、注入、切割和改性,配合扫描电镜(SEM)等高倍数电子显微镜实时观察,成为了纳米级分析、制造的主要方法。价格昂贵,加工区域小,但避免了金属延展、碎屑填充、厚度偏差大的弊端,高分辨率的电镜下,镀层晶格形貌、内部缺陷一览无遗。


  支架镀银层切片分析,支架镀层厚度测量,金相制样,氩离子抛光,聚焦离子束(FIB)  


案例分析1:

某器件厂因产品问题被投诉,故怀疑其支架供应商产品有缺陷,委托金鉴实验室分析其支架镀层结构及厚度。金鉴工程师取样品支架,分别进行金相磨抛、氩离子抛光与FIB切割制样。


支架镀银层切片分析,支架镀层厚度测量,金相制样,氩离子抛光,聚焦离子束(FIB) 

 氩离子抛光制样

 FIB切割制样


1.金相制样导致镀银层损伤、镀银层延展或遮挡镀镍层、厚度测量偏差大,研磨碎屑,影响判断,对支架制造工艺改善带来困难。

2.氩离子抛光制样镀银层表面光滑平整,尺寸测量准确,但需要配合高分辨率电镜来观察内部结构。对客户来说,支出变多。

3.金鉴实验室FIB制样犹如一把锋利的水果刀快速准确的切开苹果得到清晰完整截面!截面清晰,界限明显,结构分明。可明显看出镀层晶格质量与均匀度。


支架镀层截面分析


支架镀层截面分析


金鉴实验室在场发射扫描电镜下观察支架镀层截面形貌,镀层界限明显、结构及晶格形貌清晰,尺寸测量准确此款支架在常规镀镍层上方镀铜,普通制样方法极其容易忽略此层结构,轻则造成判断失误,重则造成责任纠纷,经济损失!



案例分析2:

某支架厂委托金鉴实验室分析其支架镀层结构及厚度,并查找镀层缺陷。金鉴工程师取样品支架,分别进行金相磨抛、氩离子抛光与FIB切割制样。


金相研磨制样


氩离子抛光制样


FIB切割制样


1.金相制样导致镀银层延展、并无法区分镀镍层及其界限。

2.氩离子抛光制样镀银层表面光滑平整,尺寸测量准确,但无法看清内部缺陷。

3.金鉴实验室FIB制样不仅界面清晰,加之场发射电镜的高分辨率,高度还原支架截面的原本形貌,快速找到内部缺陷,配备能谱仪,即使是纳米级别的镀层,依然可以准确辨别及测量!


支架镀层截面分析


金鉴实验室场发射扫描电镜下观察支架镀层截面形貌。此款支架在镀铜层下方镀有约30纳米的镍层,在FIB-SEM下依然清晰可测!内部结构、基材或镀层的晶体形貌、镀层缺陷清晰明了,给客户和供应商解决争论焦点,减少复测次数与支出。


对FIB切片分析看支架镀层内部结构,建议是使用过的和未使用过的支架都要做,这样才晶体形貌的变化,分析出失效机理,否则很难分析并下结论。


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