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EPMA(電子線マイクロアナライザ)を用いた受託分析

EPMA:電子線マイクロアナライザ(Electron Probe x-ray Micro Analyzer, 別名XMA)とは

電子線マイクロ分析装置では、固体試料に細く絞った電子線を照射し、表面~深さ1μm(マイクロメートル)ぐらいの領域から発生する特性X線を検出することにより、二次電子像観察した箇所や異物に存在する 元素の種類と量・分布などの分析ができます。
固体表面分析手法の中では最も定量性にすぐれていることで知られています。
X線分光器には波長分散型(WDS, WDX)とエネルギー分散型(EDS, EDX)とがあります。
WDSはエネルギー分解能が高く定量性に優れ、通常EPMAという場合にはWDSを用いた装置をさすのが一般的です。
LaB6電子銃や高性能のX線検出器により、微小領域の観察・分析や微量な軽元素(C,O,N)の検出も可能です。
EDSは迅速な定性分析が可能で、走査型電子顕微鏡(SEM)に付属させたものがよく用いられています。

EPMA説明資料 (251 KB/A4, 2 pages)

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分析事例

基板上パターンの溝の底に発生した異物

異物の二次電子像SEM写真像
炭素のX線マップ炭素のX線マップ (赤や黄色の部分に炭素が多い)

プリント板に搭載したIC部品リードの腐食によるショート障害

部品を取り外してみたところ、リード周囲のプリント板に異物
が付着していた。
二次電子像
EPMA装置を用いて、カラーマッピング分析をした。
カラーマップ

液体が乾いた跡のような異物はフラックスの残渣(塩素:Cl,はんだの錫:Snも含む)であることや、 枝状に析出した異物は はんだ成分(錫:Sn,鉛:Pb)が腐食・析出したものであることがわかった。

障害原因は?

フラックスが溶けた洗浄液が部品とプリント板の隙間に入り込んで残り、リードの電圧印加と相まってフラックスの塩素がはんだを腐食させた。隣接するリード間にはんだ成分が析出してショートした。


はんだ成分のマイグレーションによるショート障害

基板上の二つの接近した配線導体間で、金属が低電位側から高電位側へと樹枝(デンドライド)状に析出(マイグレーション)し、短絡障害となった。

試料の説明図EPMA装置を用いて、白黒マッピング(特性X線像) 分析をした。
反射電子像と白黒マップマイグレーションを起こした部分には、半田成分の錫:Snおよび鉛:Pb以外に、塩素:Clの存在が認められた。

障害原因は?

使用環境の結露(水分)とフラックス残渣中の塩素が電解反応を促進してマイグレーションが発生し、ショートした。


はんだ接合部断面の二次元濃度マッピング分析

EPMAによるカラーマッピング

銅パターンとはんだの接合では、銅とはんだが金属間化合物を形成し、接合強度が下がることがあります。EPMAで、接合部断面の金属間化合物の生成状態を分析した結果を示します。

錫と銅の二次元濃度マップ(左)錫の二次元濃度マップ           (右)銅の二次元濃度マップ

導通・絶縁不良解析

材料分析ソリューション紹介 の中でも、EPMAによる 導通・絶縁不良解析 例をご紹介しています。

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