半導体 | 株式会社アイテス

パワーサイクル試験による接合部の信頼性評価と故障解析

fujiko3_staff — Wed, 20 May 2026 02:54:30 +0000

パワーサイクル試験から故障解析までの一貫した解析をする事で、パワー半導体の各部材の接合信頼性を評価すると共に、不良部で実際にどのような異常が起こっているかを確認する事ができます。

パワーサイクル試験

シーメンス製（メンター製）のパワーサイクル試験装置を使用した、パワーサイクル試験の受託

を行っています。試験に必要な各種治具の作製から対応する事も可能です。

PWT2400A[シーメンス（メンター）]装置概要

・加熱用電源 600A ×4台を装備

・ゲート用電源 -10V～20V×16台を装備

・最大 16ch のデバイスを同時に試験

・JESD51-14に準拠した測定法によるTj測定

・試験中に自動で過渡熱抵抗測定の実施

・TOパッケージ用の治具を標準で装備

・水冷式のモジュールにも対応

不良箇所特定～FIB-SEMによる故障箇所の観察

EMS/OBIRCH解析による不良箇所特定　

パワーサイクル試験で発生したリーク箇所を特定するため、EMS解析を実施致しました。結果、ソースボンディングと思われる範囲でパターン不良が認められ、その中で複数箇所の発光が認められました。

FIB-SEMによる故障箇所の観察

リーク箇所の内1箇所に対し、独自の位置出し技術を駆使する事で、ピンポイントで不良箇所の断面を観察しました。

断面の広い範囲でボンディング界面に剥離とバリアメタルの変質が認められ、発光箇所では空洞やTiNの移動が認められます。

AlとSiCが接する事で、接合及び界面状態が変化し、リークが発生している可能性が疑われます。

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ワイヤボンディングの形状観察

fujiko3_staff — Mon, 20 Apr 2026 00:00:57 +0000

ワイヤボンディングは半導体チップ上の電極とパッケージ端子を金属ワイヤで接続する工法のことで、大きく分けてボールボンディング方式とウェッジボンディング方式が存在します。

本資料ではボールボンディング方式による接合部の形状観察例をご紹介致します。

SOP(Small Outline Package)パッケージのワイヤボンディング

1stボンディングにボールボンディングが見られ、2ndボンディングにワイヤを押し潰して接合した形状が確認されました。

LEDセグメント表示機のワイヤボンディング

複数のLEDが連続したワイヤボンディングにより順次接続されています。

表面実装型LEDのワイヤボンディング

2ndボンドで通常のステッチボンディングとは異なる形状が見られました。

おそらくセキュリティボンドと呼ばれるもので、2ndボンドの上にボールを打つことで、2ndボンドの接続を補強していると思われます。

掲載した試料は機械研磨により断面を作成しましたが、観察目的や試料の組成、構造により適切な処理方法があり、アイテスでは蓄積されたノウハウにより加工、前処理、観察手法や組み合わせを検討、ご提案致します。ご相談等、お気軽にお問い合わせ下さい。

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SiCにおけるPL発光箇所のTEM観察

fujiko3_staff — Mon, 13 Apr 2026 01:09:18 +0000

SiC基板中に存在する基底面転位(BPD)は、順バイアス時に欠陥を拡大させ、デバイス特性を劣化させることで知られています。今回、微小なBPDをPL(フォトルミネッセンス)にて特定し、発光部をTEMにて観察しました。

装置概要

PL(フォトルミネッセンス)

使用装置：
自社製PLイメージング装置励起光：超高圧水銀ランプUV光源 (285～350nm)

捉えたい欠陥の種類によって観察波長を選択できます

TEM(透過型電子顕微鏡)

使用装置：
JEOL JEM-4000FX
加速電圧：400kV

高電圧で加速された電子線を試料に照射し、透過してきた電子を結像させ拡大像を得ます。

独自の位置出し技術を駆使する事で、光学像では認識できない極微小なものでも、高い確率SEM,TEMで可視化する事が可能となります。

SiC基板を用いたPL～TEM観察事例

PL(フォトルミネッセンス)

サンプル：SiC Wafer片(10×5mm角、エピ11um/Buffer0.5um) UV照射や通電は未実施。

観察波長700nm以上にてPL観察を実施しました。

x5レンズPL連結像

x10レンズPL像

約x100レンズPL像

PL観察によって

[0-110]から　

[11-20]へ途中で転換するBPDが確認されました。

TEM(透過型電子顕微鏡)

PL発光像左端部を断面TEM、転換部の平面TEMを実施しました。

TEM観察にて、PL発光像では捉えきれない深さ方向の情報や欠陥の詳細な変位などの情報が得られます。

PLによる欠陥箇所特定・全体像把握から、TEMによる欠陥部の詳細な観察が可能です。

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信頼性試験によるスペック確認と故障解析

fujiko3_staff — Wed, 09 Jul 2025 07:06:06 +0000

信頼性試験から、故障解析までの一貫した解析をする事で、サンプルが規格を満たしているか確認すると共に、Failしたサンプルの不良箇所の特定及び観察をする事が可能となります。

信頼性試験による半導体素子のスペック確認

試験機：ESD・ラッチアップテスター

M7000/東京電子交易製

対象サンプル：SiC MOSFET PKG

印加規格：HBM（100pF/1.5kΩ）

GS間で1uA/11Vのリークが発生

ESD試験でサンプルが本来の規格を満たしているか確認したところ、ゲート-ソース間でリークが確認されました。

・サービス内容

HBM試験（C=100pF, R=1.5kΩ）+5～±4500V

MM試験（C=200pF, R=0Ω）+5～2000V

512ピンまでのICモジュール、電子部品等様々な製品に対して、国内外の主要規格に対応した試験を提供しております。

不良箇所特定～TEMによる故障箇所の観察

EMS/OBIRCH解析による不良箇所特定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

ESD試験により発生したリーク箇所を特定するため、EMS/OBIRCH解析を実施致しました。この解析により、半導体の不良箇所をサブミクロンレベルで特定する事が可能です。また、独自の前処理加工技術により様々な状態のサンプルに対して解析を実施できます。

TEMによる故障箇所の観察

使用装置：

JEOL JEM-4000FX

加速電圧：400kV

特定したリーク箇所に対し、独自の位置出し技術を駆使する事で、光学像では認識できない極微小な不良でも、高い確率でSEM, TEMで可視化する事が可能となります。

お客様のご要望、目的に応じた試験や解析をご提案, 実施し、原因究明～問題解決までのお手伝いを致します。

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Talos F200E導入のお知らせ

fujiko3_staff — Wed, 11 Jun 2025 08:01:11 +0000

最先端の透過型電子顕微鏡システム FEI製Talos F200Eを導入します。従来機と比べTEM・STEMの分解能が向上し、4本の検出器でEDS分析が可能になるなど性能が大幅に強化されます。

ドリフト補正フレーム積算（DCFI）による観察とEDS Super-Xシステムによる分析の事例を紹介します。

2025年12月サービス開始しました！

フルデジタル分析電子顕微鏡システム Talos F200Eの紹介

仕様

超高輝度冷陰極電界放出電子銃(X-CFEG)

輝度 2.4×109A/cm2 srad(＠200kV)

加速電圧

200kV、80kV

TEMインフォメーションリミット

≦0.11nm

STEM分解能

≦0.14nm

ドリフト補正フレーム積算(DCFI)

ドリフト補正をしながら複数のフレームを積算

EDS　Super-Xシステム

4本の検出器(SDD)を搭載、検出面積30mm2/本

エネルギー分解能

≤ 136eV : Mn-Kα、10kcps( アウトプット )

ドリフト補正フレーム積算(DCFI)：TEM-BF像観察事例

EDS Super-Xシステム：EDSマッピングおよびライン分析事例

マッピング分析では、Super-Xを用いてわずか5分間で取得したデータが、従来のシングル検出器で20分間取得した結果以上の鮮明さで、狭い領域のAlを検出できました（赤矢印箇所）。

HAADF像に示した黄色の位置でライン分析を行うことで、狭いAl領域を鮮明に可視化できました（赤矢印箇所）。
また、Super-Xではマッピングデータ上の任意の位置にラインを引くことで、その箇所のスペクトルを簡単に確認できます。

Talos F200Eを用いて、高スループットで高精度かつ定量的な特性評価結果を提供します。

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パワーデバイス故障箇所・Slice＆View 三次元再構築

fujiko3_staff — Thu, 31 Oct 2024 06:53:40 +0000

電力変換素子として広く活用されているパワーデバイスのEOSによる故障箇所をOBIRCH解析で特定した後、FIB-SEMのSlice＆View機能を用いて故障箇所の三次元像を再構築する事により、破壊された構造の全貌を観察してみました。

Slice＆Viewと三次元再構築について

新規導入したFIB-SEM装置
Helios5UC(FEI製)のSlice＆View機能(自動でFIB加工とSEM観察を交互に行う)を用いて、構造物の連続SEM画像を取得することができます。
ここで得られた像を三次元構築ソフト（Avizo）で、SEM画像間のパターンの位置ズレを補正し立体的に可視化できます。

OBIRCHにより特定した故障箇所の連続SEM観察と三次元再構築　

サンプル：Si MOSFET (PKG)
不良モード：GD間EOS破壊
上記サンプルに対し、OBIRCH解析で特定した不良箇所を含むように、Si裏面側から連続SEM像の取得を行いました。

Helios5UC Slice＆View条件
・撮影間隔：50nm・撮影枚数：130枚

弊社では基板裏面側からピンポイントで故障箇所に対して断面出しをする位置特定技術がございます。それとSlice＆View機能を組み合わせることで不良状態を保持して異常部前後の情報を含めた連続SEM画像を取得することができます。

右図はOBIRCH信号近傍の連続SEM画像をAvizoにて3次元再構築した像です。下図は正面(青)、上面(緑)、側面(赤) におけるSEM像を示しています。故障箇所では、トレンチやメタルの溶融破壊が確認でき、側面からは奥行き方向での形状異常の様子が観察することができます。

一方向からの観察では分からない異常の全貌を確認することが出来ます。

アイテスでは不良を保持した状態で、異常部全体の情報を逃さず取得することが可能です。

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ディスクリート半導体(ダイオード)のIOL試験

fujiko3_staff — Mon, 05 Aug 2024 01:00:20 +0000

小型のディスクリート半導体（ダイオード）を対象とした IOL試験（Intermittent Operational Life Test）やパワーサイクル試験（空冷）が求められています。これらの試験に対応いたします。

試験概要

常温環境下て通電ON/OFFを繰り返し行い、通電時のデバイス自身の発熱により温度変化によるストレスをデバイスに加えます。通電OFF時（冷却時）はファンによる強制冷却も行います。

試験規格としては主に以下の規格にて規定されています。

・MIL-STD570　METHOD 1036、1037

・AEC-Q101 Rev.E Intermittent Operational Life（Ta 25℃、 ΔTj 100℃以上）

・ED-4701/600　試験方法601（参考 ΔTj 100℃、ON 2～5分、OFF 2～5分）

設備概要

上記規格のうちAEC-Q101においては、非常に多数のサンプル数で試験を行うよう求められています（77個/lot × 3lot ＝ 231個）。　　多数のサンプルを同時に試験を行うため、複数サンプルを1グループとし、グループごとに直列で接続し通電過熱を行います。

対象デバイスはダイオードとなります、MOSの場合はゲート-ソース間をショートしボディダイオードでの加熱が対応可能です。

試験設備

デバイス用ソケット（TO-247-4L仕様）

ソケットの

対応PKG

TO-220

TO-220-2L

TO-247

TO-247-2L

TO-247-4L

　　・・・等

試験データ例

試験実施前に代表サンプルを使用し、試験温度条件に到達するように調整を行います。

加熱時の電流/時間、冷却時のファン能力/稼働タイミングなどを調整することが可能です。

印加電力とPKG熱抵抗から Tjを推定し調整した場合のデータ

［調整条件］

　上昇温度　 125℃

　加熱時間　 5分

　冷却時間　 5分

　ファンの駆動時間　2分

前後の特性評価、観察なども対応

試験実施前後や中間にて、特性の測定や観察を行う事も可能です。

・各種静特性（パワーデバイスアナライザ他）、熱抵抗測定（パワーテスター）

・PKG内剥離観察（SAT）、外観観察（実態顕微鏡）、等

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機械研磨による半導体の観察例

fujiko3_staff — Fri, 05 Jul 2024 01:00:03 +0000

半導体の構造観察や不良解析における断面作製方法には、CPやFIB、機械研磨が挙げられますが
それぞれ一長一短あり、どの方法で作製するのか検討が必要です。近年ではCPやFIBが一般的になってきており技術を要する機械研磨は減りつつあるように感じます。しかし、まだまだ捨てたものではございません。下記に機械研磨による各種半導体の断面観察例をご紹介します。
（各手法のメリット、デメリットについては、販促資料「断面作製方法」を参照ください。）

半導体_Si

Siチップの観察例です。ほぼ平行に約1cm幅の断面が作製できており、広範囲での観察が可能です。
断面研磨の位置だし精度は約1µm～となります。

化合物半導体_GaN

GaN組成のLEDの観察例です。2素子あるLEDの両方が1断面で観察可能です。
Auワイヤ、Auパッドの結晶粒も明瞭で研磨ダメージの少ない仕上がりです。

化合物半導体_GaP

GaP組成のLEDの観察例です。ワイヤーボンディング部から素子下のAgペースト接続部はもちろんのこと、砲弾型LED全体を広範囲で観察することができます。

化合物半導体_GaAs

GaAs組成のLEDの観察例です。セラミックパッケージ内に複数個のLEDが実装されていますが、1断面で複数のLED観察が可能です。素子表層の拡散層も明瞭に観察されます。

機械研磨での断面作製はいかがでしょうか。メリット、デメリットはありますが、FIBやCPに劣らぬ断面作製が機械研磨でも可能です。アイテスでは長年、蓄積されたノウハウを元に、観察目的や試料の組成、構造に応じてより適切な処理方法をご提案致します。お困りごとなど御座いましたら下記までお気軽にお問い合わせ下さい。

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パワーデバイスの逆バイアス試験（最大2000V）

fujiko3_staff — Fri, 31 Mar 2023 06:45:54 +0000

パワーデバイスの酸化膜及び接合部評価の高温逆バイアス試験(HTRB)が最大2000Vまで印加可能です。リーク電流のモニタリングを行い､デバイスの劣化状況の推移が確認できます｡

特徴

・最大2000Vを印加してパワーデバイスの高温逆バイアス試験が可能です。

・高温及び高電圧通電によりデバイス劣化及び特性等の評価が可能です｡

・試験中のリーク電流のモニタリングにより､リアルタイムでデバイスの劣化状況が把握できます｡

・電源が独立しているために試験中に一つのデバイスが故障した場合でも他のデバイスに影響を及ぼしません。

・不良基準（電流値）の設定が可能で不良判定デバイスの電源を不良判定時に遮断することができます。

仕様･サービス内容

試験電圧：最大DC2000Vまで印加可能

印加電流：最大14mA

試験数量：最大8個（電源独立）

対応モジュール：TO-247､TO-220 等 (その他のパッケージは接続方法など要相談)

測定内容：リーク電流のモニタリング

温度範囲：最大 200℃ （高温高湿の場合 85℃ / 85％）

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FIB-SEM Helios 5 UC 導入のお知らせ

fujiko3_staff — Thu, 29 Sep 2022 08:21:54 +0000

パワーデバイスやIC、太陽電池や受発光素子といった半導体デバイスやMLCCなどの電子部品からソフトマテリアルといった多岐にわたる硬軟材料の断面観察・分析を高スループットで実現。

FIB-SEM複合装置概要

・垂直方向にSEMカラム、斜め方向にFIBカラムを搭載。

・FIB加工中の様子をSEMでリアルタイムに観察が可能。　　

・加工位置精度の向上。

装置仕様

・装置名：Helios 5 UC

(Thermo Fisher Scientific社)

・SEM分解能：0.7nm @ 1kV

0.6nm @ 2 – 15kV

・FIBイオン源：Ga+ (Tomahawk H)

・FIB分解能：2.5nm @ 30kV

・FIB電流：0.1pA – 100nA

・FIB加速電圧：0.5kV – 30kV

・ステージXY ：X 150mm Y 150mm

　　　　　　　 6inch Wafer可

　　　　　　　ピエゾ駆動

Helios 5 UCの主な特長

高速・大面積FIB加工

最大100nAの質の良いビームにより、大面積を高速加工。

低加速仕上げによるダメージ層低減

FIBを低加速で仕上げることによりダメージ層の少ない高品質の試料作製が可能。

Cryo-FIB加工

冷却によるダメージレス加工やソフトマテリアルの断面作製も実現。

3Dイメージング

自動でFIB加工とSEMを繰り返し3D再構築が可能。

TEM試料加工の完全自動化

FIB粗加工～TEM試料薄片化仕上げまでオートで実現。

短納期での結果ご提供も可能。

11月サービス開始予定!

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装置スペック

fujiko3_staff — Tue, 09 Aug 2022 07:14:04 +0000

YXLON製　マルチフォーカス　Cheetah EVO導入！

電子部品、樹脂部品、ゴム部品、金属部品など、様々な用途に活用できます。

装置外観と主なスペック

X線観察は非破壊検査の１手法であり、解析・分析を行う上ではじめに行う検査です。

実装基板、電子部品をはじめ、様々な部品、部材の初期観察に有効です。

またCT検査では、3次元的に構造を捉えることができるため、視覚的な判断が可能です。

本装置にはリフローシミュレータも搭載されているため、はんだ付け時のボイドの挙動などリアルタイムで観察することができ、リフローの条件出しやはんだの選定などに活用できます。

装置外観

＝主な装置スペック＝

・X線発生器：マルチフォーカス透過型

・管電圧：25－160kV

・管電流：0.01－1.0mA

・管電力：64W

・X線検出器：長寿命型　16bit FPD

・認識解像度：＜0.3μｍ

・幾何学倍率：2240倍

・最大検査エリア：460x410mm

・アングル観察：±65°

附属機能

・直交CT・斜めCT・リフローシミュレータ

a）直交CTステージ

b）斜めCTステージ

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CDM試験低湿度環境対応

fujiko3_staff — Mon, 28 Feb 2022 07:40:51 +0000

ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014(最新版 JS-002-2018)において、試験時のデバイス付近の相対湿度は 30％未満にすることを要求されています。

AEC規格においても2019年の改訂で ANSI/ESDA/JEDEC JS-002に準拠すると明記され、相対湿度 30％未満の低湿度環境の要求は、今後も高まってくると見込まれます。

CDM試験の主要規格の湿度要求

規格名

試験環境

ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2018

相対湿度30%未満

AEC – Q100-011 Rev-D

AEC – Q101-005 Rev-A

相対湿度30%未満

(JEDEC JS-002に準拠)

JEITA ED-4701/302A(試験方法305D)

周囲温度 25℃±5℃

仕様

湿度制御：ドライエア(露点温度-20℃)により湿度30％未満を実現

確認方法：サンプル設置近傍の２ヶ所に温湿度センサーを設置して温度・湿度を常時モニター

　　　相対湿度が30％未満となった時点で試験開始

試験装置： CDM SIMULATOR HED-C5002 (阪和電子工業株式会社)

CDM SIMULATOR HED-C5002

(阪和電子工業株式会社)

温度・湿度センサー(矢印の２ヶ所)

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ESD(HBM・MM)試験受託サービス

fujiko3_staff — Tue, 01 Feb 2022 07:32:45 +0000

半導体製品およびそれを含む電子部品の信頼性として重要なHuman Body ModelとMachine ModelのESDによる

破壊に対する耐性を評価するESD(HBM・MM)試験サービスを提供いたします。

特徴

・512ピンまでのICモジュール、半導体製品、サブシステム等の製品に対応いたします。

・512ピン以上の製品についても一部対応いたします。(要相談)

・ESDA/JEDEC、JEITA、AEC、IEC等の国内外の主要規格に対応した試験を実施いたします。

・お客様のご要望や目的に応じた試験をご提案、実施いたします。

・耐性に問題があった場合、故障解析/原因究明等の問題解決のお手伝いいたします。

装置概要評価内容

・HBM試験(C=100pF、R=1.5kΩ) ±5V～±4000V(Step:5V)

・MM試験(C=200pF、R=0Ω) ±5V～±2000V(Step:5V)

・単一/ステップアップ印加、ピンコンビネーション印加等の多様な

　印加条件に対応いたします。

・破壊判定方法：保護ダイオード特性評価、IiL/IiH特性評価、

　VoL/VoH特性評価、電源ピンの特性評価の4種類に対応いたします。

・ソケットや専用の変換基板等の手配から試験用DUTボード作製

　から試験まで対応いたします。　

保護ダイオード特性測定事例

試験装置

ESD・ラッチアップテスター(M7000-512EL)

東京電子交易製

試験ボード・印加ユニット

（赤ラベル：HBM、白ラベル：MM)

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ESD(CDM)試験受託サービス

fujiko3_staff — Tue, 01 Feb 2022 07:32:34 +0000

半導体製品およびそれを含む電子部品の信頼性として重要なデバイス帯電モデル(Charged Device Model)の

ESDによる破壊に対する耐性を評価するESD/CDM試験サービスを提供いたします。

特徴

・各種規格条件 JEDEC、JEITA(EIAJも可)、AECに対してユニット交換で対応いたします。

・直接チャージ法(Direct CDM)、電界誘導法(Field Induced CDM)の両方に対応いたします。

・AEC-Q100-011の直接チャージ法と電界誘導法にも対応いたします。

・ダイオード特性判定法、その他の特性評価による、破壊判定も対応可能です。(別装置を使用)

・印加ピンの接触確認機能により確実に印加します。

装置概要/試験状況例

・印加(充電)電圧：0～±4000V

・ステップ電圧：5V

・印加回数：1～99回

・ピン数：最大1024ピン

・印加ユニット：JEDEC、JEITA、EIAJ、AEC

・チャージ方法

　D-CDM(直接チャージ法)：JEITA、EIAJ、AEC

　FI-CDM(電界誘導法)：JEDEC、AEC　

HED-C5000 CDMテスター(阪和電子工業製)

CDM試験状況(JEDEC FI-CDM法)

ダイオード特性判定法による測定事例

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異物分析のための試料加工技術

analyze_staff2 — Fri, 24 Dec 2021 02:30:42 +0000

エレクトロニクス製品の歩留に大きな影響を与える異物は、いち早く分析することが要求されます。
アイテスは各種の試料加工技術を駆使して迅速な分析結果をご報告します。

多層膜中に埋もれた異物の掘り出し

表面層の切り取り概念図

切削ツールの刃先

マイクロ切削ツールの概要

マイクロ切削ツールは超音波振動を刃先に伝え顕微鏡下で、微細加工、切削を行います。

仕様概要

刃先の幅：50μm 又は100μm
切削可能深さ：2～300μm 程度
切削対象物：樹脂、ガラス、Siウェハ、金属等

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プラスチック成形品の歪、複屈折評価

fujiko3_staff — Fri, 29 Oct 2021 03:00:46 +0000

射出成形法によるプラスチック成形品は樹脂の溶融、金型への充填、冷却・保圧といった工程を経ていますが、
これらの条件が適切でない場合、内部に応力が残り（残留応力）、成形不良の原因となります。

二次元複屈折測定システムは、その応力の指標である複屈折位相差(歪)や流れ方向・応力方向(主軸方位)の視覚化が可能です。例として、ポリスチレン（PS）成形品を加熱条件で比較した複屈折評価をご紹介します。

装置原理（二次元複屈折測定システム）

複屈折を持つ透明体に光を当てると、その偏光状態が変化する性質がある。

左図の複屈折測定装置を使用することで、偏光情報を専用の偏光イメージセンサで視覚化することが可能となる。

本装置では523nm・543nm・575nmの波長を使用して、透明体を通過する前後の偏光状態を比較することで、複屈折を評価することができる。

評価サンプル

PS製シャーレ（射出成形法で製造）

未処理　　　　　90℃×2h

PS構造

射出成形法で成形されたPS製シャーレを用いて、ガラス転移温度付近で加熱を実施した。

PSは側鎖に大きい分極率を持つベンゼン環があるので、樹脂の配向方向の屈折率(α1)に対して垂直方向の屈折率(α2)が大きい性質を持つ。

測定データ（絶対値　主軸方位）

複屈折位相差をグラデーションで表示している。
ゲート付近はせん断速度が速く、せん断応力が増大。
加熱条件では残留応力が緩和されて、複屈折位相差が小さくなっている。

絶対値

未処理

90℃×２ｈ

軸方位角度をグラデーションで表示している。加熱することで、若干ではあるが、赤味と緑味が濃くなり、配向性が変わっている。

主軸方位

未処理

90℃×２ｈ

線分析

複屈折位相差をグラフで表示。加熱条件の方が位相差が小さくなっていることがわかる。

測定方向

未処理

90℃×2ｈ

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ABS樹脂のFT-IR分析

fujiko3_staff — Tue, 26 Oct 2021 03:00:32 +0000

共重合樹脂には多くの種類がありますが、中でもABSはその特異な分子構造により多くの製品に使用されています。エンジニアリングプラスチックとして、電子製品、自動車、電化製品、IT関連製品など幅広い分野で活用されているABS樹脂を、FT-IR分析を使い特徴的なIRスペクトルを考察しました。

ABS（アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン）について

ABSは、アクリロニトリル　ブタジエン　スチレンの共重合体でそれぞれのモノマーの頭文字を並べた命名です。
アクリロニトリルの密着性、ブタジエンの耐衝撃性、スチレンの成形性を兼ね備えた優れた樹脂です。

分析サンプル

IRスペクトル

ABS構成各ユニットの分子構造由来のピークが見受けられる。

3027：フェニル基対象伸縮（スチレン由来）
2237：ーCN伸縮（アクリロニトリル由来）
1494：フェニル基CC伸縮（スチレン由来）
966：C＝CH面外変角（ブタジエン由来）
761/701：1置換ﾌェニル基CH面外変角（スチレン由来）

データの読み、解釈　

分析サンプルは、標準的なABSでIRスペクトルもオーソドックスな形状をしています。

重合プロセス条件や、二次加工、および使用環境によりスペクトルの形状と帰属ピーク位置は変わります。
ピークのシフトは、分子間力や変質による近傍に結合する元素の種類の変化などが影響します。

また、重合時の各モノマーの反応の向き（head/tail）順序により、共役構造を有する場合は、フェニル基のピークがシフトします。

Head to tail

Head to head

tail to tail

アイテス技術の底力

アイテスは、ライブラリ－検索で検出しない物質も、知見とスペクトル解析力、そしてその他の分析手段などあらゆるアプローチで物質を特定します。（IR　ラマン　GC-MS　NMR　などなど）

アイテスまでお気軽にご相談ください。

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ポリエチレンのFT-IR分析

fujiko3_staff — Fri, 22 Oct 2021 03:00:30 +0000

ポリエチレン樹脂は、汎用性プラスチックで身近に存在し多くの用途で使用されています。柔らかいタイプや硬いタイプなど用途に応じて反応プロセス（合成/重合）が違います。合成/重合の違いで低密度ポリエチレン（LDPE）高密度ポリエチレン（HDPE）に分かれますが、FT-IRにてその微妙なスペクトルの差を解析しました。

ポリエチレンの重合プロセス

エチレン（モノマー）を過酷な条件（高温高圧下）で重合反応させると、バックバイトと言われる副反応が起き、枝分かれの多い低密度ポリエチレン（LDPE）が生成されます。一方、穏やかな条件、または金属触媒存在下で重合反応させると枝分かれの少ない高密度ポリエチレン（HDPE）が生成されます。

IR測定結果

スペクトル重ね合わせ、およびスペクトル解析

分析サンプル　ポリエチレン成形用原料（ペレット）

LDPEは枝分かれが多いため、その末端基（メチル基CH₃）のピークを顕著に検出します。

試験評価分析サービス

分光分析は、FT-IR　ラマン　UV-VIS（紫外可視光分光）　色差　など複数の手法で分析可能です。
高温、高湿、高圧、冷熱、オイル（シリコン系）浸漬などの信頼性試験　と組み合わせてのご対応も可能です。
分子構造の詳細解析は、GC-MS　MALDI-TOFMS　NMR　などでご対応いたします。

多くの知見と評価分析手法で、お困り事を解決いたします。
いつでも、お気軽にご相談ください！

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WPAによる製品/素材の歪、複屈折評価

fujiko3_staff — Tue, 19 Oct 2021 03:00:50 +0000

製品を構成する材料は様々ですが、製造成形プロセスにおいて内部応力が大きく、または偏って存在すると、使用中、使用環境により変形、割れ（クラック）、特性低下などの不具合を招きます。WPA（広範囲偏光分析）
により、素材の配向、歪、複屈折を評価することで、内部応力、歪状態を把握することが可能となります。

評価サンプル　光拡散フィルムに関して

光拡散フィルム／シートは、主にLCD（液晶ディスプレイ）やアートデザイン等に使用されるが、配向の不均一、歪、複屈折率の高い素材など、製造プロセス条件や選定材料により不具合発生率に影響することがあります。
今回の評価では、恒温恒湿試験70℃85％の負荷前後で比較評価しました。

恒温恒湿試験装置

恒温恒湿負荷試験前後　位相差画像比較

絶対値

試験前の約2220nmの位相差（歪）に対し、試験後は約1690nmに減少している。

軸方位

試験前の約160°/‐20°に対し、試験後は約120°/‐60°に大きく方位が変化している。

ライン解析（ライン箇所：左上から右下）

試験前

試験後

恒温恒湿試験前後で、素材のコンホメーションと軸方向が変化し、熱による緩和で歪が解消しています。
材料はアクリルであるが、分子構造から異方性があり側鎖の分極で負の異方性となります。その一方、温度湿度ではその異方性がランダムとなり、歪の解消と異方性異方ベクトル合成を小さくしています。
Δα＝主鎖分極ー側鎖分極　（主鎖分極＜側鎖分極）

アイテスでは、材料の歪、複屈折の評価を分子の視点で解明いたします。
ラマン分光（定性/歪/結晶性）、XRD（X線回折）、AFM/SEM/TEM（結晶構造観察）、DSC（結晶化度）など、複数の手法でマトリックスに解析し、不具合、理論を解明いたします。

お気軽に、ご相談ください！

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フレキシブル基板（FPC）のEBSD解析

fujiko3_staff — Tue, 19 Oct 2021 03:00:17 +0000

可動部や折り曲げ機構がある製品に使用されるフレキシブル基板について、屈曲部と固定部でCu配線に違いがあるかEBSDによる確認を行いました。

フレキシブル基板外観とCu配線光学像

フレキシブル基板外観

屈曲部の配線

固定部の配線

光学像では屈曲部の配線に微小なクラックらしき形状が見られますが、その他に顕著な異常は認められませんでした。

EBSDによる屈曲部と固定部のCu配線比較

光学像では屈曲部と固定部の配線に顕著な異常や差異は確認できませんが、EBSD解析では、屈曲部の配線に歪みが蓄積している個所や、小傾角粒界が集中している個所が存在していることが分かります。

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発熱解析による電子部品の故障箇所特定

fujiko3_staff — Fri, 15 Oct 2021 03:00:26 +0000

ショートやリークに伴う微弱な発熱を高感度InSbカメラで検出する事で半導体等の電子部品の故障部を非破壊で特定する事ができます。更にX線検査装置を用いる事で非破壊での観察も可能です。

発熱解析原理, 装置概要

発熱解析は、電圧印加によってリーク箇所に発生する熱を高感度InSbカメラで検出する事で不良箇所を特定する手法です。

サンプルを非破壊の状態で解析したり、OBIRCHやエミッションでは解析が難しい電子部品を解析する事も可能です。
また、ロックイン機能を使用し、位相情報を取得する事で、高精度な発熱箇所の特定が可能となります。

＊本手法は協力会社様で実施して頂くサービスとなります。

装置仕様

観察視野サイズ：9.5×7.5mm～1.2×0.96mm
検出波長領域：3.7um～5.1um
最大印加電圧、電流：1.5kV/120mA　3kV/20mA
ロックイン周波数：0.1Hz～83Hz

ダイオードを用いた解析事例

サンプル情報：過電圧破壊をしたTVSダイオード
Spec：ピーク順方向電圧：1V　逆方向電圧：56.4V

故障箇所特定から内部観察までを非破壊で実施する事が可能です。

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ダイヤモンドのクラリティ観察

fujiko3_staff — Fri, 15 Oct 2021 03:00:12 +0000

ダイヤモンドの品質は4C(カット、カラー、カラット、クラリティ)で決まります。
クラリティとは、インクルージョン(内包物)やキズの程度を表すそうです。
気になるクラリティをマイクロスコープで覗いてみました。

まずは目視で

キラキラの宝石は、誰しもつい見つめてしまいますよね。見つめるといっても、目視では黄緑色っぽいなとしか見えないこのダイヤ。ソーティング(簡易な鑑定書)では、カラーはLight Yellowish Greenなんだそう。

気になるクラリティは SI-1。10倍に拡大してみたときに容易にインクルージョンを見つけることができるレベルとのこと。さすがに目視では見えません。

マイクロスコープで覗いてみよう

一見きれいに見えるモノでも、拡大すると内包物があったり割れがあったりします。
マイクロスコープでは目視で確認できない微小な欠陥を観察することができます。
＊マイクロスコープの観察例であり、ダイヤモンドの品質鑑定は行っておりません。

ダイヤモンド構造　

ダイヤモンドは炭素（C）からできており、元素的には炭と同じ物質です。宝飾品等のダイヤはダイヤモンド構造と呼ばれる規則的な結晶構造を取っており、炭は結晶構造が無秩序なアモルファス構造となります。同じ炭素からなる物質も構造が異なると別物のようですね。

ダイヤモンド構造からなる物質は炭素の他にもシリコン（Si）、ゲルマニウム（Ge）などがあります。シリコンは半導体として身近なところで様々な電子部品に使われています。マイクロスコープでは半導体電子部品やシリコンチップなどの検査、観察も行っています。　

マイクロスコープ
Keyence VHX-5000
レンズ：VH-Z50L/VH-Z00R

半導体パッケージ部品

シリコン半導体チップ

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MEMS部品の構造解析

fujiko3_staff — Fri, 08 Oct 2021 03:00:19 +0000

MEMS部品の構造を非破壊・破壊的手法を組み合わせ、総合的に解析します。

加速度センサーの非破壊観察

X線透視観察にて、パッケージ内部の構造を観察します。

X線透過像

赤外線顕微鏡にて、シリコン裏面より表層パターンを確認します。

裏面IR像（低倍）

裏面IR像（高倍）

加速度センサーの機械研磨後、光学顕微鏡・SEM観察

平面及び断面研磨で観察試料を作製することで、広範囲でMEMS構造を確認することができます。

平面研磨光学顕微鏡低倍像

断面研磨光学顕微鏡高倍像

断面研磨光学顕微鏡低倍像

断面研磨 SEM像

マイクロフォンの断面観察（CROSS BEAM FIB/SEM）

Cross Beam FIB/SEMでFIB加工しながらSEM観察することでピンポイントの断面観察が可能です。

光学顕微鏡像

a ）部断面SEM像

b ）部断面拡大SEM像

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EBSDによる解析例（鉄板）

fujiko3_staff — Tue, 05 Oct 2021 03:00:21 +0000

鉄板（Fe）について、EBSDによる解析例を紹介いたします。

SEM観察/EDXによる元素分析

半定量結果

EBSD解析

EBSDにて結晶構造を観察

EBSD法により結晶サイズの分布や、結晶方位の配向性を確認することができます。
また、マップにHigh lightすることにより、グラフに現れた特徴を可視化できます。

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EBSDによる解析例（高融点はんだ）

fujiko3_staff — Tue, 05 Oct 2021 03:00:14 +0000

高融点はんだ（Snを少量含むPb基はんだ）について、EBSDによる解析例を紹介いたします。

SEM観察/EDXによる元素分析

EBSD解析

EBSDにて結晶構造を観察

EBSD法により結晶粒分布や、残留応力を推測することができます。
また、結晶構造が異なる金属については同時に解析できるものがあり、それぞれの金属で各データの取得が可能です。

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不具合の原因を化学の視点で解決します。

fujiko3_staff — Mon, 04 Oct 2021 04:30:07 +0000

クラック、変色、剥離、変形、物性強度低下など、製品、部材などに発生する不具合は様々です。
その多くは、製品を構成する材料に原因がある場合が多く、その材料を分析調査することで解決することがあります。何が起きているのかを化学、および反応機構でアプローチする方法をご紹介します。

クラック（割れ）、剥離

打痕、応力、溶剤の接触、汚染などで材料に割れ、剥離が生じることがあります。プラスチックは特にこういった負荷には弱いものが多く、同じ製造プロセスであっても、少しの条件の違いで特性が低下します。また経年劣化でも特性低下を招きます。

分子量の低下
伸び特性の限界（降伏点）
膨潤
汚染
極性基皆無（水酸基など）

変色、変形

応力、紫外線、熱、薬品との接触などで変色、変形することがあります。

樹脂ネッキング
結合開裂
熱/光劣化
錆
変質
構成元素の欠損

化学反応機構（エポキシ樹脂硬化例）

化学反応機構とは、化学反応を電子の動きで把握することで、より深くその変化を理解することが可能となります。以下にエポキシ樹脂の硬化機構を示します。

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EBSDによる解析例（パイプ）

fujiko3_staff — Tue, 28 Sep 2021 03:00:58 +0000

パイプ(γ鉄(オーステナイト))について、EBSDによる解析例を紹介いたします。

SEMによる観察/EDXによる元素分析/EBSDによる解析

EBSD法により結晶サイズの分布を確認することや、配向性を確認することができます。
また、マップにHigh lightすることにより、グラフに現れた特徴を可視化できます。

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EBSDによる解析例（ビア）

fujiko3_staff — Tue, 28 Sep 2021 03:00:28 +0000

積層基板で形成されるビア(Cu)について、EBSDによる解析例を紹介いたします。

SEM観察

EBSD解析

EBSDにて結晶構造を観察

EBSD法により結晶サイズの分布や、残留応力を推測することができます。
また、マップにHigh lightすることにより、グラフに現れた特徴を可視化できます。

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XPSによるバンドギャップの簡易測定

fujiko3_staff — Wed, 22 Sep 2021 04:41:54 +0000

半導体や絶縁物の中で、比較的バンドギャップが広い物質や薄膜のバンドギャップを、XPSを使用して簡易的に測定することが可能です。

Ga₂O₃のバンドギャップの測定例：O1sを測定

β-Ga₂O₃のバンドギャップをO1sのピークを使用して測定を行いました。

O1sのピーク位置とバンドギャップによるエネルギー損失の端部との差よりこのβ-Ga₂O₃のバンドギャップは、約4.9eVと測定されます。

バンドギャップの広いSiON等の薄膜の簡易測定も可能です。

SiCのバンドギャップの測定例：Si2pを測定

SiCのバンドギャップをSi2pのピークを使用して測定を行いました。

Si2pのピーク位置とバンドギャップによるエネルギー損失の端部との差よりこのSiCのバンドギャップは、約3.２eVと測定されます。

酸化物系以外の半導体もお問い合わせください。

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真贋調査（比較観察）

fujiko3_staff — Tue, 21 Sep 2021 03:00:18 +0000

正規品又は標準品と調査対象品を比較し、構造などの差異やサイレントチェンジされていないか等を調査します。　(外観観察/開封観察/電気的特性測定/破壊・非破壊観察/信頼性試験/材料調査など。)

外観観察　

X線観察

電気的測定　　　　　　　　　

開封観察

信頼性試験　　　　　　　　　　　

材料調査

正規品又は標準品をご準備ください。
実施項目、納期、費用等のご相談は下記お問い合わせよりお問い合わせください。
なお、最終的な部品ご使用のご判断はご依頼者様でお願いいたします。

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光硬化樹脂中重合開始剤の分析

fujiko3_staff — Fri, 17 Sep 2021 03:00:21 +0000

フォトレジスト材、ダイシングテープ等に用いられる光硬化性樹脂には、光を吸収して活性種を生成する光重合開始剤が添加されています。
GCMSを用いてUV硬化樹脂中の光重合開始剤を分析しました。

熱脱着GCMS分析

樹脂中に含まれる微量添加成分を測定するには熱脱着GCMSが適しています。
樹脂を分解しない程度の温度で加熱することにより、内部に含まれている低分子成分を抽出します。UV硬化性樹脂の熱脱着GCMSの測定結果を示します。

感光剤の一種であるIrgacure184（光ラジカル重合開始剤）が検出されました。

感光剤には様々な構造のものがあり、その構造によって吸収する光の波長や反応機構が異なります。このような物質はIR等の主成分分析では特定できないため熱脱着GCMSによる分析が有効です。

アイテスでは材料中の微量成分を熱脱着GCMSにて分析し同定することで、様々な材料のキャラクタリゼーションを行います。

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EBSDによる解析例（ネジ）

fujiko3_staff — Tue, 14 Sep 2021 03:00:25 +0000

ネジ(Cu₂Zn)について、EBSDによる解析例を紹介いたします。

光学顕微鏡による観察/EDXによる元素分析

EBSDによる解析

EBSDにて結晶構造を観察

※表面は使用によるダメージがあり菊池線が検出されなかったため欠損データ有。

EBSD法により結晶サイズの分布や、結晶方位の配向性を確認することができます。

今回はネジの谷部分の方位差が大きいことがわかり、残留応力が大きいことが推測されます。また、ネジ表面には粒径の小さい結晶粒が分布している様子も観察されました。

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EBSDによる解析例（セラミック）

fujiko3_staff — Tue, 14 Sep 2021 03:00:23 +0000

セラミック（Al₂O₃）について、EBSDによる解析例を紹介いたします。

観察/元素分析

SEMによる観察とEDXによる元素分析

EDXによる元素分析からAl₂O₃と判断され、マップより Si が点在している様子が観察される。

EBSDによる解析

EBSDにて結晶構造を観察

EBSD法により結晶サイズの分布や配向性を確認することができます。
また、マップにHigh lightすることにより、グラフに現れた特徴を可視化できます。

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EBSDによる解析例（カニカン）

fujiko3_staff — Fri, 10 Sep 2021 01:23:06 +0000

長期の使用により破損したカニカンの破断部について、観察、元素分析、EBSDによる解析を行いましたので紹介いたします。

破断部の観察

EDXによる元素分析

マッピング分析の結果、Pb結晶の粒界にSbの分布が見られます。

EBSDによる解析

EBSD法により結晶粒の配向性や方位差を確認することができます。

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EBSDによる解析例（ウィスカ）

fujiko3_staff — Thu, 09 Sep 2021 02:45:34 +0000

ICパッケージのリード端子に発生したウィスカについて、機械研磨にて断面を作製し、SEM観察及びEBSD解析した事例を紹介いたします。

観察/断面作製

EBSDによる解析

EBSD法により測定された結晶粒と結晶粒界が一致していることがわかります。

EBSD法によりウィスカの結晶は根元から先まで単結晶で成長していることがわかります。またGRODマップより、屈曲部に応力が溜っていることがわかります（矢印部）。

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EBSDによる解析例（Chip）

fujiko3_staff — Thu, 09 Sep 2021 02:44:12 +0000

Chip表面の配線(Al)について、EBSDによる解析例を紹介いたします。

1.樹脂開封

2.EBSD解析

Al配線に配向性が見られました。極点図A3(ND)方向に(111)面の法線方位が分布しており、以下の様な結晶が多く存在していると考えられます。

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表面分析ガイド

fujiko3_staff — Wed, 18 Aug 2021 02:15:43 +0000

様々な表面分析手法を用いて、異物、変色、汚染などのお困りごとの解決に向けてお役立ていたします。

EDX（EDS）（エネルギー分散型X線分析）

電子線を照射し特性X線を検出します。微小領域からバルク試料まで幅広い分析が可能です。

特徴

微小領域の元素分析
バルク試料の分析
SEMとの併用が可能
元素マッピング

適用例

微小異物分析
マイグレーション観察

PP（アクリル添加品）の元素マッピング

AES（オージェ電子分光分析）

電子線を照射しオージェ電子を検出します。酸化状態など金属表面の分析に有効です。

特徴

最表面(約5nm)の分析
深さ方向分析
微小領域の元素分析

適用例

パッドの変色分析
酸化膜厚測定
ボンディング不良解析

ボンディング不良パッドの深さ方向分析

XPS（ESCA）（X線光電子分光分析）

X線を照射し光電子を検出します。絶縁物の分析や化学結合状態の分析が可能です。

特徴

最表面(約5nm)の分析
深さ方向分析
結合状態の比較評価
絶縁物の分析

適用例

基板表面の汚染分析
表面酸化の評価

元素分析結果

炭素の状態分析結果

TFAによるPVAの化学修飾（定性分析、状態分析）

TOF－SIMS（飛行時間型二次イオン質量分析）

一次イオンを照射し二次イオンを検出します。表面汚染などの有機物・無機物分析に有効です。

特徴

最表面(1~2nm)の分析
微量元素の検出(数ppm)
有機物・無機物のイメージング
元素の深さ方向分析

適用例

有機物・無機物汚染の分析
膜はじき異物の分析

Si ウエハの残渣分析（有機物・無機物のイメージング）

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化学分析の流れ

fujiko3_staff — Fri, 16 Jul 2021 00:50:09 +0000

アイテスでは様々な化学分析サービスを承っております。化学分析の手法や進め方をご紹介します。

アイテスの化学分析サービス

パネル製品、半導体製品、樹脂成型品等の様々な工業製品・材料を分子、原子レベルのミクロな構造、働きに着目し、様々な分析装置を用いて分析することでそれらの機能、特性、状態を明らかにして、お客様の問題解決に役立てます。

製品・材料の以下のような問題の解決に化学分析は有効です

製品内の異物
使用材料の材質・状態
材料の変質
材料に含まれる微量成分・元素
材料・製品の熱による物理特性

化学分析装置の種類

各分析装置はそれぞれ測定できる対象が異なり、目的に合った装置を選ぶ必要があります。

分析手法の選び方

分析の対象、知りたい内容によって装置を使い分け、必要に応じて装置を組合わせて分析を行います。

分析したい物の材質、分析の目的を詳細にお聞きし、最適な分析手法をご提案いたします。

化学分析サービスで、お客様の問題解決に貢献いたします。

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材料の信頼性試験から化学分析までご対応します。

fujiko3_staff — Mon, 12 Jul 2021 08:25:40 +0000

製品を構成する素材は多種多様ですが、製品性能は素材の特性が鍵を握ることも少なくありません。
アイテスでは、素材の信頼性試験から観察、物理/化学分析まで一貫対応いたします。
本資料では、プラスチック材料の紫外線/恒温恒湿負荷前後の分子構造、および熱特性変化の比較評価を行った事例をご紹介します。

恒温恒湿試験、および紫外線照射（サンプル：ポリエチレン（PE）　ペレット）

恒温恒湿試験：85℃ 85％ 336時間、紫外線照射：波長253.7nm 336時間

未処理PE

85℃85％試験PE

紫外線照射PE

85℃85％　紫外線負荷PEは少し黄変している。

IR、ラマン、およびEGA分析結果

IRスペクトル

ラマンスペクトル

IR分析では、特に差異は見受けられない。
ラマン分析では、紫外線照射ポリエチレンのスペクトルに変化が見られ、蛍光を発現するスペクトル形状となり共役構造など、分子構造に変化が生じている可能性がある。

EGAデータ

熱分解GCMSデータ

気化熱分解温度に関し、恒温恒湿試験PEは、低温側にシフトし、紫外線照射PEは高温側にシフトしている。
また、熱分解GCMSより紫外線照射PEは枝分かれ構造が増加しているものと考えられる。

化学分析は、サンプルの外観変化メカニズムを解明するための有効な手法の一つです。

アイテスは、保有する知見と豊富な装置で不具合、お困りごとを解決いたします。

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メルトフローレイト（MFR）測定評価サービス

fujiko3_staff — Wed, 23 Jun 2021 02:44:18 +0000

プラスチックの押出/射出成形加工は、その原料の耐熱温度（融点　Tm）に応じて条件設定されるが原料の劣化変質により、決められた設定温度で成形加工が困難となるケースもあります。プラスチック原料のペレットや粉末のメルトフローレイト（MFR）を確認することで、従来品と変化がないかを把握することができます。

メルトフローレイト（MFR）　（メルトインデックス（MFI/MI））測定について

JIS規格、または樹脂に適した温度で溶融させ荷重をかけ、10分間に（換算して）流れ出てきたプラスチック（樹脂）の重量を測定します。材料、および組成により温度、荷重の条件出しが必要な場合があります。

評価事例

未処理（負荷なし）、温湿度負荷（恒温恒湿試験）、および紫外線照射したPP（ポリプロピレン）を射出温度230℃、荷重5kgで評価。

＜サンプル外観写真＞

未処理PP

8585PP

UV-PP

PP：ポリプロピレン
8585：85℃ 85％ ⅹ 336時間
UV：紫外線照射　253.7nm x 336時間
射出時間：10分（３分から換算）

未処理（負荷なし）サンプルと8585サンプルに差異は見受けられません。
紫外線照射サンプルは、分子構造の変化が流動性に影響を与えている可能性があります。
外観の変色だけでは、成形加工プロセスへの影響を把握できないため、MFR評価の情報は有益です。

装置仕様、および関連分析評価サービス内容

温度範囲

100～350℃（精度±0.2℃）

サンプル形態、必要量

粉末　ペレットなどの固体　15～20 g 程度

対象プラスチック

熱可塑性樹脂

対象製品

半導体パッケージ、LCD構成素材、LED構成素材、電子部品、フィルム、自動車プラスチック部品　など

＜その他関連評価分析＞

IR/ラマン分析　→　材料組成構造分析
色差計　→　黄変評価
熱分解GC-MS　→　分子構造分析
GPC　→　分子量分布
信頼性試験　→　温度　湿度の影響　など

化学分析・物理解析から信頼性試験まで　アイテス　にお任せください！

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EPMA分析における７つの分光結晶

fujiko3_staff — Tue, 13 Apr 2021 02:08:30 +0000

EPMAには7つの分光結晶があり、目的とする元素の波長に合わせて分光器を選択することで、エネルギー分解能や検出感度が良く、微量成分の定量分析やマップ分析等で優れた結果を得ることができます。

波長分散型Ｘ線分光器（WDS）

測定原理

WDSは試料より発生した特性X線の波長を検出する方法です。ブラッグの回折条件を利用した分光器で分光結晶と検出器で構成されています。
試料面と分光結晶ならびに検出器がローランド円と呼ばれる一つの円周上に位置しています。

７つの分光結晶

通常面間隔(2d)の異なる分光結晶があり、目的とする元素の波長に対応した分光結晶を選択します。

分光結晶の分光範囲

超軽元素用分光結晶

測定例　₂₂Ti

₂₂Tiは上図より、PET、LIF、LIFH(高感度LIF）の分光結晶で検出されます。 X線強度・波長分解能・P/B比のうち、どの要素が測定で重要視されるかにより分光結晶を選択します。X線強度ではPETが優れ、波長分解能ではLIF、LIFHが優れます。

LIFに比べX線強度が強く検出感度に優れている。

PETに比べピーク幅が細く分解能が優れている。

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SEM/EDX分析時の加速電圧の違いによる検出感度

fujiko3_staff — Wed, 07 Apr 2021 04:07:52 +0000

一般的なプリント基板（PCB基板）のAuめっき表面を分析した際、下層のNiが露出していないにも関わらず検出される場合があります。これは電子線の散乱深さに関連性があり、正しい分析結果を得るには適切な加速条件を設定する必要があります。今回、モンテカルロシミュレーションを用いて加速電圧の違いによるEDX検出深さについて確認を行いました。

テスト基板概要

試料は一般的なプリント基板（PCB基板）のAuめっきパッドを用いました。層構成はCu配線上にNiめっき/Auめっきが施されたものです。Auめっきの厚みは断面観察より、212nmです。

テスト基板外観

Auめっき厚み確認

加速電圧の違いによるEDX検出感度

EDX分析結果

加速10kVではAuめっき下層のNiは検出されていませんが、加速電圧12kV以上だと下層のNiが検出されています。
加速電圧を上げるとなぜ、下層の情報を検出するのか、モンテカルロシミュレーションにて確認しました。

モンテカルロシミュレーションによる電子線散乱領域確認

加速電圧10kv

散乱深さは190nmと算出

加速電圧12kv

散乱深さは260nmと算出

加速電圧15kv

散乱深さは380nmと算出

シミュレーション結果

加速10kVでは入射電子の散乱深さ190nmと算出されました。212nmのAu層より深くは電子が散乱していないため、下層のNiが検出されなかったことが分かります。
一方、12kVで260nm、15kVでは380nnと実際のAuめっき厚より深い位置まで電子が入り込み散乱しているのが分かります。このため、下層のNiから特性Ｘ線が発生し検出されたものと考えられます。
（今回はほんの一例に過ぎませんが、正しい分析結果を得るには電子がどのように散乱しているか想像しながら加速電圧を設定することが大切です。）

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sMIMによる半導体拡散層の解析

fujiko3_staff — Tue, 29 Dec 2020 03:50:13 +0000

マイクロ波インピーダンス顕微鏡(sMIM)は、キャリア濃度（ドーパント濃度）に線形な相関を持つ信号が特徴です。dC／dV信号も取得でき、拡散層の解析に有効です。

sMIM解析の原理

sMIM(エスミム) は、SPMに装着した金属探針の先端からマイクロ波を照射してサンプルを走査し、その反射波を測定し拡散層の濃度に線形な相関を持つsMIM-C像を得ることができます。
反射率から得られるZsのC成分は酸化膜容量と空乏層容量からなり、不純物濃度に依存して空乏層幅がかわることを利用して、濃度の変化をCの変化として検出します。

さらにAC電圧を印加することでdC/dV像(≒SCM)を得ることが出来ます。

適用例
sMIM-C ： Si, SiC, GaN, InP, GaAs などの各種半導体素子の拡散層の可視化およびキャリア濃度
　　　　　の半定量評価
dC/dV ：拡散層形状評価、p/n極性の判定、空乏層の可視化

右図のP型SiのsMIM解析で、SIMSによるボロンの濃度プロファイルとsMIM-C像の信号強度はほぼ一致しており、濃度に比例した信号が得られています。

IMEC Calibration Structure CS04 – SiB
Silicon p-type <100>
calibration structure, B-doped on a p-type substrate

・sMIM-C感度：1E14～1E21
・空間分可能：20nm～数百nm(濃度に依存)

解析事例

　Si スーパージャンクション型MOSFETの断面解析事例

標準試料(SSRM-SMPL-P/N)の解析により
キャリア濃度の定量化が可能です。

　SiC製パワーMOSFET 断面sMIM 解析事例

キャリア濃度の相対評価ができます。
標準試料をご支給頂いた場合はキャリア濃度の定量化も可能です。

　GaN HEMTの断面解析事例

　半導体表面の2DEG付近ではn型を示す信号が認められますが、
　Gate直下のchannelでは信号は途切れています。
　この信号は2DEGでのキャリア密度に起因したものと思われます。

sMIM解析　仕様

データ形式
PNG ファイル
ご要望に応じて数値データファイル

仕様
測定可能領域
平面観察試料：1cmx1cm
断面観察試料：断面幅～1cm

最大視野角：80μm×80μm （256点× 256点）

空間分解能
10nm (高濃度領域) ～数百nm (低濃度領域)

検出キャリア濃度
10e14～10e20 /cm3
※Si デバイスの場合

必要情報
1.目的/測定内容
2.試料情報
(1)数量、予備試料の有無など
(2)測定箇所を示した平面、断面模式図、半導体の材質、キャリア濃度、希望視野など

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高温ラッチアップ試験

fujiko3_staff — Thu, 24 Dec 2020 08:00:18 +0000

近年､デバイスの最大使用周囲温度条件下でのラッチアップ試験の需要が増加しています｡
特に車載部品用のAEC規格では､ClassⅡ(最大使用周囲温度)の試験条件のみとなっています｡
高温状態での動作が要求されるデバイスでは、高温でのラッチアップ試験が推奨されています｡

ラッチアップ試験の主要規格

仕様

温度範囲： 50℃～150℃

加熱方式：温風による加熱（フィクスチャボード上のソケット･デバイス等を熱風発生器で加温）

制御方法：デバイス付近にセンサーを設置し温度調節器で制御（温度センサ：Pt100）
　　　　事前確認としてデバイス表面温度を測定し､ヒーターの出力値を調整します

試験装置： ESD/ラッチアップテスタ M7000A-512EL

装置仕様： VCC電源搭載数 4台（VCC1：100V/0.5A､ VCC2～VCC4：50V/1A）
：電源過電圧印加法のVCC電圧+VTパルス電圧は､最大150Vまで設定可能

試験実施状況

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パワー半導体の解析サービス

fujiko3_staff — Mon, 30 Nov 2020 06:50:53 +0000

Si半導体だけでなく、話題のワイドバンドギャップ半導体も対応しております。
故障箇所特定から拡散層評価や結晶構造などの物理解析まで対応いたします。

裏面発光／OBIRCH解析による故障箇所特定

SiC MOSFET
裏面532nm-OBIRCH解析

SiC MOSFET
裏面発光解析(SI-CCD)

OBIRCH解析では1300nm・532nmレーザーを、発光解析ではInGaAs・SI-CCDの超高感度カメラにより、Siだけでなく、SiCやGaNデバイスにも対応します。　　

故障箇所への高精度位置特定、FIB加工

・故障箇所の位置情報取得。
・信号箇所や電気特性から、FIBのアプローチ検討。　　　
・マーキングによる高精度な位置だし。　　　　

素子表面側からFIB加工

裏面の基板側からFIB加工　

表裏どちらからでもFIB加工可能です。

不良箇所のFIB／LV-SEM観察、EBIC解析による拡散層形状評価

LV-SEMによる拡散層の観察

PN接合の内蔵電位に影響を受けた二次電子(SE2)をIn-Lens検出器で検出します。

EBICによる空乏層の観察

電子ビーム照射により、空乏層の内部電界で誘起された電流を2次元のマッピングを取得
することで、PN接合部に形成された空乏層を可視化します。

TEM観察による結晶構造観察、元素分析

高精度な位置だしと400kVのTEMにより試料厚が厚めでも鮮明な像が得られ、不良を
可視化する確率が上がります。

EDS、EELS分析といった元素分析も対応いたします。　　　　　

故障箇所→拡散層評価を含めた物理解析・化学分析までスルー対応いたします！

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パワーデバイスのトータルソリューションサービス

analyze_staff — Thu, 05 Nov 2020 06:50:34 +0000

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パワーデバイスのHAST試験

fujiko3_staff — Fri, 30 Oct 2020 08:00:30 +0000

MOSFET･IGBT等のパワーデバイスに対して高温･高湿度環境下で最大1000Vの印加が可能です｡
漏れ電流をモニタリングを行い､デバイスの劣化状況の推移が確認できます｡

特徴

・最大1000Vを印加してパワーデバイスの不飽和蒸気加圧試験が可能です。
・高温高湿下での通電により金属配線の腐食やマイグレーション等の評価が可能です｡
・試験中にモニタリングを行うので､リアルタイムで試料の劣化状況が把握できます｡

仕様･サービス内容

試験電圧：最大DC1000Vまで印加可能 (正極コモン･保護抵抗110kΩ)
試験数量：最大30個 (正極側)
対応モジュール：TO-247､TO-220 等 (その他のパッケージは要相談：ソケット調達可)
測定内容：漏れ電流のモニタリング
試験装置：温度制御範囲 105.0℃～142.9℃ 湿度制御範囲 75%RH～100%RH
　　　　　圧力範囲 0.020～0.196MPa（ゲージ圧）

【HASTチャンバー】
EHS-221M (エスペック製)

【参考モニターデータ】
試験条件：130℃/85%RH/DC1000V印加

試験条件例：JESD22-A110E､ JEITA ED-4701-100A(試験方法302A)等

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短波長レーザーによるOBIRCH解析サービス

fujiko3_staff — Fri, 11 Sep 2020 08:00:52 +0000

SiCは従来のSi半導体と比べ、エネルギーロスの少ないパワーデバイスであり注目を集めていますが、Si半導体とは物理特性が異なるため、故障箇所特定も新たな手法が必要となります。

OBIRCH解析の原理 (Optical Beam Induced Resistance CHange)

・半導体回路に定電流を流して、OBIRCHアンプで
　電流の変化をモニターしながら、レーザーを走査
　します。

・レーザー加熱による電流の変動を2次元の画像と
　して表示させ、リーク不良箇所を特定します。

・より詳細な原理紹介のページへ

	結合ｴﾈﾙｷﾞｰ (eV)	原子間距離 (nm)	熱伝導度 (W/cmK)
SiC	4.50	0.188	4.9
Si	1.12	0.235	1.5

SiCはSiと比べ結合エネルギーが大きく、
熱伝導度も高いため局所的な加熱が難しい。

	波長（nm）	エネルギー密度
短波長レーザ（GL）	532	高
近赤外レーザ（IR）	1300	低

短波長レーザはエネルギー密度が高く、SiC構造を効率良く加熱できる。
また、基板を透過するため高感度のOBIRCH解析が可能である。（GL-OBIRCH）

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EBAC(吸収電流）法による不良箇所の絞込み

fujiko3_staff — Fri, 11 Sep 2020 05:00:24 +0000

ナノプローバと高感度アンプを用いたEBAC法により配線のオープン不良、高抵抗不良箇所を特定します。

EBAC法（Electron Beam Absorbed Current)の原理

・LSI等の金属配線に電子線が入射すると、配線中に吸収電流が生じます。この吸収電流をナノプローバ
　で針当てしてセンスし、アンプで増幅して表示することで、等電位の接続配線に沿ってコントラストが
　でます。
　断線箇所が存在すると、それより先のコントラストが出ないため断線箇所を特定できます。

・隣接する配線との間にショート不良がある場合は、そのネットもハイライトされるため、ショートして
　いるネットが特定できます。

・吸収電流を電圧センスすることで、配線内の抵抗分圧に基づいたコントラストが得られるため、ビア
　チェーンなどのTEGで高抵抗不良箇所を検出することもできます。

EBAC法による解析事例

SEM像

1um設計ルールのLSI。
TOPメタルをドライエッチングで露出し針当てしている。

吸収電流像（電流センス）

等電位のネットに沿ったコントラストが得られている。

重ね合わせ画像

SEM像

ビアチェーンTEG。
PAD間に3.3kΩの抵抗を持つ。

吸収電流像（電流センス）

ビアの個数に比例して抵抗値が増えていくため、白から黒へ徐々に変化するグラデーションのコントラストが得られている。

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TMA（熱機械測定）のご紹介（半導体封止材）

fujiko3_staff — Fri, 11 Sep 2020 00:20:18 +0000

熱機械測定（TMA）は、試料に一定の荷重をかけた状態で試料温度を変化させ、試料の寸法変化を測定する手法です。
材料の熱膨張、熱収縮、ガラス転移温度などの情報が得られます。

装置概要

装置構成

熱膨張や収縮による変形は、プローブの位置変化量として検出され、温度の関数として出力される。

測定モード

①圧縮

分析可能な試料形態

ブロック状（自立する）
上下が平行であること

②引張

分析可能な試料形態

フィルム／繊維状

③針入れ

分析可能な試料形態

ブロック状（自立する）

分析事例（測定モード：針入れ）

半導体封止材（高耐熱対応品、高耐熱非対応品）

取得データより

ガラス転移温度（Tg）や線膨張係数（点線の傾きに相当）の差から、各試料の熱特性が把握できます。
高耐熱対応品の方がTgが高く、Tg後の線膨張係数は小さいことがわかります。

測定可能条件（ご相談ください）
温度範囲⋆：-150 ～1000℃ （*材質によって上限温度は異なります）
サイズ最大： φ10 × 25mm（圧縮モード、針入れモード）
サイズ最大： 0.7mm × 5mm × 20mm（引張モード）

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半導体 | 株式会社アイテス

パワーサイクル試験による接合部の信頼性評価と故障解析

パワーサイクル試験

不良箇所特定～FIB-SEMによる故障箇所の観察

EMS/OBIRCH解析による不良箇所特定

FIB-SEMによる故障箇所の観察

ワイヤボンディングの形状観察

SOP(Small Outline Package)パッケージのワイヤボンディング

LEDセグメント表示機のワイヤボンディング

表面実装型LEDのワイヤボンディング

SiCにおけるPL発光箇所のTEM観察

装置概要

SiC基板を用いたPL～TEM観察事例

信頼性試験によるスペック確認と故障解析

信頼性試験による半導体素子のスペック確認

不良箇所特定～TEMによる故障箇所の観察

EMS/OBIRCH解析による不良箇所特定

TEMによる故障箇所の観察

Talos F200E導入のお知らせ

フルデジタル分析電子顕微鏡システム Talos F200Eの紹介

ドリフト補正フレーム積算(DCFI)：TEM-BF像観察事例

EDS Super-Xシステム：EDSマッピングおよびライン分析事例

パワーデバイス故障箇所・Slice＆View 三次元再構築

Slice＆Viewと三次元再構築について

OBIRCHにより特定した故障箇所の連続SEM観察と三次元再構築

ディスクリート半導体(ダイオード)のIOL試験

試験概要

設備概要

試験データ例

前後の特性評価、観察なども対応

機械研磨による半導体の観察例

半導体_Si

化合物半導体_GaN

化合物半導体_GaP

化合物半導体_GaAs

パワーデバイスの逆バイアス試験（最大2000V）

特徴

仕様･サービス内容

FIB-SEM Helios 5 UC 導入のお知らせ

FIB-SEM複合装置概要

Helios 5 UCの主な特長

装置スペック

装置外観と主なスペック

CDM試験 低湿度環境対応

CDM試験の主要規格の湿度要求

仕様

ESD(HBM・MM)試験受託サービス

特徴

装置概要 評価内容

試験装置

ESD(CDM)試験受託サービス

特徴

装置概要/試験状況例

異物分析のための試料加工技術

多層膜中に埋もれた異物の掘り出し

マイクロ切削ツールの概要

仕様概要

プラスチック成形品の歪、複屈折評価

装置原理（二次元複屈折測定システム）

評価サンプル

測定データ（絶対値 主軸方位）

線分析

ABS樹脂のFT-IR分析

ABS（アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン）について

IRスペクトル

データの読み、解釈

アイテス技術の底力

ポリエチレンのFT-IR分析

ポリエチレンの重合プロセス

IR測定結果

スペクトル重ね合わせ、およびスペクトル解析

試験評価分析サービス

WPAによる製品/素材の歪、複屈折評価

評価サンプル 光拡散フィルムに関して

恒温恒湿負荷試験前後 位相差画像比較

ライン解析（ライン箇所：左上から右下）

フレキシブル基板（FPC）のEBSD解析

フレキシブル基板外観とCu配線光学像

EBSDによる屈曲部と固定部のCu配線比較

発熱解析による電子部品の故障箇所特定

EMS/OBIRCH解析による不良箇所特定　

EMS/OBIRCH解析による不良箇所特定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

OBIRCHにより特定した故障箇所の連続SEM観察と三次元再構築　

CDM試験低湿度環境対応

装置概要評価内容

測定データ（絶対値　主軸方位）

データの読み、解釈　

評価サンプル　光拡散フィルムに関して

恒温恒湿負荷試験前後　位相差画像比較

ダイヤモンド構造　

Ga₂O₃のバンドギャップの測定例：O1sを測定

外観観察　

電気的測定　　　　　　　　　

信頼性試験　　　　　　　　　　　

光硬化樹脂中重合開始剤の分析