Waiting
Elaborazione accesso...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

في تحليلات العمق من المصابيح من قبل مجموعة من الأشعة السينية التصوير المقطعي (CT) والمجهر الضوئي (LM) مربوط مع المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)

Published: June 16, 2016 doi: 10.3791/53870
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Department Lippstadt, Hamm-Lippstadt University of Applied Sciences

Summary

وأوجز سير العمل الشامل توصيف الجزئي من الأجهزة البصرية النشطة. أنه يحتوي على التحقيقات الهيكلية وكذلك الوظيفية عن طريق CT، LM ووزارة شؤون المرأة. وتتجلى طريقة لLED الأبيض الذي يمكن لا يزال يتم تشغيلها خلال التوصيف.

Introduction

توضح هذه المقالة إمكانات ومزايا مزيج من الأشعة السينية التصوير المقطعي (CT) مع ضوء مترابط والمجهر الإلكتروني (كليم) لمثالا يحتذى به في عمق توصيف الثنائيات الباعثة للضوء (LED). مع هذه التقنية من الممكن التخطيط لإعداد الصغير من الصمام في مثل هذه الأزياء أنه في حين أن المقطع العرضي يمكن تصوير المجهري هو الحفاظ على وظائف الكهربائية في الجزء المتبقي من العينة. الإجراء ديه العديد من المزايا الفريدة: أولا، إعداد الصغيرة التي خططت لها المساعدات من حجم المقدمة من العينة كلها التي حصلت عليها CT. ثانيا، مراقبة الصمام بواسطة المجهر الضوئي (LM) مع مجموعة كاملة من تقنيات التصوير المتوفرة (مشرق والميدان الظلام، والاستقطاب النقيض من ذلك، وما إلى ذلك)؛ ثالثا، ومراقبة الصمام في العملية التي LM. رابعا، ومراقبة المناطق متطابقة مع مجموعة كاملة من تقنيات التصوير المجهر الإلكتروني متضمنه ه الثانويlectron (SE) والتصوير الخلفي مبعثر الإلكترون (BSE)، فضلا عن التشتت الطاقة التحليل الطيفي للأشعة السينية مضان (EDX).

تم تصميم المصابيح لتطبيقات الإضاءة لينبعث الضوء الأبيض، وعلى الرغم من أن في بعض التطبيقات التباين اللون قد تكون مواتية. هذه الانبعاثات واسع لا يمكن أن يتحقق عن طريق الانبعاث من أشباه الموصلات مركب واحد، منذ المصابيح تصدر إشعاعات في نطاق طيفي الضيقة (حوالي 30 نانومتر الكامل نصف عرض الحد الأقصى (FWHM)). ولذلك فإن الضوء الأبيض الصمام الناتجة عادة عن طريق الجمع LED زرقاء مع فوسفورات التي تحول الإشعاع الطول الموجي القصير في الانبعاثات واسع على نطاق واسع الطيف 1. لون متغير الصمام حلول عادة ما جعل استخدام ثلاثة على الأقل التمهيدية، مما يؤدي عادة إلى ارتفاع أسعار السوق 2.

وبطبيعة الحال وضع استخدام إما CT، LM أو SEM جيدا (على سبيل المثال، في تحليل الفشل لالمصابيح 3-15)، ولكنمجموعة شاملة وهادفة من جميع التقنيات الثلاثة المذكورة هنا قد تقدم رؤى جديدة، وسيمكن المسارات أسرع نحو تحقيق النتائج توصيف ذات مغزى.

من تحليل 3D المجهرية للجهاز في حزم CT في المناطق ذات الاهتمام (رويس) ويمكن تحديد واختيار. مع هذا الأسلوب غير مدمرة، يمكن أن التوصيلات الكهربائية أيضا أن تحدد وتعتبر لمزيد من التحضير. إعداد دقيق للشريحة 2D يسمح تحقيقات الجهاز في العملية على الرغم من الطبيعة المدمرة لهذه الطريقة. المقطع العرضي يمكن الآن تتميز كليم 16،17 والتي تمكن توصيف فعالة جدا ومرنة من رويس متطابقة مع LM فضلا عن وزارة شؤون المرأة. من خلال هذا النهج، ومزايا كل من تقنيات الفحص المجهري يمكن الجمع. على سبيل المثال، يتبع تحديد سريع لرويس في LM بواسطة التصوير ذات الدقة العالية في وزارة شؤون المرأة. ولكن علاوة على ذلك، فإن ارتباط المعلومات منوLM (على سبيل المثال، اللون، الخصائص البصرية، الجسيمات التوزيع) مع تقنيات التصوير وتحليل SEM (على سبيل المثال، حجم الجسيمات، مورفولوجيا السطح، توزيع عنصر) يسمح فهم أعمق لسلوك وظيفي والمجهرية داخل الصمام الأبيض.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

التحضير 1. عينة للأشعة التصوير المقطعي (CT)

  1. عينة الغراء (الصمام قسم المواد راجع) إلى 2 مم Ø شريط ألياف الكربون جوفاء من طول المناسب باستخدام لاصق الساخنة تذوب.
  2. ضبط الموقف من العينة باستخدام بندقية الهواء الساخن عند الحاجة. إصلاح العينة في غرفة CT-العينة باستخدام تشوك ثلاثة الفك.

الإعداد 2. CT القياس

  1. إجراء عمليات الاحماء والتمركز وفقا لبرنامج السيطرة على أنبوب الأشعة السينية.
    ملاحظة: استخدام برنامج للسيطرة على أنبوب الأشعة المقطعية الصانعين وبروتوكول قياسي كما هو محدد من قبل المورد (قسم المواد راجع).
  2. معايرة شعاع وكاشف باستخدام برنامج الحصول على البيانات، مثل تلك المحددة في قسم المواد. تحديد تيار الظلام وضبط تعويض وكسب كاشف وفقا للإجراءات القياسية المتوفرة من قبل الشركة المصنعة (قسم المواد راجع).
  3. ضبط paramet التصويرالمتطلبات البيئية. لالنتائج المعروضة هنا، استخدم التعديلات التالية: تعيين تكبير الصورة إلى 36.37، تعيين فوكسل الحجم إلى 1.37 ميكرون، عدد مجموعة من الصور إلى 1800 (لكل 360 درجة)، تعيين وقت التصوير إلى 500 ميللي ثانية، عدد مجموعة من الصور في المتوسط ​​إلى 3 وعدد من الإطارات تخطي إلى 1، وضبط حجم الصورة ل2284 س 2304 بكسل.
  4. ضبط معايير القياس. للحصول على نتائج أظهرت تستخدم التعديلات التالية: تعيين المسافة كائن التركيز (FOD) إلى 5.5 ملم، تعيين مسافة التركيز مجسات (FDD) إلى 200 ملم، مجموعة الأشعة السينية أنبوب الجهد إلى 100 كيلو فولت وأنبوب الحالي إلى 135 أمبير، استخدم 0.2 ملم احباط النحاس لشعاع تصلب.

3. أداء الأشعة المقطعية

ملاحظة: قد تختلف شدة الأشعة السينية أثناء القياس. للتعويض عن هذه التقلبات في نهاية المطاف، يتم وضع منطقة (ROI) نافذة الفائدة حيث الأشعة السينية لا تتداخل مع العينة. لا تتأثر هذه المنطقة عن طريق امتصاص الأشعة السينية من خلال العينة، وبالتالي هي المنطقة وفقا لأعلى قياس كثافة.

  1. تحديد العائد على الاستثمار من خلال تحديد منطقة لا تحجب الكائن تقاس أثناء دوران واحد كامل. في إطار قياس مع الصورة الحية، اضغط مع الاستمرار على زر الماوس الأيسر ووضع أحمر تأطير النافذة.
  2. انقر على الحق في إطار هذه النافذة لفتح قائمة السياق. ثم اختار "أعد شباك المراقبة". ولون الإطار سوف يتغير إلى اللون الأصفر، وسوف تكون ثابتة في شباك المراقبة في إطار القياس.
    ملاحظة: استخدام هذه الوظيفة البرمجيات بالتالي يحدد إطار المراقبة ويعرف المنطقة في-الصور الممسوحة ضوئيا، حيث الأشعة السينية لا تتفاعل مع العينة. هذا هو لتصحيح الانحراف الممكن القيم الرمادية للأشعة، التي تضررت بشكل مباشر كاشف (أشعة الحرة، مما تسبب في قيمة الرمادي من الهواء). ومن ألمع المنطقة في الصورة خلال دورة كاملة من العينة.
    ملاحظة: نظرا لحقيقة أن تسخين أنبوب الأشعة السينية سوف يؤدي إلى التوسعات الحرارية للمواد أنبوب، وهو برنامجيتم تنشيط وحدة الذي يصحح لهذه الآثار. هذه التأثيرات تتسبب في إحداث تحولات في بؤر الأشعة السينية على الهدف وكذلك مكانيا، والتي خلال قياس يؤدي إلى حركة كائن ملموس في الصور المسجلة.
    1. تفعيل وحدة البرامج "تفحص السيارات محسن"، التي يتم من خلالها اتخاذ تسعة الصور قبل الفحص الفعلي للعينة. وتؤخذ هذه الصور في 40 ° الخطوات، في حين تناوب العينة.
      ملاحظة: هذه الوحدة سوف البرمجيات بالإضافة إلى تصحيح الآثار الحرارية تسمح أيضا لتصحيح الحركات الميكانيكية أصغر من العينة نفسها. تم العثور على حدة في واجهة المستخدم الرسومية للبرنامج قياس.
    2. تفعيل بالإضافة إلى وحدة "التحول للكشف عن روتين". تفعيل المتزامن لهذه الوحدات اثنين قبل البدء في الاشعة المقطعية الفعلي يضمن تصحيح تحركات العينة والتحف الحلبة.
      ملاحظة:وتستخدم هذه الوحدة البرامج للحد من القطع الأثرية حلقة: يتم نقل كاشف لكاليفورنيا موقف ± 10 بكسل من الموقف المبدئي وبلغ متوسط ​​جميع الصور الملتقطة. وهذا يقلل من تأثير بكسل الخاطئ.
    3. استخدام "تفحص السيارات محسن" و "كاشف تحول روتين" من البرنامج اكتساب للغرض المبين أعلاه، يتم اختيار وحدات اثنين على حدة ويتم استخدامها في وقت واحد في هذا التحقيق.
  3. عينة المسح الضوئي عن طريق بدء تشغيل "روتين الحصول على البيانات" في برنامج الاستحواذ.

4. إعادة إعمار معلومات وحدة تخزين، تخطيط إعداد مايكرو

  1. استخدام برنامج إعادة الإعمار المصنعين لتقديم معلومات وحدة تخزين. ويتم تقديم حجم من رقميا باستخدام مجموعة الحوسبة لإعادة بناء ملامح العينة المقدمة من امتصاص الأشعة السينية.
  2. تطبيق خوارزميات تصحيح صورة: الكلوريد + (شعاع تصحيح تصلب) تطبيق قيمة "مواد مختلفة" (والذي هو 5.8) لإزالة تصلب شعاع ومحسن المسح الضوئي لإزالة الحركات عينة غير المرغوب فيها راجع 3.2). تحمل هذه الخطوات وفقا لدليل البرامج المورد (قسم المواد راجع).
  3. اختيار منطقة لإعادة الإعمار، وتحديد المنطقة من اهتمام (ROI). في هذه الحالة يتم تحديد العائد على الاستثمار من خلال حجم يحتل LED خلال دائرة كاملة من قبل دورانه وصفها في حجرة العينة CT. الاستفادة من خيارات برنامج "مراقبة استخدام" و "العائد على الاستثمار CT-فلتر" لقمع الأعمال الفنية، والتمسك دليل المورد البرمجيات (راجع قسم المواد)، عند القيام بذلك.
  4. إعادة حجم العائد على الاستثمار. بعد تحديد العائد على الاستثمار والفلاتر وخيارات التصحيح في برنامج إعادة الإعمار، تنفيذ إعادة الإعمار الصوت باستخدام الكتلة الحوسبة كما هو محدد من قبل المورد الصك (قسم المواد راجع).
  5. نقل البيانات لإعادة الإعمار للبرنامج CT-تحليل البيانات، محاذاة عينة في س ص والطائرات XZ وYZ باستخدام وظيفة "تسجيل بسيط" في البرنامج. تطبيق "الوسيط" تصفية، وذلك باستخدام حجم مرشح "3".
    ملاحظة: إجراء الخطوات التالية للخروج كما هو موضح في دليل البرامج (قسم المواد راجع).
    1. باستخدام البرنامج، وفحص حجم المقدمة، وتحقق من الوصلات الكهربائية في هيكل الجهاز لضمان امدادات التيار الكهربائي من منصات لحام تحت الجهاز التي ينبعث منها ضوء رقاقة أشباه الموصلات على القمة.
    2. تحديد الموقف القطع وكمية من عينة ليتم التوقف عن طحن وتلميع لإعداد الجزئي لاحقة، مثل أنه بعد إزالة الجهاز لا يزال التشغيلي (تجنب الدوائر المفتوحة). استخدام المسافة وقياس أدوات البرمجيات لضمان قابلية التشغيل للspecimأون بعد إعداد الصغير (طول قد تكون محسوبة من يعرف أبعاد LED رقاقة من 1 مم × 1 مم).

5. إعداد مايكرو

  1. لحام أسلاك الفضة إلى منصات القطب الموجب والسالب للالصمام يدويا. استخدام أسلاك اللحام من قطر 1 ملم ولتكوين 60٪ من القصدير، 39٪ الرصاص والنحاس 1٪. ضمان تحديد المواقع المناسبة من الأسلاك.
  2. تضمين الصمام في الايبوكسي الراتنج باستخدام الدعم شفافة (على سبيل المثال، حلقات من 25 ملم أو القطر 40 مم). حفر اثنين من الثقوب الصغيرة على طرفي نقيض من دعم وتغذية الأسلاك الفضية (الذي يلامس LED) من خلال ذلك. موقف الصمام عن طريق تشديد أو تخفيف سلك الفضة لمحاذاة الحافة الأمامية من الصمام والدعم.
    1. ملء الحلبة مع الايبوكسي داخل كوب سيليكون سابقة التجهيز لضمان أنها لن تلتزم الايبوكسي وبالتالي السماح لتتصلب الايبوكسي.
  3. باستخدام مجهر تشريحي، بصريا ضمان الدعم وتتماشى LED. Mechanicallذ إزالة أي راتنج، وهو ما يزيد (على سبيل المثال، خارج الدعم)، عن طريق طحن مع ورقة جلخ الخشنة.
  4. إصلاح الصمام (جزءا لا يتجزأ من راتنجات الايبوكسي)، بطريقة مستو لصاحب العينة، لطحن الدقيق.
  5. استخدام طاحونة مع قياس كشط وإزالة السطح عينة تصل إلى 100 ميكرون من موقف الطائرة المستهدفة ل.
  6. إزالة بعناية مزيد من المواد في طاحونة تعمل يدويا باستخدام 9 ميكرون تعليق الماس. السيطرة على التقدم في تآكل كثير من الأحيان مع المجهر ستيريو.
  7. على الوصول إلى المنطقة المستهدفة، على النحو المحدد في الاشعة المقطعية، والتحول إلى 3 ميكرون تعليق الماس وتعليق تلميع مناسبة أخيرا، عن طريق تغيير المقابلة طحن وتلميع أقراص من طاحونة اليدوية المستخدمة. السيطرة على التقدم في فترات قصيرة مع المجهر ستيريو.
    ملاحظة: من الناحية المثالية سطح مستعد الآن سوف تتوافق مع الطائرة المستهدفة المحددة في قياس CT.
  8. في 5 خطوات.5 و 5.6 إزالة دائما طحن وتلميع تعليق قبل استخدام المجهر من قبل الشطف بالماء دي المتأينة والمسح مع منصات القطن.
  9. بعد تلميع، ومراقبة على نحو سلس وخدش سطح مجانا باستخدام مجهر ستيريو. تنظيف العينة مع منصات المتأينة المياه والقطن، وإزالة المياه من قبل الشطف مع الإيثانول (روح ميثليته النقي) والتجفيف باستخدام مجفف الشعر.
  10. فحص عينة لعمليات التشغيل الكهربائي، أي تدفق التيار من خلال ينبعث منها ضوء الصمام الثنائي في الاتجاه الأمامي ولا تدفق التيار في الاتجاه المعاكس، وذلك باستخدام الرقمي المتعدد.

الإعداد 6. LM القياس

  1. عينة جبل في صاحب العينة المناسب لكليم (راجع قسم المواد). تأكد من أن صاحب العينة على إصلاح عينة للاستخدام في LM، تفل المغطي ووزارة شؤون المرأة.
  2. ضبط علامات المعايرة (L-الهياكل على حامل) إلى نفس الارتفاع سطح العينة (حوالي 4 مم </ قوي>). تأكد من أن السطح المصقول موازية للالبؤري للLM. إصلاح حامل العينة على الآلية س ص المرحلة من LM. ربط LED لإمدادات الطاقة. امدادات الطاقة يجب أن تعمل في الوضع الحالي مستمر.
  3. معايرة موقف صاحب العينة على مرحلة س ص عن طريق توفير موقف علامات المعايرة كنقاط مرجعية.
    ملاحظة: تعليمات مفصلة لهذه الخطوة بما في ذلك إجراء شبه التلقائي الموضح في دليل المستخدم (قسم المواد راجع).

7. LM توصيف

  1. نقل س ص المرحلة من LM مثل أن العائد على الاستثمار من العينة في مجال الرؤية من LM. تأكد من أن الكاميرا LM لديه توازن اللون الأبيض دقيق من قبل لصناعة السيارات في معايرة النحو المنصوص عليه في LM-البرمجيات واستخدام سطح إشارة الأبيض (على سبيل المثال، ورقة).
  2. أداء التصوير LM في LM مركب مع الضوء المنعكس وفقا للخطوات الموضحة في دليل المستخدم المقدمة من قبل المورد (المواد راجع sectiعلى). لالنتائج المعروضة هنا تم تصوير هذا المجال مشرق، حقل مظلم، وعلى النقيض من الاستقطاب مع الهدف 50X.
  3. التبديل على إمدادات الطاقة وضبط الصمام الانبعاثات. إيقاف LM الإضاءة وضبط وقت التعرض للكاميرا LM (حوالي 92 ميللي ثانية تعتمد على كثافة الانبعاثات). الحصول على صورة LM من توزيع الضوء ضمن العينة (التلألؤ على النقيض).
  4. إن وجدت، صورة التألق مع التناقضات الأخرى من خلال تفعيل LM إضاءة LED وفي وقت واحد.
    ملاحظة: وإلا، الصور مع تناقضات مختلفة ويمكن أيضا أن تكون مختلطة عن طريق معالجة الصور في وقت لاحق.
  5. حفظ كافة الصور LM جنبا إلى جنب مع موقف مرحلة المقابلة كما هو موضح في دليل المستخدم المقدمة من قبل المورد (قسم المواد راجع).

8. تفل طلاء

  1. إزالة صاحب العينة من العرض ل م والسلطة. تأكد من أن العينة لا تزال ثابتة بثبات داخل حامل.
  2. إصلاح النحاس كوندالشريط uctive على سطح العينة مصقول في جميع أنحاء LED، وكذلك مخاطبة صاحب العينة. لا تغطي رويس مع الشريط.
  3. باستخدام رقائق تغطية صاحب العينة وإعداد إطار مماثل لقطر العينة (حوالي 5 ملم). تحديد صاحب العينة كاملة في احباط بحيث تكون النافذة مباشرة فوق العينة.
  4. وضع صاحب العينة إلى المستفيد من المغطي تفل التأكد من أن سطح العينة يمكن أن تطلى. تفل طبقة سميكة الكربون 5 نانومتر على سطح العينة (من قضيب الكربون). نقل صاحب العينة من المغطي تفل وإزالة احباط.

إعداد 9. SEM القياس

  1. حامل جبل العينة على محول ووزارة شؤون المرأة ووضعها في مرحلة الآلية ووزارة شؤون المرأة. ضخ فراغ الغرفة.
  2. معايرة موقف صاحب العينة ضمن SEM من إنقاذ الموقف من علامات المعايرة كنقاط مرجعية.
    ملاحظة: تعليمات مفصلة لهذه الخطوة بما في ذلك ص شبه التلقائييوصف rocedure في دليل المستخدم (قسم المواد راجع).
  3. تحديد تنسيق التحول من LM إلى مرحلة SEM للنقل المباشر للرويس وللملاحة داخل الصور LM. ويمكن أيضا أن تتم هذه الخطوة تلقائيا من قبل البرنامج كما هو موضح في دليل المستخدم (قسم المواد راجع).

تحليل 10. SEM

  1. نقل مرحلة لاظهار العائد على الاستثمار على عينة وإجراء تحليل SEM في نفس الموقع كما هو الحال في LM.
  2. حدد "كشف SE" للتصوير السطح. اختيار الطاقة الإلكترون من 20 كيلو، تعيين الفتحة إلى 30 ميكرون ووضع العينة على مسافة العمل من 8.7 مم.
  3. حدد "الكشف عن مرض جنون البقر" على النقيض المواد. اختيار الطاقة الإلكترون من 20 كيلو، تعيين الفتحة إلى 30 ميكرون ووضع العينة على مسافة العمل من 8.7 مم.
  4. حدد "كشف EDX" لرسم الخرائط عنصر. اختيار الطاقة الإلكترون من 20 كيلو، تعيين الفتحة إلى 60 ميكرون ووضع العينة على مسافة العمل من 9 ملم. كشف العناصر التالية: Y، القاعدة، الكالسيوم، سي، جورجيا، والاتحاد الافريقي، النيكل، والنحاس.

تجهيز 11. صورة

  1. أداء تراكب LM و SEM الصور عن طريق تحديد نقاط متطابقة في الصور من LM ووزارة شؤون المرأة ومزيد من المعالجة صورة كما هو موضح في دليل المستخدم المقدمة من قبل المورد (قسم المواد راجع).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يتم عرض LED تتميز في الشكل رقم 1، وهو أبيض ينبعث منها الصمام مع حجم رقاقة من 1 × 1 مم 2 والسيراميك جزئيا تحويل الانارة اللون. لصق الصمام في وضع مائل قليلا على شريط ألياف الكربون يتجنب التحف CT الناجمة عن نموذج التماثل (الشكل 2). نتائج قياس CT تسمح للتخطيط موقف قطاع عريض من العينة، وضمان قابلية التشغيل الكهربائي بعد كشط الجزئي (الشكل 3 والشكل 4). حجم المقدمة يسمح للتوطين الهياكل الوظيفية، وخاصة الاتصالات الكهربائية التي يمكن تمييزها بسهولة بسبب الأعداد الذرية عالية من المعادن المقابلة (الاتحاد الافريقي والنحاس والقصدير)، والتي تؤدي إلى التباين العالي في الكامنة صور الأشعة السينية. إذا تم معرفة البنية الأساسية لحزمة الصمام، وكميات من المنطقة النشطة المحتلة (أي ضوء ينبعث منهارقاقة)، ​​الفسفور، وحددت الصمام الثنائي زينر ومصبوب على البصريات بسهولة. لمزيد من التحضير، وجزءا لا يتجزأ من العينة في راتنجات الايبوكسي (الشكل 5). وتقدم الاتصالات الكهربائية للسماح تشغيل LED. وفي وقت لاحق، تتم إزالة سطح العينة ومصقول المقطع العرضي وفقا لتخطيط من قبل CT. وتصوير المقطع العرضي في LM. في وقت واحد الإضاءة brightfield والانبعاثات LED (الشكل 6) تسمح لتصور من انبعاث الأزرق من رقاقة LED والمواد الفوسفور المختلفة، جنبا إلى جنب مع الإعداد الهيكلي لهذا الجهاز. هنا ضوء تنتشر في طبقات وظيفية مختلفة، فضلا عن تحويل من اللون الأزرق إلى الفوتونات الأحمر والأصفر يمكن أن تكون مترجمة بصريا. تراكب من التباين brightfield يبين موقف من الاتصالات الاتحاد الافريقي ومواد التعبئة والتغليف مثل سي.

بعد طلاء بالرش من سطح العينة ونقل CLEM صاحب العينة لوزارة شؤون المرأة، وتصوير العائد على الاستثمار مع تباين مرض جنون البقر (الشكل 7). المجهر الإلكتروني في ارتباط مع LM يسمح الخصومات التالية: أحمر ينبعث منها الفوسفور (التباين العالي) مضمن في مصفوفة (على النقيض من انخفاض، وربما السيليكون)، الذي يعمل أيضا لاصقة للالسيراميك الصفراء التي ينبعث منها طبقة التحويل على القمة. يمكن بسهولة أحجام الجسيمات والأشكال التضاريسية في طبقات تحويل بد من الاعتراف، ويمكن أيضا أن يتم تقييم تجانس توزيع المواد الباعثة الحمراء. هذا التحليل يعطي بالإضافة إلى تقدير الكميات النسبية للفوسفورات اثنين.

ربط المعلومات من كلتا الطريقتين (الشكل 8) يربط بين السلوك الوظيفي لالمجهرية من الجهاز في العائد على الاستثمار الإضافي. هنا، أخيرا، قدمت الخصومات في الخطوات السابقة من حيث علاقتها طبيعة المواد التي تم تحديدها يمكن تأكيد. بواسطة الكمي قياس آثافة EDS بيانات أدلى، مكونات الدقيقة لهذه الحزمة LED يمكن بسهولة تحديد: أي منطقة InGaN النشطة، CaAlSiN 3: الاتحاد الأوروبي الحمراء التي تنبعث منها الفوسفور وY 3 آل 5 O 12: CE الأصفر ينبعث منها الفوسفور السيراميك.

شكل 1
الشكل 1. الصمام. LED المستخدمة لتوصيف. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2. نموذج المعد لCT. محمولة LED على شريط ألياف الكربون في موقف مائل. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

محتوى "FO: المحافظة على together.within الصفحات =" 1 "> الشكل (3)
الشكل 3. المعادين حجم. حجم المعادين نتيجة القياس CT. ويمكن تقدير المقاييس من الصفائح الدموية الفوسفور السيراميك مربع تغطي الشريحة التي ينبعث منها ضوء، والتي هي 1 مم × 1 مم في الحجم. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 4. المخطط المقطع العرضي. التخطيط الظاهري من المقاطع العرضية يضمن قابلية التشغيل الكهربائي. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3870fig5.jpg "/>
الرقم 5. جزءا لا يتجزأ من العينة. عينة جزءا لا يتجزأ من راتنجات الايبوكسي مع الأسلاك الكهربائية الاتصال. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الشكل صورة 6. LM المقطع العرضي. المقطع العرضي للأضاءت LED تصوير مع متزامنة إضاءة حقل مشرق. شريط النطاق هو 20 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 7
الرقم 7. ووزارة شؤون المرأة صورة من المقطع العرضي. صورة مرض جنون البقر من نفس العائد على الاستثمار كما في الشكل (6). مقياس شريط 20 ميكرون. <وأ href = "https://www.jove.com/files/ftp_upload/53870/53870fig7large.jpg" الهدف = "_ فارغة"> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

شكل 8
الشكل صورة 8. كليم المقطع العرضي تراكب من LM و SEM الصور (من اليسار إلى اليمين): على النقيض brightfield في LM، تراكب على النقيض من ذلك التلألؤ (LM) والإلكترونات الأشعة المرتدة (SEM) التشتت طاقة الأشعة السينية رسم الخرائط مضان في SEM ( Y ضوء أصفر، آل الأخضر، كاليفورنيا الأحمر، سي الفيروز، جورجيا الأزرق والاتحاد الافريقي الأصفر، الوردي ني، النحاس البني). شريط النطاق هو 10 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

تتكون مزايا هذا النهج المتعدد الوسائط في علاقة تعتمد على مكان وجود البيانات التي حصل عليها. وينبغي مقارنة النهج المتعدد الوسائط هو موضح هنا في التحليلات اللاحقة مع كل تقنية على حدة. على سبيل المثال، خصائص التلألؤ مرئية في LM يمكن ربط التراكيب كما الكشف عن استخدام SEM / EDS. ويمكن تمديد المعلومات التي حصلت عليها حجم CT مع تحليلات متعمقة من المقاطع العرضية أعدت بطريقة المستهدفة. البيانات المقطعية أيضا تمكين الموقع سريع من المجالات المحتملة للاهتمام في الدراسات المجهرية اللاحقة. الطريقة الموصوفة هنا هو في النهاية واحدة من عدد قليل من التقنيات التي تمكن من الربط بين الخصائص البصرية لالمجهرية وحتى ميكرومتر الفرعي التفاصيل الهيكلية. العيوب البصرية أو عدم تجانس يمكن نهائيا وtraceably تكون مرتبطة العيوب الهيكلية أو الكهربائية من الأجهزة.

الطريقة المقترحة هنا يعتمد على obtaine بيانات ممتازة وموثوق بهاد من قبل كل من تقنيات التصوير المستخدمة. هذا أمر بالغ الأهمية خاصة في ضوء نتائج CT التي يجب أن تكون دقيقة بما فيه الكفاية للحصول على معلومات هيكلية واضحة في منطقة صغيرة مثل 1 ملم 3 وأقل بكثير. إذا كانت الشكوك هي التخطيط الناجح كبير جدا للموقع من طائرات تناسب المقاطع العرضية ترك الجهاز سليمة إلكترونيا سوف يكون من المستحيل. ومع ذلك، لا فقط في موضعها المناسب من المقطع العرضي يضمن قابلية التشغيل الكهربائي، ولكن بالإضافة إلى ذلك، خلال طحن والرعاية عمليات تلميع لابد من اتخاذها من أجل تجنب تلامس الجهاز عن طريق الضغط الميكانيكي أو الجسيمات غير المرغوب فيها (على سبيل المثال، من طحن وسائل الاعلام) التي أدخلت على سطح العينة.

إذا أثبت أدى إلى أن يكون دارة مقصرة رغم موضع الصحيح من الطائرة القطع وإعداد دقيق، قد يكون من المفيد إعادة تفتيش السطح للجسيمات التي تسبب هذا الفشل الكهربائي. تلميع دقيق للعينة سوويوصى rface لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها في مثل هذه الحالات، عادة ما تكون قابلية التشغيل للجهاز يمكن أن تنشأ من هذا التدبير. مزيد من التحسين من سطح العينة ممكن عن طريق استخدام تقنيات أيون الطحن. وبالتالي المنطقة احظ مجهريا سوف يكون سلسا على النحو الأمثل وعيب الحرة. مرة واحدة وقد تم بنجاح إعداد المقاطع العرضية والتعامل مع صاحب العينة كليم أن تنفذ بأقصى درجات المثابرة. وحركات صغيرة من العينة بالنسبة إلى حامل تجعل تراكب غير دقيقة ويقوض مزايا تقنية يرجع ذلك إلى حقيقة أنه في الحالات سوف رويس لها مرة أخرى التي يمكن العثور عليها يدويا.

ويقتصر هذا العمل على عينات التي تسمح للخلافات النقيض كافية في مجال التصوير CT (امتصاص الأشعة السينية قد لا تكون مرتفعة جدا ولا منخفضة جدا). ويفضل عينات على عامل الشكل صغيرة. نسبة العرض إلى الارتفاع العينة يجب أن يكون مثل أن كميات صغيرة جدا لا تحتاج إلى إزالة لإعداد المقطع العرضي. فيهذا المثال تم إزالة 1.2 ملم، إذا كانت هذه المسافة أقل من ذلك بكثير طحن أكثر دقة أو تحتاج ليتم تطبيقها، على سبيل المثال، أيون طحن تقنيات التلميع. الحد حيود القرار المجهر الضوئي يمكن جزئيا يمكن التغلب عليها لأنواع مختلفة من النقيض من التصوير SEM لاحق من العائد على الاستثمار.

قد يكون هذا الأسلوب مفيدا للغاية في وتوصيف الجزئي، وتحليل الفشل أو الهندسة العكسية من الأجهزة الإلكترونية الدقيقة. نظرا لإمكانية تخطيط تقريبا الأجزاء المدمرة للتحليل عينة، ويمكن إجراء الاستعدادات أكثر دقة والمخطط لها وتقليل الوقت اللازم تحليل والفشل.

في المستقبل ومن المقرر تمديد هذه التقنية نحو الثنائيات الليزر ومصادر الضوء مزيد من أشباه الموصلات. إن تقنية كليم تسمح أيضا لتنفيذ المجهر مضان، يمكن أن تساعد في تحليل معمق للضوء المواد الحالية (على سبيل المثال، الإثارة و EMI الباعثةأطياف ssion أو عمر التلألؤ). تركز أيون شعاع (FIB) أدوات يمكن استخدامها لتسريع إعداد العينات، في أن يتم إعدادها باستخدام الاكذوبه وسير العمل كليم (موقف المعايرة) هذه العينات حالة ستبدأ في الاكذوبه. وهناك طريقة أخرى للعمل باستخدام الاكذوبه هو تحديد المدمر هيكل 3D العينة في FIB-SEM.

النتائج المعروضة هنا هي ذات طابع المثالية التي توضح هذه التقنية على هذا النحو. فمن الواضح أنه من الممكن استخدام كل من التقنيات المذكورة بطريقة أكثر تعقيدا بكثير، وبالتالي فإننا نتوقع أيضا مزيدا من الإيضاحات من التجارب في المستقبل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

الكتاب يرجى يعترف بدعم مالي من "Akademische غزلشافت يبستادت" فضلا عن "Ministerium FÜR الابتكار، Wissenschaft اوند Forschung قصر اندز نوردراين فيستفالن". الصور في أرقام 1 و 2 و 5 مجاملة لماركوس هورستمان، جامعة هام-ليبستادت للعلوم التطبيقية.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
X-ray Computer Tomograph General Electric not applicable type: nanotom s research edition
acquisition software General Electric not applicable phoenix Datos| x2 acquisition and corresponding manual
reconstruction software General Electric not applicable phoenix Datos| x2 acquisition and corresponding manual
rendering software Volume Graphics not applicable VGStudio Max 2.2 and corresponding manual
grinder (manual) Struers 5296327 Labopol 21
sample holder Struers 4886102 UniForce
grinder (automated) Struers 6026127 Tegramin 25
epoxy resin/hardener Struers 40200030/40200031 Epoxy fix resin / Epoxy fix hardener
Ethanol Struers 950301 Kleenol
Light Microscope Zeiss not applicable Axio Imager M2m 
Electron Microscope Zeiss not applicable Sigma 
CLEM software Zeiss not applicable Axio Vision SE64 Rel.4.9 and corresponding manual
CLEM sample holder Zeiss 432335-9101-000 Specimen holder CorrMic MAT Universal B
SEM Adapter for CLEM sample holder Zeiss 432335-9151-000 SEM Adapter for Specimen holder CorrMic MAT Universal B
sputter coater Quorum not applicable Q150TES
EDS detector Röntec not applicable X-Flash 1106
solder Stannol 535251 type: HS10
LED Lumileds not applicable LUXEON Rebel warm white, research sample

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Mueller-Mach, R., Mueller, G. O., Krames, M. R., Trottier, T. High-power phosphor-converted light-emitting diodes based on III-Nitrides. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8 (2), 339-345 (2002).
  2. Branas, C., Azcondo, F. J., Alonso, J. M. Solid-State Lighting: A System Review. IEEE Ind. Electron. Mag. 7 (4), 6-14 (2013).
  3. Chang, M. -H., Das, D., Varde, P. V., Pecht, M. Light emitting diodes reliability review. Microelectron. Reliab. 52 (5), 762-782 (2012).
  4. Ayodha, T., Han, H. S., Kim, J., Kim, S. Y. Effect of chip die bonding on thermal resistance of high power LEDs. Intersoc. Conf. Therm. Thermomechanical Phenom. Electron. Syst. ITHERM. , 957-961 (2012).
  5. Cason, M., Estrada, R. Application of X-ray MicroCT for non-destructive failure analysis and package construction characterization. Proc. Int. Symp. Phys. Fail. Anal. Integr. Circuits, IPFA. , (2011).
  6. Chen, R., Zhang, Q., Peng, T., Jiao, F., Liu, S. Failure analysis techniques for high power light emitting diodes. 2011 12th Int. Conf. Electron. Packag. Technol. High Density Packag. , 1-4 (2011).
  7. Chen, Z., Zhang, Q., et al. Study on the reliability of application-specific led package by thermal shock testing, failure analysis, and fluid-solid coupling thermo-mechanical simulation. IEEE Trans. Components, Packag. Manuf. Technol. 2 (7), 1135-1142 (2012).
  8. Luniak, M., Holtge, H., Brodmann, R., Wolter, K. -J. Optical Characterization of Electronic Packages with Confocal Microscopy. 2006 1st Electron. Syst. Technol. Conf. 2 (16), 1813-1815 (2006).
  9. Marks, M. R., Hassan, Z., Cheong, K. Y. Characterization Methods for Ultrathin Wafer and Die Quality: A Review. IEEE Trans. Components, Packag. Manuf. Technol. 4 (12), 2042-2057 (2014).
  10. Rosc, J., Hammer, H., et al. Reliability assessment of contact wires in LED-devices using in situ X-ray computed tomography and thermo-mechanical simulations. Proc. 5th Electron. Syst. Technol. Conf. , 1-6 (2014).
  11. Zhaohui, C., Qin, Z., Kai, W., Xiaobing, L., Sheng, L. Reliability test and failure analysis of high power LED packages. J. Semicond. 32 (1), 014007 (2011).
  12. Hamon, B., Bataillou, B., Hamon, B., Mendizabal, L., Gasse, A., Feuillet, G. N-contacts degradation analysis of white flip chip LEDs during reliability tests. 2014 IEEE Int. Reliab. Phys. Symp. , FA.1.1-FA.1.6 (2014).
  13. Tsai, M. -Y., Tang, C. -Y., Yen, C. -Y., Chang, L. -B. Bump and Underfill Effects on Thermal Behaviors of Flip-Chip LED Packages: Measurement and Modeling. IEEE Trans. Device Mater. Reliab. 14 (1), 161-168 (2014).
  14. Wang, F. -K., Lu, Y. -C. Useful lifetime analysis for high-power white LEDs. Microelectron. Reliab. 54 (6-7), 1307-1315 (2014).
  15. Liu, Y., Zhao, J., Yuan, C. C. -A., Zhang, G. Q., Sun, F. Chip-on-Flexible Packaging for High-Power Flip-Chip Light-Emitting Diode by AuSn and SAC Soldering. IEEE Trans. Components, Packag. Manuf. Technol. 4 (11), 1754-1759 (2014).
  16. Thomas, C., Edelmann, M., Lysenkov, D., Hafner, C., Bernthaler, T., Schneider, G. Correlative Light and Electron Microscopy (CLEM) for Characterization of Lithium Ion Battery Materials. Microsc. Microanal. 16, Suppl S2. 784-785 (2010).
  17. Thomas, C., Ogbazghi, T. Correlative Microscopy of Optical Materials. Imaging & Microscopy. 3, Available from: http://www.imaging-git.com/science/electron-and-ion-microscopy/correlative-microscopy-optical-materials 32-34 (2014).

Tags

الهندسة، العدد 112، التي ينبعث منها ضوء الصمام الثنائي، والأشعة السينية التصوير المقطعي، وعلى ضوء المترابطة والمجهر الإلكتروني، تحليل مجهري، وإعداد العينات، وإعداد المقاطع العرضية
في تحليلات العمق من المصابيح من قبل مجموعة من الأشعة السينية التصوير المقطعي (CT) والمجهر الضوئي (LM) مربوط مع المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Meyer, J., Thomas, C., Tappe, F.,… More

Meyer, J., Thomas, C., Tappe, F., Ogbazghi, T. In Depth Analyses of LEDs by a Combination of X-ray Computed Tomography (CT) and Light Microscopy (LM) Correlated with Scanning Electron Microscopy (SEM). J. Vis. Exp. (112), e53870, doi:10.3791/53870 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter