Präparation einer TEM-Probe aus einem metallographischen Schliff

Uwe Mühle; Sören Jansen; Susann Leinert; Dirk Breuer

doi:10.1515/pm-2006-0073

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Präparation einer TEM-Probe aus einem metallographischen Schliff

Uwe Mühle , Sören Jansen , Susann Leinert and Dirk Breuer

Published/Copyright: March 7, 2022

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From the journal Practical Metallography Volume 43 Issue 6

Kurzfassung

Die Möglichkeiten transmissionselektronenmikroskopischer Analysen an komplexen Werkstoffsystemen sind in hohem Maße von den verfügbaren Präparationsmethoden abhängig. Die Focused-Ion-Beam-Technik mit der Möglichkeit hochqualitativer Zielpräparationen mit Genauigkeiten im Bereich 10 ^-8 m erweitert das Anwendungsspektrum beträchtlich. Die vorgestellte Methode nutzt einen metallographischen Schliff, an dem mit lichtoptischen oder rasterelektronenmikroskopischen Mitteln eine Charakterisierung und Auswahl der speziell interessierenden Details stattfinden kann. Untersuchungsobjekt ist das Grenzflächensystem einer Lötverbindung, wie sie bei der Montage von Chips entsteht. Der metallographische Schliff wird für die Arbeit im Focused-Ion-Beam-Gerät vorbereitet, mit einem Liftout-System wird eine Lamelle entnommen und an einem TEM-Probenträger befestigt. Die finalen Polierschritte erzeugen eine TEM-Probe, die für eine Reihe von zusätzlichen Untersuchungen (analytische TEM, Beugungsuntersuchungen) besonders geeignet ist.

Abstract

The possibilities of transmission electron microscopy (TEM) based analyses on complex material systems largely depend on the available preparation methods. The range of applications is significantly expanded by the Focused Ion Beam technique, which enables to carry out high-quality target preparations with a precision in the range of 10 ^-8 m. The method presented here uses a polished metallographic section on which the details of specific interest can be characterized and selected by means of optical and scanning electron microscopy. The subject under examination is the interfacial system of a soldered joint as arises when chips are being assembled. The polished metallographic section is prepared for work in the Focused Ion Beam machine and a lamella is extracted by means of a liftout system and mounted on a TEM grid. Final polishing steps produce a TEM sample which is particularly suited for a series of additional examinations (analytical TEM, diffraction studies).

Literatur/References

[1] Prewett, P.D.; Mair, G.L.R.: Focused Ion Beams from Metal Ion Sources; Research Studies Press Ltd. Swason, Somerset (England) 1991Search in Google Scholar

[2] Stevie, F.A.; Shane, T.C.; Kahora, P.M.; Hull, R.; Bahnck, D.; Kannan, V.C.; David, E.: Surf. Interface Anal. 23, 61 (1995)10.1002/sia.740230204Search in Google Scholar

[3] www.itwissen.info/?oid=354&id=30Search in Google Scholar

[4] www.imec.be/IMECAT/documents/05_2003_Productronic_Parton_paper.pdfSearch in Google Scholar

[5] Ritz , Y.; Stegmann, H.; Engelmann, H.-J.; Zschech, E.: Praktische Metallographie 41 (2005) 180-18910.1515/pm-2004-410406Search in Google Scholar

[6] Zribi, A.; Clark, A.; Zavalij, L.; Borgesen, P.; Cotts, E.J.: Journ of Electronic materials 30 (2001) 1157-116410.1007/s11664-001-0144-6Search in Google Scholar

[7] Chiu, T.; Zeng, K.; Stierman, R.; Edwards, D.; Ano, K.: IEEE, Electronic Components and Technology Conference 2004 1256-1262Search in Google Scholar

MITTEILUNGEN/INFORMATION

Kupfer-Schichtdicke auf Leiterplatten rasch bestimmt

Die Kupferdicke ist ein wichtiges Merkmal für die korrekte Funktion der Leiterplatte. Dies betrifft nicht geätzte und schon geätzte Leiterplatten. Meist misst man auf stationären Messplätzen, wie dem FISCHERSCOPE MMS PC. Dies geschieht überwiegend am Ende des Galvanisierprozesses. Um aber rasch in Stichproben die Kupferdicke in Zwischenstationen des Produktionsprozesses, im Warenein- oder -ausgang prüfen zu können, benötigen Anwender mobile Messgeräte.

Deswegen hat der Spezialist für industrielle Mess- und Analysetechnik Helmut Fischer GmbH + Co. KG in Sindelfingen jetzt das handliche, flexible Messgerät SR-SCOPE® RMP30-S verwirklicht. Wegen des Messverfahrens nach der elektrischen Widerstands-Methode entsprechend Norm-Entwurf EN 14571:2004 werden die Messwerte bei zweiseitig beschichteten oder auch Multilayer-Leiterplatten nicht durch die gegenüberliegenden Kupferschichten beeinflusst, wie dies bei der Schichtdickenmessung nach dem Wirbelstromverfahren der Fall sein kann. Insbesondere bei nur wenigen 1/10 Millimeter dünnen Epoxy-Zwischenlagen oder

Laminaten eignet sich allein die Widerstands-Messmethode. Die Messonde ERCU N erfasst eine nur ca. 8 x 8 mm kleine Messfläche. Zwei Messbereiche ermöglichen das zuverlässige Bestimmen von 0,1 bis 10 μm bzw. 5 bis 120 μm dünner Kupferschichten. Stehen ausgedehnte Messflächen zur Verfügung, wie auf Laminaten oder „Prepregs“, ist die Messonde ERCU-D10 mit dem größeren Abstand der „Messnadeln“, und damit höherer Genauigkeit insbesondere bei dicken Kupferschichten, besser geeignet. Sie misst in zwei Messbereichen 0,1 bis 10 μm bzw. 5 bis 200 μm dünne Kupferschichten. Bis zu 10 000 Messwerte können in bis zu 100 Applikationen gespeichert und statistisch ausgewertet werden. „Ausreißer“, die z.B. durch falsches Aufsetzen der Sonde entstehen können, werden automatisch erkannt und eliminiert.

Kontakt

Helmut Fischer GmbH + CO. KG, Industriestraße 21, D- 71069 Sindelfingen; Tel.: (0 70 31) 303 0, Fax: (0 70 31) 303 79, E-Mail: mail@Helmut-Fischer.de, Internet: http://www.Helmut-Fischer.com

In den Räumen der Technischen Akademie Esslingen wurde 1961 unter der Leitung von Herrn Prof. Dr. Günter Petzow der erste Lehrgang dieser Serie durchgeführt. Der Titel des Seminars mit Praktikum war „Einführung in die Metallographie – Präparationstechnik“. Sein Erfolg und die Nachfrage aus Industrie und Forschung führte dazu, dass sich aus diesem Kurs eine sich jährlich wiederholende Seminarreihe „Metallographische Untersuchungsmethoden“ entwickelte.

Das Lehrprogramm wurde von G. Petzow schon nach wenigen Jahren erweitert und später in die Hände von G. Elssner und W.-U. Kopp gegeben, die es in seinem Sinn weiterführen. Heute gibt es fünf verschiedene Einzelkurse und den Sonderkurs „Keramographie“. Während Teil A eine Einführung in die metallographische Präparationstechnik zum Inhalt hat, werden heute in den Teilen B bis E der Zusammenhang zwischen Gefüge und Eigenschaften, Gefügeinterpretation, moderne Untersuchungsverfahren, Gefüge und Bruch sowie Schadensfalluntersuchungen behandelt. Dabei wird in den dreitägigen Seminaren auf die wichtigsten Werkstoffgruppen ausführlich eingegangen und die grundlegenden Vorträge durch Praktika und Übungen ergänzt.

Aus Anlass des jetzt hundertundfünfzigsten Kurses hatte die Technische Akademie Esslingen im Februar 2006 zu einer Festveranstaltung eingeladen. Hier konnte die Leiterin der Akademie Frau Prof. Dr. Birgit Baum als Erfolgsbilanz vermelden, dass über 8000 Teilnehmer die bisher durchgeführten Seminare besucht haben.

Die Bilderreihe zeigt Fotografien von der Festveranstaltung und Einblicke in Praktika und Übungen der Metallographie-Seminare.

Gerhard Elssner

Gonde Kiessler

Wolf-Ulrich Kopp

Bild 1

Frau Prof. Baum inmitten der Herren Dr. Keuper (TAE), Prof. Petzow und Prof. Bartz (TAE, verdeckt)

Bild 2

Prof. Petzow bei seiner Festrede

Bild 3

Dr. Kopp stellt wichtige Mitarbeiterinnen bei der Gestaltung und Vorbereitung der Metallographie-Seminare vor. Sie waren schon für Prof. Petzow unentbehrlich: Ulrike Täffner, Veronika Carle, Gonde Kiessler und Ute Schäfer.