I LED, o diodi che emettono luce sono diventati onnipresenti nelle moderne applicazioni di illuminazione a causa della loro efficienza energetica, di una lunga durata e dimensioni compatte. Tuttavia, come qualsiasi componente elettronico, i LED non sono immuni al fallimento. Comprendere le cause della radice del fallimento a LED è cruciale per produttori, progettisti e utenti finali per migliorare l'affidabilità e le prestazioni del prodotto. Come fornitore di analisi di fallimento LED leader, impieghiamo una varietà di metodi di analisi microscopica per diagnosticare e risolvere i problemi di fallimento dei LED. In questo post sul blog, esploreremo alcuni dei metodi di analisi microscopica più comuni utilizzati nell'analisi del fallimento a LED.
Microscopia elettronica a scansione (SEM)
La microscopia elettronica a scansione (SEM) è una potente tecnica di imaging che utilizza un raggio focalizzato di elettroni per scansionare la superficie di un campione. SEM fornisce immagini ad alta risoluzione della topografia superficiale del campione, permettendoci di identificare difetti fisici come crepe, vuoti e delaminazione. Nell'analisi del fallimento a LED, SEM viene spesso utilizzato per esaminare il chip, il pacchetto e le interconnessioni a LED per segni di danno o degrado.
Uno dei vantaggi chiave di SEM è la sua capacità di fornire informazioni dettagliate sulla dimensione, la forma e la distribuzione dei difetti. Analizzando le immagini SEM, possiamo determinare la posizione e l'estensione del danno, il che può aiutarci a identificare la causa principale del fallimento. Ad esempio, se osserviamo le fessure nel chip a LED, possiamo indagare se le crepe sono state causate da stress termico, sollecitazione meccanica o difetti di produzione.
Oltre all'imaging, SEM può essere utilizzato anche per l'analisi elementare. Usando un rilevatore di spettroscopia a raggi X (EDS) dispersive a dispersione di energia, possiamo identificare la composizione chimica del campione. Queste informazioni possono essere utili per determinare la presenza di contaminanti o impurità che potrebbero aver contribuito al fallimento a LED. Ad esempio, se rileviamo livelli elevati di un particolare elemento nel chip a LED, possiamo studiare se l'elemento è stato introdotto durante il processo di produzione o come risultato dell'esposizione ambientale.
Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)
La microscopia elettronica a trasmissione (TEM) è un'altra potente tecnica di imaging che utilizza un raggio di elettroni per trasmettere attraverso un campione sottile. TEM fornisce immagini ad alta risoluzione della struttura interna del campione, permettendoci di esaminare la struttura cristallina, i difetti e le interfacce a livello atomico. Nell'analisi del fallimento a LED, TEM viene spesso utilizzato per studiare la qualità dei materiali a semiconduttore e l'integrità delle interfacce tra i diversi livelli.
Uno dei vantaggi chiave di TEM è la sua capacità di fornire informazioni dettagliate sulla struttura cristallina e sui difetti nei materiali a semiconduttore. Analizzando le immagini TEM, possiamo determinare la presenza di dislocazioni, guasti di impilamento e altri difetti di cristallo che potrebbero aver influito sulle prestazioni del LED. Ad esempio, se osserviamo un'alta densità di dislocazioni nel chip a LED, possiamo studiare se le dislocazioni sono state causate da stress termico, stress meccanico o difetti di produzione.
Oltre all'imaging, TEM può essere utilizzato anche per l'analisi della diffrazione. Usando un modello di diffrazione di area selezionata (SAD), possiamo determinare l'orientamento del cristallo e i parametri reticolari del campione. Queste informazioni possono essere utili per comprendere il meccanismo di crescita dei materiali semiconduttori e la qualità delle interfacce tra i diversi strati. Ad esempio, se osserviamo un mistorientamento tra due strati nel chip a LED, possiamo indagare se il misorientamento è stato causato da disallineamenti reticolari o difetti di produzione.
Focused Ion Beam (FIB)
Focused Ion Beam (FIB) è una tecnica che utilizza un raggio focalizzato di ioni per mulini e immagine un campione. FIB può essere utilizzato per preparare le sezioni trasversali del campione per ulteriori analisi, come SEM o TEM. Nell'analisi del fallimento a LED, FIB viene spesso utilizzato per preparare le sezioni trasversali del chip, il pacchetto e le interconnessioni a LED per esaminare la struttura e le interfacce interne.
Uno dei vantaggi chiave di FIB è la sua capacità di fornire fresatura precisa e controllata del campione. Utilizzando un sistema FIB, possiamo macinare una sezione trasversale del campione con un alto grado di precisione, permettendoci di esaminare la struttura interna e le interfacce in una posizione specifica. Ad esempio, se sospettiamo che si sia verificato un fallimento in una particolare interfaccia nel chip a LED, possiamo usare FIB per preparare una sezione trasversale dell'interfaccia per ulteriori analisi.
Oltre alla fresatura, FIB può essere utilizzato anche per l'imaging. Usando un rilevatore di elettroni secondari, possiamo ottenere immagini ad alta risoluzione della superficie fresata. Queste informazioni possono essere utili per determinare la posizione e l'estensione del danno, nonché la qualità delle interfacce tra i diversi livelli. Ad esempio, se osserviamo una delaminazione a un'interfaccia nel chip a LED, possiamo usare FIB per preparare una sezione trasversale della delaminazione per ulteriori analisi.
Microscopia confocale a scansione laser (LSCM)
La microscopia confocale a scansione laser (LSCM) è una tecnica di imaging non distruttiva che utilizza un raggio laser per scansionare la superficie di un campione. LSCM fornisce immagini ad alta risoluzione della topografia superficiale del campione, permettendoci di identificare difetti fisici come graffi, fosse e dossi. Nell'analisi del fallimento a LED, LSCM viene spesso utilizzato per esaminare la superficie del chip a LED, il pacchetto e le lenti per segni di danno o degrado.
Uno dei vantaggi chiave di LSCM è la sua capacità di fornire immagini tridimensionali della superficie del campione. Usando un microscopio confocale, possiamo ottenere una serie di immagini a diverse profondità, che possono essere ricostruite per formare un'immagine tridimensionale del campione. Queste informazioni possono essere utili per determinare la forma e le dimensioni dei difetti, nonché la profondità del danno. Ad esempio, se osserviamo un graffio sulla superficie del chip a LED, possiamo usare LSCM per misurare la profondità e la larghezza del graffio, il che può aiutarci a determinare la gravità del danno.
Oltre all'imaging, LSCM può essere utilizzato anche per l'imaging a fluorescenza. Usando un colorante o un marcatore fluorescente, possiamo etichettare molecole o strutture specifiche nel campione, che possono essere rilevate dal microscopio confocale. Queste informazioni possono essere utili nello studio della distribuzione e della localizzazione di molecole o strutture specifiche nel campione. Ad esempio, se vogliamo studiare la distribuzione di una particolare proteina nel chip a LED, possiamo usare un anticorpo fluorescente per etichettare la proteina, che può essere rilevata dal microscopio confocale.
Microscopia a forza atomica (AFM)
La microscopia a forza atomica (AFM) è una tecnica di imaging non distruttiva che utilizza una sonda affilata per scansionare la superficie di un campione. AFM fornisce immagini ad alta risoluzione della topografia superficiale del campione, permettendoci di identificare difetti fisici come rugosità, passaggi e terrazze. Nell'analisi del fallimento a LED, AFM viene spesso utilizzato per esaminare la superficie del chip LED, del pacchetto ed elettrodi per segni di danno o degrado.
Uno dei vantaggi chiave di AFM è la sua capacità di fornire immagini ad alta risoluzione della superficie del campione su scala nanometrica. Usando un sistema AFM, possiamo ottenere immagini con una risoluzione di alcuni nanometri, che possono permetterci di rilevare difetti molto piccoli o cambiamenti nella topografia della superficie. Ad esempio, se osserviamo un piccolo urto sulla superficie del chip a LED, possiamo usare AFM per misurare l'altezza e la larghezza del bump, che può aiutarci a determinare la causa del bump.
Oltre all'imaging, AFM può essere utilizzato anche per la spettroscopia di forza. Misurando la forza tra la sonda e il campione, possiamo ottenere informazioni sulle proprietà meccaniche del campione, come rigidità, elasticità e adesione. Queste informazioni possono essere utili nello studio del comportamento del chip a LED in condizioni diverse, come lo stress termico o lo stress meccanico. Ad esempio, se vogliamo studiare l'adesione tra il chip LED e il pacchetto, possiamo usare AFM per misurare la forza necessaria per separare i due componenti.
Conclusione
In conclusione, i metodi di analisi microscopica svolgono un ruolo cruciale nell'analisi del fallimento LED. Usando una combinazione di SEM, TEM, FIB, LSCM e AFM, possiamo ottenere informazioni dettagliate sulle proprietà fisiche e chimiche del chip, del pacchetto e delle interconnessi LED. Queste informazioni possono aiutarci a identificare la causa principale del fallimento, che può portare a una migliore affidabilità e prestazioni del prodotto.
Come principale fornitore di analisi di fallimento a LED, abbiamo una vasta esperienza nell'uso di questi metodi di analisi microscopica per diagnosticare e risolvere i problemi di fallimento dei LED. Offriamo anche una serie di altri servizi, comeAnalisi del fallimento dei chip a semiconduttore,Screening di componenti elettronici, EValutazione della qualità del processo a livello di scheda PCB. Se si riscontrano problemi di fallimento a LED o hai bisogno di aiuto per l'analisi del fallimento a LED, ti preghiamo di contattarci per discutere le tue esigenze. Non vediamo l'ora di lavorare con te per migliorare l'affidabilità e le prestazioni dei prodotti a LED.
Riferimenti
- Goldstein, JI, Newbury, De, Echlin, P., Joy, DC, Fiori, C., & Lifshin, E. (2003). Microscopia elettronica a scansione e microanalisi a raggi X. Springer Science & Business Media.
- Williams, DB e Carter, CB (2009). Microscopia elettronica a trasmissione: un libro di testo per la scienza dei materiali. Springer Science & Business Media.
- Reimer, L. (1998). Microscopia elettronica a scansione: fisica della formazione di immagini e microanalisi. Springer Science & Business Media.
- Pawley, JB (2006). Manuale di microscopia confocale biologica. Springer Science & Business Media.
- Meyer, E., Hug, HJ e Howald, L. (2004). Microscopia alla sonda di scansione: il laboratorio su una punta. Springer Science & Business Media.