SMT切片SEM圖片

1、SMT的含義

SMT 什麼是
SMT就是表面組裝技術（表面貼裝技術）（Surface Mounted Technology的縮寫），是目前電子組裝行業里最流行的一種技術和工藝。
SMT有何特點
組裝密度高、電子產品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統插裝元件的1/10左右，一般採用SMT之後，電子產品體積縮小40%~60%，重量減輕60%~80%。
可靠性高、抗振能力強。焊點缺陷率低。
高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。
易於實現自動化，提高生產效率。降低成本達30%~50%。 節省材料、能源、設備、人力、時間等。
[編輯本段]為什麼要用SMT
電子產品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無法縮小
電子產品功能更完整，所採用的集成電路(IC)已無穿孔元件，特別是大規模、高集成IC，不得不採用表面貼片元件
產品批量化，生產自動化，廠方要以低成本高產量，出產優質產品以迎合顧客需求及加強市場競爭力
電子元件的發展，集成電路(IC)的開發，半導體材料的多元應用
電子科技革命勢在必行，追逐國際潮流
[編輯本段]SMT 基本工藝構成要素
印刷（或點膠）--> 貼裝 --> （固化） --> 迴流焊接 --> 清洗 --> 檢測 --> 返修
印刷：其作用是將焊膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤上，為元器件的焊接做准備。所用設備為印刷機（錫膏印刷機），位於SMT生產線的最前端。
點膠：因現在所用的電路板大多是雙面貼片，為防止二次回爐時投入面的元件因錫膏再次熔化而脫落，故在投入面加裝點膠機，它是將膠水滴到PCB的固定位置上，其主要作用是將元器件固定到PCB板上。所用設備為點膠機，位於SMT生產線的最前端或檢測設備的後面。有時由於客戶要求產出面也需要點膠， 而現在很多小工廠都不用點膠機，若投入面元件較大時用人工點膠。
貼裝：其作用是將表面組裝元器件准確安裝到PCB的固定位置上。所用設備為貼片機，位於SMT生產線中印刷機的後面。
固化：其作用是將貼片膠融化，從而使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設備為固化爐，位於SMT生產線中貼片機的後面。
迴流焊接：其作用是將焊膏融化，使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設備為迴流焊爐，位於SMT生產線中貼片機的後面。
清洗：其作用是將組裝好的PCB板上面的對人體有害的焊接殘留物如助焊劑等除去。所用設備為清洗機，位置可以不固定，可以在線，也可不在線。
檢測：其作用是對組裝好的PCB板進行焊接質量和裝配質量的檢測。所用設備有放大鏡、顯微鏡、在線測試儀（ICT）、飛針測試儀、自動光學檢測（AOI）、X-RAY檢測系統、功能測試儀等。位置根據檢測的需要，可以配置在生產線合適的地方。
返修：其作用是對檢測出現故障的PCB板進行返工。所用工具為烙鐵、返修工作站等。配置在生產線中任意位置。
SMT 之 IMC
IMC系Intermetallic compound 之縮寫，筆者將之譯為」介面合金共化物」。廣義上說是指某些金屬相互緊密接觸之介面間，會產生一種原子遷移互動的行為，組成一層類似合金的」化合物」，並可寫出分子式。在焊接領域的狹義上是指銅錫、金錫、鎳錫及銀錫之間的共化物。其中尤以銅錫間之良性Cu6Sn5(Eta Phase)及惡性Cu3Sn(Epsilon Phase)最為常見，對焊錫性及焊點可靠度(即焊點強度)兩者影響最大，特整理多篇論文之精華以詮釋之
一、定義
能夠被錫鉛合金焊料(或稱焊錫Solder)所焊接的金屬，如銅、鎳、金、銀等，其焊錫與被焊底金屬之間，在高溫中會快速形成一薄層類似」錫合金」的化合物。此物起源於錫原子及被焊金屬原子之相互結合、滲入、遷移、及擴散等動作，而在冷卻固化之後立即出現一層薄薄的」共化物」，且事後還會逐漸成長增厚。此類物質其老化程度受到錫原子與底金屬原子互相滲入的多少，而又可分出好幾道層次來。這種由焊錫與其被焊金屬介面之間所形成的各種共合物，統稱Intermetallic Compound 簡稱IMC，本文中僅討論含錫的IMC，將不深入涉及其他的IMC。
二、一般性質
由於IMC曾是一種可以寫出分子式的」准化合物」，故其性質與原來的金屬已大不相同，對整體焊點強度也有不同程度的影響，首先將其特性簡述於下：
◎ IMC在PCB高溫焊接或錫鉛重熔(即熔錫板或噴錫)時才會發生，有一定的組成及晶體結構，且其生長速度與溫度成正比，常溫中較慢。一直到出現全鉛的阻絕層(Barrier)才會停止(見圖六)。
◎ IMC本身具有不良的脆性，將會損及焊點之機械強度及壽命，其中尤其對抗勞強度(Fatigue Strength)危害最烈，且其熔點也較金屬要高。
◎ 由於焊錫在介面附近得錫原子會逐漸移走，而與被焊金屬組成IMC，使得該處的錫量減少，相對的使得鉛量之比例增加，以致使焊點展性增大(Ductillity)及固著強度降低，久之甚至帶來整個焊錫體的鬆弛。
◎ 一旦焊墊商原有的熔錫層或噴錫層，其與底銅之間已出現」較厚」間距過小的IMC後，對該焊墊以後再續作焊接時會有很大的妨礙；也就是在焊錫性(Solderability)或沾錫性(Wettability)上都將會出現劣化的情形。
◎ 焊點中由於錫銅結晶或錫銀結晶的滲入，使得該焊錫本身的硬度也隨之增加，久之會有脆化的麻煩。
◎ IMC會隨時老化而逐漸增厚，通常其已長成的厚度，與時間大約形成拋物線的關系，即：
δ＝k √t，
k＝k exp(－Q/RT)
δ表示t時間後IMC已成長的厚度。
K表示在某一溫度下IMC
的生長常數。
T表示絕對溫度。
R表示氣體常數，
即8.32 J/mole。
Q表示IMC生長的活化能。
K＝IMC對時間的生長常數，
以nm / √秒或μm / √日(
1μm / √日＝3.4nm / √秒。
現將四種常見含錫的IMC在不同溫度下，其生長速度比較在下表的數字中：
表1 各種IMC在不同溫度中之生長速度(nm / √s)
金屬介面 20℃ 100℃ 135℃ 150℃ 170℃
1. 錫 / 金 40
2. 錫 / 銀 0.08 17-35
3. 錫 / 鎳 0.08 1 5
4. 錫 / 銅 0.26 1.4 3.8 10
[注] 在170℃高溫中銅面上，各種含錫合金IMC層的生長速率，也有所不同；如熱浸錫鉛為
5nm/s，霧狀純錫鍍層為7.7(以下單位相同)，錫鉛比30/70的皮膜為11.2，錫鉛比70/30的皮膜為12.0，光澤鍍純錫為3.7，其中以最後之光澤鍍錫情況較好。
三、焊錫性與表面能
若純就可被焊接之底金屬而言，影響其焊錫性(Solderability)好壞的機理作用甚多，其中要點之一就是」表面自由能」(Surface Free Energy，簡稱時可省掉Free)的大小。也就是說可焊與否將取決於：
(1) 被焊底金屬表面之表面能(Surface Energy)，
(2) 焊錫焊料本身的」表面能」等二者而定。
凡底金屬之表面能大於焊錫本身之表面能時，則其沾錫性會非常好，反之則沾錫性會變差。也就是說當底金屬之表面能減掉焊錫表面能而得到負值時，將出現縮錫(Dewetting)，負值愈大則焊錫愈差，甚至造成不沾錫(Non-Wetting)的惡劣地步。
新鮮的銅面在真空中測到的」表面能」約為1265達因/公分，63/37的焊錫加熱到共熔點(Eutectic Point 183℃)並在助焊劑的協助下，其表面能只得380達因/公分，若將二者焊一起時，其沾錫性將非常良好。然而若將上述新鮮潔凈的銅面刻意放在空氣中經歷2小時後，其表面能將會遽降到25達因/公分，與380相減不但是負值(-355)，而且相去甚遠，焊錫自然不會好。因此必須要靠強力的助焊劑除去銅面的氧化物，使之再活化及表面能之再次提高，並超過焊錫本身的表面能時，焊錫性才會有良好的成績。
四、錫銅介面合金共化物的生成與老化
當熔融態的焊錫落在潔銅面的瞬間，將會立即發生沾錫(Wetting俗稱吃錫)的焊接動作。此時也立即會有錫原子擴散(Diffuse)到銅層中去，而銅原子也同時會擴散進入焊錫中，二者在交介面上形成良性且必須者Cu6Sn5的IMC，稱為η-phase(讀做Eta相)，此種新生」准化合物」中含錫之重量比約佔60%。若以少量的銅面與多量焊錫遭遇時，只需3-5秒鍾其IMC即可成長到平衡狀態的原度，如240℃的0.5μm到340℃的0.9μm。然而在此交會互熔的同時，底銅也會有一部份熔進液錫的主體錫池中，形成負面的污染。
(a) 最初狀態：當焊錫著落在清潔的銅面上將立即有η-phase Cu6Sn5生成，即圖中之(2)部分。
(b) 錫份滲耗期：焊錫層中的錫份會不斷的流失而滲向IMC去組新的Cu6Sn5，而同時銅份也會逐漸滲向原有的η-phase層次中而去組成新的Cu3Sn，即圖中之(5)。此時焊錫中之錫量將減少，使得鉛量在比例上有所增加，若於其外表欲再行焊接時將會發生縮錫。
(c) 多鉛之阻絕層：當焊錫層中的錫份不斷滲走再去組成更厚的IMC時，逐漸使得本身的含鉛比例增加，最後終於在全鉛層的擋路下阻絕了錫份的滲移。
(d) IMC的曝露：由於錫份的流失，造成焊錫層的鬆散不堪而露出IMC底層，而終致到達不沾錫的下場(Non-wetting)。
高溫作業後經長時老化的過程中，在Eta-phase良性IMC與銅底材之間，又會因銅量的不斷滲入Cu6Sn5中，而逐漸使其局部組成改變為Cu3Sn的惡性ε-phase(又讀做Epsilon相)。其中銅量將由早先η-phase的40%增加到ε-phase的66%。此種老化劣化之現象，隨著時間之延長及溫度之上升而加劇，且溫度的影響尤其強烈。由前述」表面能」的觀點可看出，這種含銅量甚高的惡性ε-phase，其表面能的數字極低，只有良性η-phase的一半。因而Cu3Sn是一種對焊錫性頗有妨礙的IMC。
然而早先出現的良性η-phase Cu6Sn5， 卻是良好焊錫性必須的條件。沒有這種良性Eta相的存在，就根本不可能完成良好的沾錫，也無法正確的焊牢。換言之，必需要在銅面上首先生成Eta-phase的IMC，其焊點才有強度。否則焊錫只是在附著的狀態下暫時冷卻固化在銅面上而已，這種焊點就如同大樹沒有根一樣，毫無強度可言。錫銅合金的兩種IMC在物理結構上也不相同。其中惡性的ε-phase(Cu3Sn)常呈現柱狀結晶(Columnar Structure)，而良性的η-phase(Cu6Sn5)卻是一種球狀組織(Globular)。下圖8此為一銅箔上的焊錫經長時間老化後，再將其彎折磨平拋光以及微蝕後，這在SEM2500倍下所攝得的微切片實像，兩IMC的組織皆清晰可見，二者之硬度皆在500微硬度單位左右。
在IMC的增厚過程中，其結晶粒子(Grains)也會隨時在變化。由於粒度的變化變形，使得在切片畫面中量測厚度也變得比較困難。一般切片到達最後拋光完成後，可使用專門的微蝕液(NaOH
50/gl，加1，2-Nitrphenol 35ml/l，70℃下操作)，並在超聲波協助下，使其能咬出清晰的IMC層次，而看到各層結晶解裡面的多種情況。現將錫銅合金的兩種IMC性質比較如下：
兩種錫銅合金IMC的比較
命名 分子式 含錫量W% 出現經過 位置所在 顏色 結晶 性能 表面能η-phase(Eta) Cu6Sn5 60% 高溫融錫沾焊到清潔銅面時立即生成 介於焊錫或純錫與銅之間的介面
白色 球狀
組織
良性IMC
微焊接強度之必須甚高
ε-phase(Epsilon) Cu3Sn 30% 焊後經高溫或長期老化而逐漸發生
介於Cu6Sn5與銅面之間
灰色 柱狀
結晶
惡性IMC
將造成縮錫或不沾錫 較低只有Eta的一半,非常有趣的是，單純Cu6Sn5的良性IMC，雖然分子是完全相同，但當生長環境不同時外觀卻極大的差異。如將清潔銅面熱浸於熔融態的純錫中，此種錫量與熱量均極度充足下，所生成的Eta良性IMC之表面呈鵝卵石狀。但若改成錫鉛合金(63/37)之錫膏與熱風再銅面上熔焊時，亦即錫量與熱量不太充足之環境，居然長出另一種一短棒狀的IMC外表(注意銅與鉛是不會產生IMC的，且兩者之對沾錫(wetting)與散錫(Spreading)的表現也截然不同。再者銅錫之IMC層一旦遭到氧化時，就會變成一種非常頑強的皮膜，即使薄到5層原子厚度的1.5nm，再猛的助焊劑也都奈何不了它。這就是為什麼PTH孔口錫薄處不易吃錫的原因(C.Lea的名著A scientific Guide to SMT之P.337有極清楚的說明)，故知焊點之主體焊錫層必須稍厚時，才能盡量保證焊錫性於不墜。事實上當」沾錫」(Wetting)之初，液錫以很小的接觸角(Contact Angle)高溫中迅速向外擴張(Spreading)地盤的同時，也另在地盤內的液錫和固銅之間產生交流，而向下紮根生成IMC，熱力學方式之步驟，即在說明其假想動作的細節。
五、錫銅IMC的老化
由上述可知錫銅之間最先所形成的良性η-phase(Cu6Sn5)，已成為良好焊接的必要條件。唯有這IMC的存在才會出現強度好的焊點。並且也清楚了解這種良好的IMC還會因銅的不斷侵入而逐漸劣化，逐漸變為不良的ε-phase(Cu3Sn)。此兩種IMC所構成的總厚度將因溫度上升而加速長厚，且與時俱增。下表3.即為各種狀況下所測得的IMC總厚度。凡其總IMC厚度愈厚者，對以後再進行焊接時之焊錫性也愈差。
表3. 不銅溫度中錫銅IMC之不同厚度
所處狀況 IMC厚度(mils)
熔錫板(指炸油或IR) 0.03~0.04
噴錫板 0.02~0.037
170℃中烤24小時 0.22以上
125℃中烤24小時 0.046
70℃中烤24小時 0.017
70℃中存貯40天 0.05
30℃中存貯2年 0.05
20℃中存貯5年 0.05
組裝之單次焊接後 0.01~0.02
圖12. 錫銅IMC的老化增厚，除與時間的平方根成比例關系外，並受到環境溫度的強烈影響，在斜率上有很大的改變。
在IMC老化過程中，原來錫鉛層中的錫份不斷的輸出，用與底材銅共組成合金共化物，因而使得原來鍍錫鉛或噴錫鉛層中的錫份逐漸減少，進而造成鉛份在比例上的不斷增加。一旦當IMC的總厚度成長到達整個錫鉛層的一半時，其含錫量也將由原來的60%而降到40%，此時其沾錫性的惡化當然就不言而喻。並由底材銅份的無限量供應，但表層皮膜中的錫量卻愈來愈少，因而愈往後來所形成的IMC，將愈趨向惡性的Cu3Sn。
且請務必注意，一旦環境超過60℃時，即使新生成的Cu6Sn5也開始轉變長出Cu3Sn來。 一旦這種不良的ε-phase成了氣候，則焊點主體中之錫不斷往介面溜走，致使整個主體皮膜中的鉛量比例增加，後續的焊接將會呈現縮錫(Dewetting)的場面。這種不歸路的惡化情形，又將隨著原始錫鉛皮膜層的厚薄而有所不同，越薄者還會受到空氣中氧氣的助虐，使得劣化情形越快。故為了免遭此一額外的苦難，一般規范都要求錫鉛皮膜層至少都要在0.3mil以上。
老化後的錫鉛皮膜，除了不良的IMC及表面能太低，而導致縮錫的效應外，鍍銅層中的雜質如氧化物、有機光澤劑等共鍍物，以及錫鉛鍍層中有機物或其它雜質等，也都會朝向IMC處移動集中，而使得縮錫現象雪上加霜更形惡化。
從許多種前人的試驗及報告文獻中，可知有三種加速老化的模式，可以類比出上述兩種焊錫性劣化及縮錫現象的試驗如下∶
◎ 在高溫飽和水蒸氣中曝置1~24小時。
◎ 在125~150℃的乾烤箱中放置4~16小時。
◎ 在高溫水蒸氣加氧氣的環境中放置1小時；之後僅在水蒸氣中放置24小時；再另於155℃的乾烤箱中放置4小時；及在40℃，90~95%RH環境中放置10天。如此之連續折騰
約等於1年時間的自然老化。 在經此等高溫高濕的老化條件下，錫鉛皮膜表面及與銅之介面上會出現氧化、腐蝕，及錫原子耗失(Depletion)等，皆將造成焊錫性的劣化。
六、錫金IMC
焊錫與金層之間的IMC生長比銅錫合金快了很多，由先後出現的順序所得的分子式有AuSn
，AuSn2，AuSn4等。在150℃中老化300小時後，其IMC居然可增長到50μm(或2mil)之厚。因而鍍金零件腳經過焊錫之後，其焊點將因IMC的生成太快，而變的強度減弱脆性增大。幸好仍被大量柔軟的焊錫所包圍，故內中缺點尚不曝露出來。又若當金層很薄時，例如是把薄金層鍍在銅面上再去焊錫，則其焊點強度也很快就會變差，其劣化程度可由耐疲勞強度試驗周期數之減少而清楚得知。
曾有人故意以熱壓打線法(Thermo-Compression，注意所用溫度需低於錫鉛之熔點)將金線壓入焊錫中，於是黃金就開始向四周的焊錫中擴散，逐漸形成如圖中白色散開的IMC。該金線原來的直徑為45μm，經155℃中老化460小時後，竟然完全消耗殆盡，其效應實在相當驚人。但若將金層鍍在鎳面上，或在焊錫中故意加入少許的銦，即可大大減緩這種黃金擴散速度達5倍之多。
七、錫銀IMC
錫與銀也會迅速的形成介面合金共化物Ag3Sn，使得許多鍍銀的零件腳在焊錫之後，很快就會發生
銀份流失而進入焊錫之中，使得銀腳焊點的結構強度迅速惡化，特稱為」滲銀Silver leaching」。此種焊後可靠性的問題，曾在許多以鈀層及銀層為導體的「厚膜技術」(Thick Film Technology)中發生過，SMT中也不乏前例。若另將錫鉛共融合金比例63/37的焊錫成分，予以小幅的改變而加入2%的銀，使成為62/36/2的比例時，即可減輕或避免發生此一」滲銀」現象，其焊點不牢的煩惱也可為之舒緩。最近興起的銅墊浸銀處理(Immersion Silver)，其有機銀層極薄僅4-6μm而已，故在焊接的瞬間，銀很快就熔入焊錫主體中，最後焊點構成之IMC層仍為銅錫的Cu6Sn5，故知銀層的功用只是在保護銅面而不被氧化而已，與有機護銅劑(OSP)之Enetk極為類似，實際上銀本身並未參加焊接。
八、錫鎳IMC
電子零件之接腳為了機械強度起見，常用黃銅代替純銅當成底材。但因黃銅中含有多量的鋅，對於焊錫性會有很大的妨礙，故必須先行鍍鎳當成屏障(Barrier)層，才能完成焊接的任務。事實上這只是在焊接的瞬間，先暫時達到消災避禍的目的而已。因不久後鎳與錫之間仍也會出現IMC，對焊點強度還是有不良的影響。
表4. 各種IMC在擴散系數與活化能方面的比較
System Intermetallic Compounds Diffusion Coefficient(m2/s) Activation Energy(J/mol)
Cu-Sn Cu6Sn5，Cu3Sn 1×106 80,000
Ni-Sn Ni3Sn2，Ni3Sn4，Ni3Sn7 2×107 68,000
Au-Sn AuSn，AuSn2 AuSn 3×104 73,000
Fe-Sn FeSnFeSn2 2×109 62,000
Ag-Sn Ag3Sn 8×109 64,000
在一般常溫下錫與鎳所生成的IMC，其生長速度與錫銅IMC相差很有限。但在高溫下卻比錫銅合金要慢了很多，故可當成銅與錫或金之間的阻隔層(Barrier Layer)。而且當環境溫度不同時，其IMC的外觀及組成也各不相同。此種具脆性的IMC接近鎳面者之分子視為Ni3Sn4，接近錫面者則甚為分歧難以找出通式，一般以NiSn3為代表。根據一些實驗數據，後者生長的速度約為前者的三倍。又因鎳在空氣非常容易鈍化(Passivation)，對焊錫性也會出現極其不利的影響，故一般在鎳外表還要鍍一層純錫，以提高焊錫性。若做為接觸(Contact)導電用途時，則也可鍍金或銀。
九、結論
各種待焊表面其焊錫性的劣化，以及焊點強度的減弱，都是一種自然現象。正如同有情世界的生老病死及無情世界的頹蝕風化一樣均遲早發生，無法避免。了解發生的原因與過程之後，若可找出改善之道以延長其使用年限，即為上上之策矣。

2、SEM和TEM區別

SEM，全稱為掃描電子顯微鏡，又稱掃描電鏡，英文名Scanning
Electronic
Microscopy.
TEM，全稱為透射電子顯微鏡，又稱透射電鏡，英文名Transmission
Electron
Microscope.
區別：
1.
SEM的樣品中被激發出來的二次電子和背散射電子被收集而成像.
TEM可以表徵樣品的質厚襯度，也可以表徵樣品的內部晶格結構。TEM的解析度比SEM要高一些。
2.
SEM樣品要求不算嚴苛，而TEM樣品觀察的部分必須減薄到100nm厚度以下，一般做成直徑3mm的片，然後去做離子減薄，或雙噴（或者有厚度為20~40μm或者更少的薄區要求）。
3.
TEM可以標定晶格常數，從而確定物相結構；SEM主要可以標定某一處的元素含量，但無法准確測定結構。

3、切片（cross section)分析有哪些測試的標准和測試項目？

切片（cross section)是用特製液態樹脂將樣品包裹固封，然後進行研磨拋光的一種制樣方法，檢測流程包括取樣、固封、研磨、拋光、最後提供形貌照片、開裂分層大小判斷或尺寸等數據。目的：電子元器件表面及內部缺陷檢查及SMT製程改善&驗證。 適用范圍： 適用於電子元器件結構剖析，PCBA焊接缺陷，焊點上錫形態及缺陷檢測等。
常規檢驗項目及標准：IPC-TM-650 2.1.1 E 05/04 。1.PCB結構缺陷：PCB分層，孔銅斷裂等 2.PCBA焊接質量檢測： a.BGA空焊，虛焊，孔洞，橋接，上錫面積等； b.產品結構剖析：電容與PCB銅箔層數解析，LED結構剖析，電鍍工藝分析，材料內部結構缺陷等； c.微小尺寸量測（一般大於1um）：氣孔大小，上錫高度，銅箔厚度等。
切片技術主要是一種用於檢查電子組件、電路板或機構件內部狀況、焊接狀況的分析手段。通常採用研磨的方法，使內部結構或缺陷暴露出來。富 士康 華南 檢 測 中心還可以，測試的能力 比較權 威 。希望我的回答能幫助到您。

4、迎合部是什麼部門

表面處理製造部
什麼是SMT
SMT就是表面組裝技術（表面貼裝技術）（Surface Mounted Technology的縮寫），是目前電子組裝行業里最流行的一種技術和工藝。
SMT有何特點
組裝密度高、電子產品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統插裝元件的1/10左右，一般採用SMT之後，電子產品體積縮小40%~60%，重量減輕60%~80%。
可靠性高、抗振能力強。焊點缺陷率低。
高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。
易於實現自動化，提高生產效率。降低成本達30%~50%。 節省材料、能源、設備、人力、時間等。
[編輯本段]為什麼要用SMT
電子產品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無法縮小
電子產品功能更完整，所採用的集成電路(IC)已無穿孔元件，特別是大規模、高集成IC，不得不採用表面貼片元件
產品批量化，生產自動化，廠方要以低成本高產量，出產優質產品以迎合顧客需求及加強市場競爭力
電子元件的發展，集成電路(IC)的開發，半導體材料的多元應用
電子科技革命勢在必行，追逐國際潮流
[編輯本段]SMT 基本工藝構成要素
印刷（或點膠）--> 貼裝 --> （固化） --> 迴流焊接 --> 清洗 --> 檢測 --> 返修
印刷：其作用是將焊膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤上，為元器件的焊接做准備。所用設備為印刷機（錫膏印刷機），位於SMT生產線的最前端。
點膠：因現在所用的電路板大多是雙面貼片，為防止二次回爐時投入面的元件因錫膏再次熔化而脫落，故在投入面加裝點膠機，它是將膠水滴到PCB的固定位置上，其主要作用是將元器件固定到PCB板上。所用設備為點膠機，位於SMT生產線的最前端或檢測設備的後面。有時由於客戶要求產出面也需要點膠， 而現在很多小工廠都不用點膠機，若投入面元件較大時用人工點膠。
貼裝：其作用是將表面組裝元器件准確安裝到PCB的固定位置上。所用設備為貼片機，位於SMT生產線中印刷機的後面。
固化：其作用是將貼片膠融化，從而使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設備為固化爐，位於SMT生產線中貼片機的後面。
迴流焊接：其作用是將焊膏融化，使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設備為迴流焊爐，位於SMT生產線中貼片機的後面。
清洗：其作用是將組裝好的PCB板上面的對人體有害的焊接殘留物如助焊劑等除去。所用設備為清洗機，位置可以不固定，可以在線，也可不在線。
檢測：其作用是對組裝好的PCB板進行焊接質量和裝配質量的檢測。所用設備有放大鏡、顯微鏡、在線測試儀（ICT）、飛針測試儀、自動光學檢測（AOI）、X-RAY檢測系統、功能測試儀等。位置根據檢測的需要，可以配置在生產線合適的地方。
返修：其作用是對檢測出現故障的PCB板進行返工。所用工具為烙鐵、返修工作站等。配置在生產線中任意位置。
SMT 之 IMC
IMC系Intermetallic compound 之縮寫，筆者將之譯為」介面合金共化物」。廣義上說是指某些金屬相互緊密接觸之介面間，會產生一種原子遷移互動的行為，組成一層類似合金的」化合物」，並可寫出分子式。在焊接領域的狹義上是指銅錫、金錫、鎳錫及銀錫之間的共化物。其中尤以銅錫間之良性Cu6Sn5(Eta Phase)及惡性Cu3Sn(Epsilon Phase)最為常見，對焊錫性及焊點可靠度(即焊點強度)兩者影響最大，特整理多篇論文之精華以詮釋之
一、定義
能夠被錫鉛合金焊料(或稱焊錫Solder)所焊接的金屬，如銅、鎳、金、銀等，其焊錫與被焊底金屬之間，在高溫中會快速形成一薄層類似」錫合金」的化合物。此物起源於錫原子及被焊金屬原子之相互結合、滲入、遷移、及擴散等動作，而在冷卻固化之後立即出現一層薄薄的」共化物」，且事後還會逐漸成長增厚。此類物質其老化程度受到錫原子與底金屬原子互相滲入的多少，而又可分出好幾道層次來。這種由焊錫與其被焊金屬介面之間所形成的各種共合物，統稱Intermetallic Compound 簡稱IMC，本文中僅討論含錫的IMC，將不深入涉及其他的IMC。
二、一般性質
由於IMC曾是一種可以寫出分子式的」准化合物」，故其性質與原來的金屬已大不相同，對整體焊點強度也有不同程度的影響，首先將其特性簡述於下：
◎ IMC在PCB高溫焊接或錫鉛重熔(即熔錫板或噴錫)時才會發生，有一定的組成及晶體結構，且其生長速度與溫度成正比，常溫中較慢。一直到出現全鉛的阻絕層(Barrier)才會停止(見圖六)。
◎ IMC本身具有不良的脆性，將會損及焊點之機械強度及壽命，其中尤其對抗勞強度(Fatigue Strength)危害最烈，且其熔點也較金屬要高。
◎ 由於焊錫在介面附近得錫原子會逐漸移走，而與被焊金屬組成IMC，使得該處的錫量減少，相對的使得鉛量之比例增加，以致使焊點展性增大(Ductillity)及固著強度降低，久之甚至帶來整個焊錫體的鬆弛。
◎ 一旦焊墊商原有的熔錫層或噴錫層，其與底銅之間已出現」較厚」間距過小的IMC後，對該焊墊以後再續作焊接時會有很大的妨礙；也就是在焊錫性(Solderability)或沾錫性(Wettability)上都將會出現劣化的情形。
◎ 焊點中由於錫銅結晶或錫銀結晶的滲入，使得該焊錫本身的硬度也隨之增加，久之會有脆化的麻煩。
◎ IMC會隨時老化而逐漸增厚，通常其已長成的厚度，與時間大約形成拋物線的關系，即：
δ＝k √t，
k＝k exp(－Q/RT)
δ表示t時間後IMC已成長的厚度。
K表示在某一溫度下IMC
的生長常數。
T表示絕對溫度。
R表示氣體常數，
即8.32 J/mole。
Q表示IMC生長的活化能。
K＝IMC對時間的生長常數，
以nm / √秒或μm / √日(
1μm / √日＝3.4nm / √秒。
現將四種常見含錫的IMC在不同溫度下，其生長速度比較在下表的數字中：
表1 各種IMC在不同溫度中之生長速度(nm / √s)
金屬介面 20℃ 100℃ 135℃ 150℃ 170℃
1. 錫 / 金 40
2. 錫 / 銀 0.08 17-35
3. 錫 / 鎳 0.08 1 5
4. 錫 / 銅 0.26 1.4 3.8 10
[注] 在170℃高溫中銅面上，各種含錫合金IMC層的生長速率，也有所不同；如熱浸錫鉛為
5nm/s，霧狀純錫鍍層為7.7(以下單位相同)，錫鉛比30/70的皮膜為11.2，錫鉛比70/30的皮膜為12.0，光澤鍍純錫為3.7，其中以最後之光澤鍍錫情況較好。
三、焊錫性與表面能
若純就可被焊接之底金屬而言，影響其焊錫性(Solderability)好壞的機理作用甚多，其中要點之一就是」表面自由能」(Surface Free Energy，簡稱時可省掉Free)的大小。也就是說可焊與否將取決於：
(1) 被焊底金屬表面之表面能(Surface Energy)，
(2) 焊錫焊料本身的」表面能」等二者而定。
凡底金屬之表面能大於焊錫本身之表面能時，則其沾錫性會非常好，反之則沾錫性會變差。也就是說當底金屬之表面能減掉焊錫表面能而得到負值時，將出現縮錫(Dewetting)，負值愈大則焊錫愈差，甚至造成不沾錫(Non-Wetting)的惡劣地步。
新鮮的銅面在真空中測到的」表面能」約為1265達因/公分，63/37的焊錫加熱到共熔點(Eutectic Point 183℃)並在助焊劑的協助下，其表面能只得380達因/公分，若將二者焊一起時，其沾錫性將非常良好。然而若將上述新鮮潔凈的銅面刻意放在空氣中經歷2小時後，其表面能將會遽降到25達因/公分，與380相減不但是負值(-355)，而且相去甚遠，焊錫自然不會好。因此必須要靠強力的助焊劑除去銅面的氧化物，使之再活化及表面能之再次提高，並超過焊錫本身的表面能時，焊錫性才會有良好的成績。
四、錫銅介面合金共化物的生成與老化
當熔融態的焊錫落在潔銅面的瞬間，將會立即發生沾錫(Wetting俗稱吃錫)的焊接動作。此時也立即會有錫原子擴散(Diffuse)到銅層中去，而銅原子也同時會擴散進入焊錫中，二者在交介面上形成良性且必須者Cu6Sn5的IMC，稱為η-phase(讀做Eta相)，此種新生」准化合物」中含錫之重量比約佔60%。若以少量的銅面與多量焊錫遭遇時，只需3-5秒鍾其IMC即可成長到平衡狀態的原度，如240℃的0.5μm到340℃的0.9μm。然而在此交會互熔的同時，底銅也會有一部份熔進液錫的主體錫池中，形成負面的污染。
(a) 最初狀態：當焊錫著落在清潔的銅面上將立即有η-phase Cu6Sn5生成，即圖中之(2)部分。
(b) 錫份滲耗期：焊錫層中的錫份會不斷的流失而滲向IMC去組新的Cu6Sn5，而同時銅份也會逐漸滲向原有的η-phase層次中而去組成新的Cu3Sn，即圖中之(5)。此時焊錫中之錫量將減少，使得鉛量在比例上有所增加，若於其外表欲再行焊接時將會發生縮錫。
(c) 多鉛之阻絕層：當焊錫層中的錫份不斷滲走再去組成更厚的IMC時，逐漸使得本身的含鉛比例增加，最後終於在全鉛層的擋路下阻絕了錫份的滲移。
(d) IMC的曝露：由於錫份的流失，造成焊錫層的鬆散不堪而露出IMC底層，而終致到達不沾錫的下場(Non-wetting)。
高溫作業後經長時老化的過程中，在Eta-phase良性IMC與銅底材之間，又會因銅量的不斷滲入Cu6Sn5中，而逐漸使其局部組成改變為Cu3Sn的惡性ε-phase(又讀做Epsilon相)。其中銅量將由早先η-phase的40%增加到ε-phase的66%。此種老化劣化之現象，隨著時間之延長及溫度之上升而加劇，且溫度的影響尤其強烈。由前述」表面能」的觀點可看出，這種含銅量甚高的惡性ε-phase，其表面能的數字極低，只有良性η-phase的一半。因而Cu3Sn是一種對焊錫性頗有妨礙的IMC。
然而早先出現的良性η-phase Cu6Sn5， 卻是良好焊錫性必須的條件。沒有這種良性Eta相的存在，就根本不可能完成良好的沾錫，也無法正確的焊牢。換言之，必需要在銅面上首先生成Eta-phase的IMC，其焊點才有強度。否則焊錫只是在附著的狀態下暫時冷卻固化在銅面上而已，這種焊點就如同大樹沒有根一樣，毫無強度可言。錫銅合金的兩種IMC在物理結構上也不相同。其中惡性的ε-phase(Cu3Sn)常呈現柱狀結晶(Columnar Structure)，而良性的η-phase(Cu6Sn5)卻是一種球狀組織(Globular)。下圖8此為一銅箔上的焊錫經長時間老化後，再將其彎折磨平拋光以及微蝕後，這在SEM2500倍下所攝得的微切片實像，兩IMC的組織皆清晰可見，二者之硬度皆在500微硬度單位左右。
在IMC的增厚過程中，其結晶粒子(Grains)也會隨時在變化。由於粒度的變化變形，使得在切片畫面中量測厚度也變得比較困難。一般切片到達最後拋光完成後，可使用專門的微蝕液(NaOH
50/gl，加1，2-Nitrphenol 35ml/l，70℃下操作)，並在超聲波協助下，使其能咬出清晰的IMC層次，而看到各層結晶解裡面的多種情況。現將錫銅合金的兩種IMC性質比較如下：
兩種錫銅合金IMC的比較
命名 分子式 含錫量W% 出現經過 位置所在 顏色 結晶 性能 表面能η-phase(Eta) Cu6Sn5 60% 高溫融錫沾焊到清潔銅面時立即生成 介於焊錫或純錫與銅之間的介面
白色 球狀
組織
良性IMC
微焊接強度之必須甚高
ε-phase(Epsilon) Cu3Sn 30% 焊後經高溫或長期老化而逐漸發生
介於Cu6Sn5與銅面之間
灰色 柱狀
結晶
惡性IMC
將造成縮錫或不沾錫 較低只有Eta的一半,非常有趣的是，單純Cu6Sn5的良性IMC，雖然分子是完全相同，但當生長環境不同時外觀卻極大的差異。如將清潔銅面熱浸於熔融態的純錫中，此種錫量與熱量均極度充足下，所生成的Eta良性IMC之表面呈鵝卵石狀。但若改成錫鉛合金(63/37)之錫膏與熱風再銅面上熔焊時，亦即錫量與熱量不太充足之環境，居然長出另一種一短棒狀的IMC外表(注意銅與鉛是不會產生IMC的，且兩者之對沾錫(wetting)與散錫(Spreading)的表現也截然不同。再者銅錫之IMC層一旦遭到氧化時，就會變成一種非常頑強的皮膜，即使薄到5層原子厚度的1.5nm，再猛的助焊劑也都奈何不了它。這就是為什麼PTH孔口錫薄處不易吃錫的原因(C.Lea的名著A scientific Guide to SMT之P.337有極清楚的說明)，故知焊點之主體焊錫層必須稍厚時，才能盡量保證焊錫性於不墜。事實上當」沾錫」(Wetting)之初，液錫以很小的接觸角(Contact Angle)高溫中迅速向外擴張(Spreading)地盤的同時，也另在地盤內的液錫和固銅之間產生交流，而向下紮根生成IMC，熱力學方式之步驟，即在說明其假想動作的細節。
五、錫銅IMC的老化
由上述可知錫銅之間最先所形成的良性η-phase(Cu6Sn5)，已成為良好焊接的必要條件。唯有這IMC的存在才會出現強度好的焊點。並且也清楚了解這種良好的IMC還會因銅的不斷侵入而逐漸劣化，逐漸變為不良的ε-phase(Cu3Sn)。此兩種IMC所構成的總厚度將因溫度上升而加速長厚，且與時俱增。下表3.即為各種狀況下所測得的IMC總厚度。凡其總IMC厚度愈厚者，對以後再進行焊接時之焊錫性也愈差。
表3. 不銅溫度中錫銅IMC之不同厚度
所處狀況 IMC厚度(mils)
熔錫板(指炸油或IR) 0.03~0.04
噴錫板 0.02~0.037
170℃中烤24小時 0.22以上
125℃中烤24小時 0.046
70℃中烤24小時 0.017
70℃中存貯40天 0.05
30℃中存貯2年 0.05
20℃中存貯5年 0.05
組裝之單次焊接後 0.01~0.02
圖12. 錫銅IMC的老化增厚，除與時間的平方根成比例關系外，並受到環境溫度的強烈影響，在斜率上有很大的改變。
在IMC老化過程中，原來錫鉛層中的錫份不斷的輸出，用與底材銅共組成合金共化物，因而使得原來鍍錫鉛或噴錫鉛層中的錫份逐漸減少，進而造成鉛份在比例上的不斷增加。一旦當IMC的總厚度成長到達整個錫鉛層的一半時，其含錫量也將由原來的60%而降到40%，此時其沾錫性的惡化當然就不言而喻。並由底材銅份的無限量供應，但表層皮膜中的錫量卻愈來愈少，因而愈往後來所形成的IMC，將愈趨向惡性的Cu3Sn。
且請務必注意，一旦環境超過60℃時，即使新生成的Cu6Sn5也開始轉變長出Cu3Sn來。 一旦這種不良的ε-phase成了氣候，則焊點主體中之錫不斷往介面溜走，致使整個主體皮膜中的鉛量比例增加，後續的焊接將會呈現縮錫(Dewetting)的場面。這種不歸路的惡化情形，又將隨著原始錫鉛皮膜層的厚薄而有所不同，越薄者還會受到空氣中氧氣的助虐，使得劣化情形越快。故為了免遭此一額外的苦難，一般規范都要求錫鉛皮膜層至少都要在0.3mil以上。
老化後的錫鉛皮膜，除了不良的IMC及表面能太低，而導致縮錫的效應外，鍍銅層中的雜質如氧化物、有機光澤劑等共鍍物，以及錫鉛鍍層中有機物或其它雜質等，也都會朝向IMC處移動集中，而使得縮錫現象雪上加霜更形惡化。
從許多種前人的試驗及報告文獻中，可知有三種加速老化的模式，可以類比出上述兩種焊錫性劣化及縮錫現象的試驗如下∶
◎ 在高溫飽和水蒸氣中曝置1~24小時。
◎ 在125~150℃的乾烤箱中放置4~16小時。
◎ 在高溫水蒸氣加氧氣的環境中放置1小時；之後僅在水蒸氣中放置24小時；再另於155℃的乾烤箱中放置4小時；及在40℃，90~95%RH環境中放置10天。如此之連續折騰
約等於1年時間的自然老化。 在經此等高溫高濕的老化條件下，錫鉛皮膜表面及與銅之介面上會出現氧化、腐蝕，及錫原子耗失(Depletion)等，皆將造成焊錫性的劣化。
六、錫金IMC
焊錫與金層之間的IMC生長比銅錫合金快了很多，由先後出現的順序所得的分子式有AuSn
，AuSn2，AuSn4等。在150℃中老化300小時後，其IMC居然可增長到50μm(或2mil)之厚。因而鍍金零件腳經過焊錫之後，其焊點將因IMC的生成太快，而變的強度減弱脆性增大。幸好仍被大量柔軟的焊錫所包圍，故內中缺點尚不曝露出來。又若當金層很薄時，例如是把薄金層鍍在銅面上再去焊錫，則其焊點強度也很快就會變差，其劣化程度可由耐疲勞強度試驗周期數之減少而清楚得知。
曾有人故意以熱壓打線法(Thermo-Compression，注意所用溫度需低於錫鉛之熔點)將金線壓入焊錫中，於是黃金就開始向四周的焊錫中擴散，逐漸形成如圖中白色散開的IMC。該金線原來的直徑為45μm，經155℃中老化460小時後，竟然完全消耗殆盡，其效應實在相當驚人。但若將金層鍍在鎳面上，或在焊錫中故意加入少許的銦，即可大大減緩這種黃金擴散速度達5倍之多。
七、錫銀IMC
錫與銀也會迅速的形成介面合金共化物Ag3Sn，使得許多鍍銀的零件腳在焊錫之後，很快就會發生
銀份流失而進入焊錫之中，使得銀腳焊點的結構強度迅速惡化，特稱為」滲銀Silver leaching」。此種焊後可靠性的問題，曾在許多以鈀層及銀層為導體的「厚膜技術」(Thick Film Technology)中發生過，SMT中也不乏前例。若另將錫鉛共融合金比例63/37的焊錫成分，予以小幅的改變而加入2%的銀，使成為62/36/2的比例時，即可減輕或避免發生此一」滲銀」現象，其焊點不牢的煩惱也可為之舒緩。最近興起的銅墊浸銀處理(Immersion Silver)，其有機銀層極薄僅4-6μm而已，故在焊接的瞬間，銀很快就熔入焊錫主體中，最後焊點構成之IMC層仍為銅錫的Cu6Sn5，故知銀層的功用只是在保護銅面而不被氧化而已，與有機護銅劑(OSP)之Enetk極為類似，實際上銀本身並未參加焊接。
八、錫鎳IMC
電子零件之接腳為了機械強度起見，常用黃銅代替純銅當成底材。但因黃銅中含有多量的鋅，對於焊錫性會有很大的妨礙，故必須先行鍍鎳當成屏障(Barrier)層，才能完成焊接的任務。事實上這只是在焊接的瞬間，先暫時達到消災避禍的目的而已。因不久後鎳與錫之間仍也會出現IMC，對焊點強度還是有不良的影響。
表4. 各種IMC在擴散系數與活化能方面的比較
System Intermetallic Compounds Diffusion Coefficient(m2/s) Activation Energy(J/mol)
Cu-Sn Cu6Sn5，Cu3Sn 1×106 80,000
Ni-Sn Ni3Sn2，Ni3Sn4，Ni3Sn7 2×107 68,000
Au-Sn AuSn，AuSn2 AuSn 3×104 73,000
Fe-Sn FeSnFeSn2 2×109 62,000
Ag-Sn Ag3Sn 8×109 64,000
在一般常溫下錫與鎳所生成的IMC，其生長速度與錫銅IMC相差很有限。但在高溫下卻比錫銅合金要慢了很多，故可當成銅與錫或金之間的阻隔層(Barrier Layer)。而且當環境溫度不同時，其IMC的外觀及組成也各不相同。此種具脆性的IMC接近鎳面者之分子視為Ni3Sn4，接近錫面者則甚為分歧難以找出通式，一般以NiSn3為代表。根據一些實驗數據，後者生長的速度約為前者的三倍。又因鎳在空氣非常容易鈍化(Passivation)，對焊錫性也會出現極其不利的影響，故一般在鎳外表還要鍍一層純錫，以提高焊錫性。若做為接觸(Contact)導電用途時，則也可鍍金或銀。
九、結論
各種待焊表面其焊錫性的劣化，以及焊點強度的減弱，都是一種自然現象。正如同有情世界的生老病死及無情世界的頹蝕風化一樣均遲早發生，無法避免。了解發生的原因與過程之後，若可找出改善之道以延長其使用年限，即為上上之策矣。
哈韓國際服飾

5、SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的區別

SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的區別主要是名稱不同、工作原理不同、作用不同、

一、名稱不同

1、SEM，英文全稱：Scanningelectronmicroscope，中文稱：掃描電子顯微鏡。

2、TEM，英文全稱：，中文稱：透射電子顯微鏡。

3、XRD，英文全稱：Diffractionofx－rays，中文稱：X射線衍射。

4、AES，英文全稱：AugerElectronSpectroscopy，中文稱：俄歇電子能譜。

5、STM，英文全稱：ScanningTunnelingMicroscope，中文稱：掃描隧道顯微鏡。

6、AFM，英文全稱：AtomicForceMicroscope，中文稱：原子力顯微鏡。

二、工作原理不同

1．掃描電子顯微鏡的原理是用高能電子束對樣品進行掃描，產生各種各樣的物理信息。通過接收、放大和顯示這些信息，可以觀察到試樣的表面形貌。

2．透射電子顯微鏡的整體工作原理如下：電子槍發出的電子束經過冷凝器在透鏡的光軸在真空通道，通過冷凝器，它將收斂到一個薄，明亮而均勻的光斑，輻照樣品室的樣品。通過樣品的電子束攜帶著樣品內部的結構信息。通過樣品緻密部分的電子數量較少，而通過稀疏部分的電子數量較多。

物鏡會聚焦點和一次放大後，電子束進入第二中間透鏡和第一、第二投影透鏡進行綜合放大成像。最後，將放大後的電子圖像投影到觀察室的熒光屏上。屏幕將電子圖像轉換成可視圖像供用戶觀察。

3、x射線衍射（XRD）的基本原理：當一束單色X射線入射晶體，因為水晶是由原子規則排列成一個細胞，規則的原子之間的距離和入射X射線波長具有相同的數量級，因此通過不同的原子散射X射線相互干涉，更影響一些特殊方向的X射線衍射，衍射線的位置和強度的空間分布，晶體結構密切相關。

4．入射的電子束和材料的作用可以激發原子內部的電子形成空穴。從填充孔到內殼層的轉變所釋放的能量可能以x射線的形式釋放出來，產生特徵性的x射線，也可能激發原子核外的另一個電子成為自由電子，即俄歇電子。

5．掃描隧道顯微鏡的工作原理非常簡單。一個小電荷被放在探頭上，電流從探頭流出，穿過材料，到達下表面。當探針通過單個原子時，通過探針的電流發生變化，這些變化被記錄下來。

電流在流經一個原子時漲落，從而非常詳細地描繪出它的輪廓。經過多次流動後，人們可以通過繪制電流的波動得到構成網格的單個原子的美麗圖畫。

6．原子力顯微鏡的工作原理：當原子間的距離減小到一定程度時，原子間作用力迅速增大。因此，樣品表面的高度可以直接由微探針的力轉換而來，從而獲得樣品表面形貌的信息。

三、不同的功能

1．掃描電子顯微鏡（SEM）是介於透射電子顯微鏡和光學顯微鏡之間的一種微觀形貌觀察方法，可以直接利用樣品表面材料的材料性質進行微觀成像。

掃描電子顯微鏡具有高倍放大功能，可連續調節20000～200000倍。它有一個大的景深，一個大的視野，一個立體的形象，它可以直接觀察到各種樣品在不均勻表面上的細微結構。

樣品制備很簡單。目前，所有的掃描電鏡設備都配備了x射線能譜儀，可以同時觀察微觀組織和形貌，分析微區成分。因此，它是當今非常有用的科學研究工具。

2．透射電子顯微鏡在材料科學和生物學中有著廣泛的應用。由於電子容易散射或被物體吸收，穿透率低，樣品的密度和厚度會影響最終成像質量。必須制備超薄的薄片，通常為50～100nm。

所以當你用透射電子顯微鏡觀察樣品時，你必須把它處理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷凍超薄切片法、冷凍蝕刻法、冷凍斷裂法等。對於液體樣品，通常掛在預處理過的銅線上觀察。

3X射線衍射檢測的重要手段的人們意識到自然，探索自然，尤其是在凝聚態物理、材料科學、生活、醫療、化工、地質、礦物學、環境科學、考古學、歷史、和許多其他領域發揮了積極作用，不斷拓展新領域、新方法層出不窮。

特別是隨著同步輻射源和自由電子激光的興起，x射線衍射的研究方法還在不斷擴展，如超高速x射線衍射、軟x射線顯微術、x射線吸收結構、共振非彈性x射線衍射、同步x射線層析顯微術等。這些新的X射線衍射檢測技術必將為各個學科注入新的活力。

4，俄歇電子在固體也經歷了頻繁的非彈性散射，可以逃避只是表面的固體表面原子層的俄歇電子，電子的能量通常是10～500電子伏特，他們的平均自由程很短，約5～20，所以俄歇電子能譜學調查是固體表面。

俄歇電子能譜通常採用電子束作為輻射源，可以進行聚焦和掃描。因此，俄歇電子能譜可用於表面微觀分析，並可直接從屏幕上獲得俄歇元素圖像。它是現代固體表面研究的有力工具，廣泛應用於各種材料的分析，催化、吸附、腐蝕、磨損等方面的研究。

5．當STM工作時，探頭將足夠接近樣品，以產生具有高度和空間限制的電子束。因此，STM具有很高的空間解析度，可以用於成像工作中的科學觀測。

STM在加工的過程中進行了表面上可以實時成像進行了表面形態，用於查找各種結構性缺陷和表面損傷，表面沉積和蝕刻方法建立或切斷電線，如消除缺陷，達到修復的目的，也可以用STM圖像檢查結果是好還是壞。

6．原子力顯微鏡的出現無疑促進了納米技術的發展。掃描探針顯微鏡，以原子力顯微鏡為代表，是一系列的顯微鏡，使用一個小探針來掃描樣品的表面，以提供高倍放大。Afm掃描可以提供各類樣品的表面狀態信息。

與傳統顯微鏡相比，原子力顯微鏡觀察樣品的表面的優勢高倍鏡下在大氣條件下，並且可以用於幾乎所有樣品（與某些表面光潔度要求）並可以獲得樣品表面的三維形貌圖像沒有任何其他的樣品制備。

掃描後的三維形貌圖像可進行粗糙度計算、厚度、步長、方框圖或粒度分析。

6、怎麼制好復合材料的SEM切片

帆泰檢測回答copy：要看你所用的掃描電鏡（SEM）的樣品盒有多大，像我們實驗室所用的冷場發射掃描電鏡的樣品盒只能放2.5*2.5*2cm大小的樣品，如果是材料導電性能不好還需要噴金處理才能比較好的觀察材料的形貌。希望可以幫助到你

7、TEM和SEM的工作原理差別?

1、掃描電子顯微鏡 SEM(scanning electron microscope)

（1）、掃描電子顯微鏡工作原理：
是1965年發明的較現代的細胞生物學研究工具，主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產生各種效應，其中主要是樣品的二次電子發射。二次電子能夠產生樣品表面放大的形貌像，這個像是在樣品被掃描時按時序建立起來的，即使用逐點成像的方法獲得放大像。
（2）掃描電子顯微鏡的製造是依據電子與物質的相互作用。當一束高能的人射電子轟擊物質表面時，被激發的區域將產生二次電子、俄歇電子、特徵x射線和連續譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區域產生的電磁輻射。同時，也可產生電子-空穴對、晶格振動 (聲子)、電子振盪 (等離子體)。原則上講，利用電子和物質的相互作用，可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學性質的信息，如形貌、組成、晶體結構、電子結構和內部電場或磁場等等。掃描電子顯微鏡正是根據上述不同信息產生的機理，採用不同的信息檢測器，使選擇檢測得以實現。如對二次電子、背散射電子的採集，可得到有關物質微觀形貌的信息;對x射線的採集，可得到物質化學成分的信息。正因如此，根據不同需求，可製造出功能配置不同的掃描電子顯微鏡。

2、透射電鏡TEM (transmission electron microscope)

（1）透射電鏡工作原理：
是以電子束透過樣品經過聚焦與放大後所產生的物像， 投射到熒光屏上或照相底片上進行觀察。
（2）透射電鏡的解析度為0.1～0.2nm，放大倍數為幾萬～幾十萬倍。由於電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。其制備過程與石蠟切片相似，但要求極嚴格。要在機體死亡後的數分鍾釣取材，組織塊要小(1立方毫米以內），常用戊二醛和餓酸進行雙重固定樹脂包埋,用特製的超薄切片機（ultramicrotome）切成超薄切片，再經醋酸鈾和檸檬酸鉛等進行電子染色。電子束投射到樣品時，可隨組織構成成分的密度不同而發生相應的電子發射，如電子束投射到質量大的結構時，電子被散射的多，因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。稱電子密度高（electron dense）。反之，則稱為電子密度低（electron lucent）。