観察装置選択のご参考となるよう、金属顕微鏡・W-SEM・FE-SEMの見え方の違いをご紹介します。
チップ抵抗器の断面観察 金属顕微鏡 vs W-SEM 観察像の比較
金属顕微鏡には、落射光・散乱光・透過光・偏光などを用いた観察モードがありますが、中でもLED等の光源をレンズの同軸上に反射させることで得られる落射像は、金属類を観察するのに適したモードです。はんだクラックの観察では、主に落射像を用いて観察しますが、部品全体を見渡せるように低倍率で観察しますと、落射光が当たらない部位が影になってしまい、観察しづらい部位が出来てくることがあります。例えば、下図(*1)のように、チップ抵抗器の硬い基材と、柔らかいはんだ材料の間で、高低差が生じている場合です。確認したくても影になり観察しづらい部位は、下図(*2)のように一部を高倍率で観察することで解消できますが、他にも、低倍率のまま、観察しづらい部位も観察しやすくなる方法があります。金属顕微鏡の替わりにSEMで観察する方法です。SEM観察なら焦点深度が深いため低倍率でも平坦度の高い画像が得られます (*3)。
銅配線部の断面観察 W-SEM vs FE-SEM 観察像の比較
銅の結晶粒界面を詳細に観察することは、銅配線や接続部・バレルなどで発生したクラックの要因究明にも役立ちます。例えば、熱ストレスを受けた試料では粒界面に沿った破壊モードがよく観察されますし、機械的ストレスを受けた試料では粒内を横切って進展するクラックが見られることが多いようです。
銅の結晶粒のような微小粒子を観察するには、研磨の段階で硬度や延性を考慮した工程も必要になりますが、1万倍以上の高倍率でも鮮明に観察できるFE-SEM装置も必須です。
金属顕微鏡像(最高倍率x1k)
W-SEM像(最高倍率x10k)
FE-SEM像(最高倍率x100k)