Name: Dogłębne analizy diod LED za pomocą kombinacji rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) i mikroskopii świetlnej (LM) skorelowane ze skaningową mikroskopią elektronową (SEM) (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 42 s
Description: Poznaj metodę mikrocharakteryzacji diod LED łączącą tomografię rentgenowską, mikroskopię świetlną i skaningową mikroskopię elektronową. Technika umożliwia korelację właściwości optycznych ze strukturą mikroskopijną.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy dziękują za wsparcie finansowe od "Akademische Gesellschaft Lippstadt" oraz od "Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen". Zdjęcia na rysunkach 1, 2 i 5 dzięki uprzejmości Markusa Horstmanna, Uniwersytet Nauk Stosowanych Hamm-Lippstadt.

1. Przygotowanie próbki do rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT)
<ol>
	<li>Przyklej próbkę (LED por. sekcja materiałowa) do pręta z włókna węglowego o średnicy 2 mm i odpowiedniej długości za pomocą kleju topliwego.</li>
	<li>W razie potrzeby wyreguluj położenie próbki za pomocą pistoletu na gorące powietrze. Zamocuj próbkę w komorze na próbkę CT za pomocą uchwytu trójszczękowego.</li>
</ol>
2. Konfiguracja pomiaru CT
<ol>
	<li>Wykonaj procedury rozgrzewania i centrowania zgodnie z oprogramowaniem sterującym lampy rentgenowskiej. 
	UWAGA: Należy używać oprogramowania do sterowania rurami z tomografem prądowym producenta i standardowym protokołem określonym przez dostawcę (por. rozdział dotyczący materiałów).</li>
	<li>Skalibruj wiązkę i detektor za pomocą oprogramowania do akwizycji danych, takiego jak to określone w rozdziale dotyczącym materiałów. Określ prąd ciemny i wyreguluj przesunięcie i wzmocnienie czujki zgodnie ze standardowymi procedurami dostarczonymi przez producenta (por. rozdział dotyczący materiałów).</li>
	<li>Dostosuj parametry obrazowania. Aby uzyskać pokazane tutaj wyniki, użyj następujących regulacji: Ustaw powiększenie obrazu na 36,37, ustaw rozmiar woksela na 1,37 μm, ustaw liczbę obrazów na 1,800 (na 360°), ustaw czas obrazowania na 500 ms, ustaw liczbę uśrednionych obrazów na 3 i liczbę pominiętych klatek na 1, ustaw rozmiar obrazu na 2,284 x 2,304 pikseli.</li>
	<li>Dostosuj parametry pomiaru. Aby uzyskać pokazane wyniki, należy dokonać następujących regulacji: Ustaw odległość ogniskowania obiektu (FOD) na 5.5 mm, ustaw odległość detektora ostrości (FDD) na 200 mm, ustaw napięcie lampy rentgenowskiej na 100 kV i prąd lampy na 135 μA, użyj folii Cu 0.2 mm do hartowania wiązki.</li>
</ol>
3. Wykonanie tomografii komputerowej
UWAGA: Intensywność promieniowania rentgenowskiego może się różnić podczas pomiaru. Aby skompensować te ewentualne wahania, umieszcza się okno obszaru zainteresowania (ROI), w którym promienie rentgenowskie nie będą zakłócać próbki. Obszar ten nie jest narażony na absorpcję promieniowania rentgenowskiego przez próbkę, dlatego jest to obszar o najwyższej zmierzonej intensywności.
<ol>
	<li>Wybierz ROI, identyfikując obszar, który nie jest zasłonięty przez mierzony obiekt podczas jednego pełnego obrotu. W oknie pomiaru z obrazem na żywo naciśnij i przytrzymaj lewy przycisk myszy i narysuj okno z czerwoną ramką.</li>
	<li>Kliknij prawym przyciskiem myszy ramkę tego okna, aby otworzyć menu kontekstowe. Następnie wybierz "ustaw jako okno obserwacji". Kolor ramki zmieni się na żółty, a okno obserwacji zostanie ustalone w oknie pomiaru. 
	UWAGA: Korzystanie z tej funkcji oprogramowania ustawia zatem okno obserwacji i definiuje obszar na zeskanowanych obrazach, w którym promienie rentgenowskie nie oddziałują z próbką. Ma to na celu skorygowanie możliwego dryfu wartości szarości dla promieni, które bezpośrednio uderzają w detektor (promienie swobodne, powodujące wartość szarości powietrza). Jest to najjaśniejszy obszar na obrazie podczas pełnego obrotu próbki. 
	UWAGA: Ze względu na fakt, że podgrzanie lampy rentgenowskiej doprowadzi do rozszerzalności cieplnej materiałów lampy, aktywowany jest moduł oprogramowania, który koryguje takie efekty. Efekty te powodują przesunięcia ognisk promieniowania rentgenowskiego na tarczy, jak również przestrzennie, co podczas pomiaru spowoduje ruch mierzonego obiektu na zarejestrowanych obrazach.
	<ol>
		<li>Aktywuj moduł oprogramowania "auto scan optimizer", za pomocą którego wykonywanych jest dziewięć obrazów przed właściwym skanowaniem próbki. Obrazy te są wykonywane w krokach co 40°, podczas obracania próbki. 
		UWAGA: Ten moduł oprogramowania oprócz korekcji efektów termicznych pozwoli również na korektę mniejszych ruchów mechanicznych samej próbki. Moduł znajduje się w graficznym interfejsie użytkownika oprogramowania pomiarowego.</li>
		<li>Dodatkowo aktywuj moduł "procedura przesunięcia detektora". Jednoczesna aktywacja tych dwóch modułów przed rozpoczęciem właściwej tomografii komputerowej zapewnia korektę ruchów próbki i artefaktów pierścienia. 
		UWAGA: Ten moduł oprogramowania służy do redukcji artefaktów pierścienia: Detektor jest przesuwany do pozycji ok. ±10 pikseli od pozycji początkowej, a wszystkie wykonane obrazy są uśredniane. Zmniejsza to wpływ wadliwych pikseli.</li>
		<li>Użyj "automatycznego optymalizatora skanowania" i "procedury przesunięcia detektora" oprogramowania do akwizycji w celu opisanym powyżej, oba moduły są wybierane oddzielnie i są używane jednocześnie w tym badaniu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zeskanuj próbkę, uruchamiając "procedurę akwizycji danych" w oprogramowaniu do akwizycji.</li>
</ol>
4. Rekonstrukcja informacji o objętości, planowanie mikro przygotowania
<ol>
	<li>Użyj oprogramowania do rekonstrukcji producenta, aby renderować informacje o objętości. Renderowanie objętościowe odbywa się cyfrowo przy użyciu klastra obliczeniowego w celu zrekonstruowania cech próbki prezentowanych przez absorpcję promieniowania rentgenowskiego.</li>
	<li>Zastosuj algorytmy korekcji obrazu: bhc+ (korekcja utwardzania wiązki) stosując wartość dla "różnych materiałów" (która wynosi 5,8) w celu usunięcia utwardzania wiązki i optymalizator skanowania w celu usunięcia niepożądanych ruchów próbki, patrz 3.2). Czynności te należy wykonać zgodnie z instrukcją obsługi oprogramowania dostawcy (por. rozdział dotyczący materiałów).</li>
	<li>Wybierz obszar do przebudowy i zdefiniuj obszar zainteresowania (ROI). W tym przypadku ROI jest definiowany przez objętość, jaką zajmuje dioda LED podczas pełnego okręgu opisanego przez jej obrót w komorze próbki CT. Skorzystaj z opcji oprogramowania "użyj obserwacji" i "Filtr CT ROI", aby stłumić artefakty, przestrzegaj przy tym instrukcji oprogramowania dostawcy (por. sekcja dotycząca materiałów).</li>
	<li>Zrekonstruuj wolumin pod kątem zwrotu z inwestycji. Po ustawieniu ROI, filtrów i opcji korekcji w oprogramowaniu do rekonstrukcji, należy przeprowadzić rekonstrukcję objętości za pomocą klastra obliczeniowego określonego przez dostawcę przyrządu (por. rozdział dotyczący materiałów).</li>
	<li>Przenieś dane rekonstrukcyjne do oprogramowania do analizy danych CT, wyrównaj próbkę w płaszczyznach xy, xz i yz za pomocą funkcji "prostej rejestracji" w oprogramowaniu. Zastosuj filtrowanie "mediany", używając rozmiaru filtra "3". 
	UWAGA: Wykonaj następujące czynności zgodnie z opisem w instrukcji oprogramowania (por. rozdział dotyczący materiałów).
	<ol>
		<li>Korzystając z oprogramowania, sprawdź renderowaną wolumin i sprawdź, czy w konstrukcji urządzenia znajdują się połączenia elektryczne, aby zapewnić dopływ prądu elektrycznego z pól lutowniczych pod urządzeniem do emitującego światło układu półprzewodnikowego na górze.</li>
		<li>Określ pozycję cięcia i ilość próbki, która ma zostać usunięta przez szlifowanie i polerowanie w celu późniejszego mikroprzygotowania, tak aby po wyjęciu urządzenie nadal działało (należy unikać otwartych obwodów). Użyj narzędzi do pomiaru odległości i pomiarów w oprogramowaniu, aby zapewnić funkcjonalność próbki po mikroprzygotowaniu (długość można skalibrować za pomocą znanych wymiarów chipa LED 1 mm x 1 mm).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. Mikro przygotowanie
<ol>
	<li>Ręcznie srebrny drut do anody i padów katodowych diody LED. Użyj drutu lutowniczego o średnicy 1 mm i składzie 60% Sn, 39% Pb i 1% Cu. Zapewnij odpowiednie ułożenie przewodów.</li>
	<li>Zanurz diodę LED w żywicy epoksydowej za pomocą przezroczystych nośników (np. pierścieni o średnicy 25 mm lub 40 mm). Wywierć dwa małe otwory po przeciwnych stronach wspornika i przeprowadź przez niego srebrny drut (który styka się z diodą LED). Ustaw diodę LED poprzez dokręcenie lub poluzowanie srebrnego drutu, aby wyrównać przednią krawędź diody LED i wspornik.
	<ol>
		<li>Napełnij pierścień żywicą epoksydową w silikonowej zlewce wstępnie poddanej obróbce, aby upewnić się, że nie przyklei się do żywicy epoksydowej, a następnie pozwól żywicy epoksydowej stwardnieć.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Za pomocą mikroskopu stereoskopowego upewnij się, że podpora i dioda LED są wyrównane. Żywicę, której jest w nadmiarze (np. poza podporą), należy usunąć mechanicznie, szlifując gruboziarnistym papierem ściernym.</li>
	<li>Przymocuj diodę LED (osadzoną w żywicy epoksydowej) w sposób płaski do uchwytu próbki , w celu precyzyjnego szlifowania.</li>
	<li>Użyj szlifierki z pomiarem ścieralności i usuń powierzchnię próbki do 100 μm od pozycji docelowej płaszczyzny.</li>
	<li>Ostrożnie usunąć dalszy materiał na ręcznej szlifierce za pomocą diamentowego zawieszenia 9 μm. Często kontroluj postęp ścierania za pomocą mikroskopu stereoskopowego.</li>
	<li>Po dotarciu do obszaru docelowego, zgodnie z definicją tomografii komputerowej, należy przełączyć się na zawiesinę diamentową 3 μm, a na koniec odpowiednie zawiesiny polerskie, zmieniając na odpowiednie tarcze szlifierskie i polerskie używanej szlifierki ręcznej. Kontroluj postęp w krótkich odstępach czasu za pomocą mikroskopu stereoskopowego. 
	UWAGA: Idealnie byłoby, gdyby przygotowana powierzchnia odpowiadała teraz płaszczyźnie docelowej zdefiniowanej w pomiarze CT.</li>
	<li>W krokach 5.5 i 5.6 zawsze usuwaj zawiesiny szlifierskie i polerskie przed użyciem mikroskopu, spłukując wodą dejonizowaną i przecierając wacikami.</li>
	<li>Po wypolerowaniu obserwuj gładką i pozbawioną zarysowań powierzchnię za pomocą mikroskopu stereoskopowego. Oczyść próbkę wodą dejonizowaną i wacikami, a następnie usuń wodę, spłukując etanolem (czystym spirytusem metylowym) i susząc suszarką do włosów.</li>
	<li>Sprawdź próbkę pod kątem sprawności elektrycznej, tj. przepływu prądu przez diodę elektroluminescencyjną w kierunku do przodu i braku przepływu prądu w kierunku odwrotnym, za pomocą multimetru cyfrowego.</li>
</ol>
6. Ustawienia pomiaru LM
<ol>
	<li>Zamontuj próbkę w odpowiednim uchwycie na próbkę dla CLEM (por. rozdział dotyczący materiałów). Upewnij się, że uchwyt próbki mocuje próbkę do użycia w LM, Sphopper Coater i SEM.</li>
	<li>Ustawić znaczniki kalibracji (struktury L na uchwycie) na tej samej wysokości, co powierzchnia próbki (ok. 4 mm). Upewnij się, że wypolerowana powierzchnia jest równoległa do płaszczyzny ogniskowej LM. Zamocuj uchwyt próbki na zmotoryzowanym stoliku xy LM. Podłącz diodę LED do zasilania. Zasilacz powinien pracować w trybie prądu stałego.</li>
	<li>Skalibruj pozycję uchwytu próbki na stoliku xy, zapisując położenie znaczników kalibracji jako punkty odniesienia. 
	UWAGA: Szczegółowa instrukcja dotycząca tego kroku, w tym procedury półautomatycznej, jest opisana w instrukcji obsługi (por. rozdział dotyczący materiałów).</li>
</ol>
7. Charakterystyka LM
<ol>
	<li>Przesuń stolik x LM tak, aby ROI próbki znajdował się w polu widzenia LM. Upewnij się, że aparat LM ma dokładny balans bieli poprzez automatyczną kalibrację zgodnie z oprogramowaniem LM i użycie białej powierzchni referencyjnej (np. arkusza papieru).</li>
	<li>Wykonaj obrazowanie LM w złożonym LM ze światłem odbitym zgodnie z krokami opisanymi w instrukcji obsługi dostarczonej przez dostawcę (por. rozdział dotyczący materiałów). Aby uzyskać pokazane tutaj wyniki, jasne pole, ciemne pole i kontrast polaryzacji zostały zobrazowane za pomocą obiektywu 50X.</li>
	<li>Włącz zasilanie i dostosuj emisję LED. Wyłącz oświetlenie LM i dostosuj czas naświetlania kamery LM (ok. 92 ms w zależności od intensywności emisji). Uzyskaj obraz LM rozkładu światła w próbce (kontrast luminescencji).</li>
	<li>W razie potrzeby luminescencja obrazu wraz z innymi kontrastami poprzez jednoczesną aktywację oświetlenia LM i diody LED. 
	UWAGA: W przeciwnym razie obrazy o różnych kontrastach mogą być również mieszane za pomocą późniejszego przetwarzania obrazu.</li>
	<li>Zapisz wszystkie obrazy LM wraz z odpowiednią pozycją stage zgodnie z opisem w instrukcji obsługi dostarczonej przez dostawcę (por. rozdział Materiały).</li>
</ol>
8. Powłoka napylająca
<ol>
	<li>Wyjmij uchwyt próbki z LM i zasilacza. Upewnij się, że próbka pozostaje stabilnie zamocowana w uchwycie.</li>
	<li>Przymocuj miedzianą taśmę przewodzącą do polerowanej powierzchni próbki wokół diody LED i stykając się z uchwytem próbki. Nie zakrywaj ROI taśmą.</li>
	<li>Za pomocą folii przykryj uchwyt próbki i przygotuj okienko o średnicy zbliżonej do średnicy próbki (ok. 5 mm). Zamocować cały uchwyt próbki w folii w taki sposób, aby okienko znajdowało się bezpośrednio nad próbką.</li>
	<li>Umieść uchwyt próbki w pojemniku napylarki, upewniając się, że powierzchnia próbki może być pokryta. Napyl warstwę węgla o grubości 5 nm na powierzchnię próbki (z pręta węglowego). Wyjąć uchwyt próbki z powlekarki i usunąć folię.</li>
</ol>
9. Ustawienia pomiaru SEM
<ol>
	<li>Zamontuj uchwyt na próbkę na adapterze SEM i umieść go na zmotoryzowanym stoliku SEM. Przepompuj komorę próżniową.</li>
	<li>Skalibruj pozycję uchwytu próbki w SEM, zapisując położenie znaczników kalibracji jako punkty odniesienia. 
	UWAGA: Szczegółowa instrukcja dotycząca tego kroku, w tym procedury półautomatycznej, jest opisana w instrukcji obsługi (por. rozdział dotyczący materiałów).</li>
	<li>Zdefiniuj transformację współrzędnych ze sceny LM do etapu SEM w celu bezpośredniego przeniesienia ROI i nawigacji w obrazach LM. Ten krok może być również wykonany automatycznie przez oprogramowanie, zgodnie z opisem w instrukcji obsługi (por. rozdział dotyczący materiałów).</li>
</ol>
10. Analiza SEM
<ol>
	<li>Przesuń scenę, aby wyświetlić zwrot z inwestycji w próbkę i wykonaj analizę SEM w tym samym miejscu, co w LM.</li>
	<li>Wybierz "Wykrywanie SE" dla obrazowania powierzchni. Wybierz energię elektronów 20 keV, ustaw aperturę na 30 μm i ustaw próbkę w odległości roboczej 8,7 mm.</li>
	<li>Wybierz "Wykrywanie BSE" dla kontrastu materiału. Wybierz energię elektronów 20 keV, ustaw aperturę na 30 μm i ustaw próbkę w odległości roboczej 8,7 mm.</li>
	<li>Wybierz "Wykrywanie EDX" dla mapowania elementów. Wybierz energię elektronów 20 keV, ustaw aperturę na 60 μm i umieść próbkę w odległości roboczej 9 mm. Wykrywa następujące elementy: Y, Al, Ca, Si, Ga, Au, Ni i Cu.</li>
</ol>
11. Przetwarzanie obrazu
<ol>
	<li>Nakładanie obrazów LM i SEM należy wykonać, wybierając identyczne punkty na obrazach z LM i SEM oraz poprzez dalszą obróbkę obrazu zgodnie z opisem w instrukcji obsługi dostarczonej przez dostawcę (por. rozdział dotyczący materiałów).</li>
</ol>

<ol><li>Mueller-Mach, R., Mueller, G. O., Krames, M. R., Trottier, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-power+phosphor-converted+light-emitting+diodes+based+on+III-Nitrides%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+J.+Sel.+Top.+Quantum+Electron%22%5BJournal%5D)">High-power phosphor-converted light-emitting diodes based on III-Nitrides.</a> IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8 (2), 339-345 (2002).</li>
<li>Branas, C., Azcondo, F. J., Alonso, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solid-State+Lighting%3A+A+System+Review%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Ind.+Electron.+Mag%22%5BJournal%5D)">Solid-State Lighting: A System Review.</a> IEEE Ind. Electron. Mag. 7 (4), 6-14 (2013).</li>
<li>Chang, M. -H., Das, D., Varde, P. V., Pecht, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+emitting+diodes+reliability+review%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectron.+Reliab%22%5BJournal%5D)">Light emitting diodes reliability review.</a> Microelectron. Reliab. 52 (5), 762-782 (2012).</li>
<li>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).</li>
<li>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).</li>
<li>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).</li>
<li>Chen, Z., Zhang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+on+the+reliability+of+application-specific+led+package+by+thermal+shock+testing%2C+failure+analysis%2C+and+fluid-solid+coupling+thermo-mechanical+simulation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Components%2C+Packag.+Manuf.+Technol%22%5BJournal%5D)">Study on the reliability of application-specific led package by thermal shock testing, failure analysis, and fluid-solid coupling thermo-mechanical simulation.</a> IEEE Trans. Components, Packag. Manuf. Technol. 2 (7), 1135-1142 (2012).</li>
<li>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).</li>
<li>Marks, M. R., Hassan, Z., Cheong, K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+Methods+for+Ultrathin+Wafer+and+Die+Quality%3A+A+Review%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Components%2C+Packag.+Manuf.+Technol%22%5BJournal%5D)">Characterization Methods for Ultrathin Wafer and Die Quality: A Review.</a> IEEE Trans. Components, Packag. Manuf. Technol. 4 (12), 2042-2057 (2014).</li>
<li>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).</li>
<li>Zhaohui, C., Qin, Z., Kai, W., Xiaobing, L., Sheng, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+test+and+failure+analysis+of+high+power+LED+packages%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Semicond%22%5BJournal%5D)">Reliability test and failure analysis of high power LED packages.</a> J. Semicond. 32 (1), 014007(2011).</li>
<li>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).</li>
<li>Tsai, M. -Y., Tang, C. -Y., Yen, C. -Y., Chang, L. -B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bump+and+Underfill+Effects+on+Thermal+Behaviors+of+Flip-Chip+LED+Packages%3A+Measurement+and+Modeling%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Device+Mater.+Reliab%22%5BJournal%5D)">Bump and Underfill Effects on Thermal Behaviors of Flip-Chip LED Packages: Measurement and Modeling.</a> IEEE Trans. Device Mater. Reliab. 14 (1), 161-168 (2014).</li>
<li>Wang, F. -K., Lu, Y. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Useful+lifetime+analysis+for+high-power+white+LEDs%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectron.+Reliab%22%5BJournal%5D)">Useful lifetime analysis for high-power white LEDs.</a> Microelectron. Reliab. 54 (6-7), 1307-1315 (2014).</li>
<li>Liu, Y., Zhao, J., Yuan, C. C. -A., Zhang, G. Q., Sun, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chip-on-Flexible+Packaging+for+High-Power+Flip-Chip+Light-Emitting+Diode+by+AuSn+and+SAC+Soldering%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Components%2C+Packag.+Manuf.+Technol%22%5BJournal%5D)">Chip-on-Flexible Packaging for High-Power Flip-Chip Light-Emitting Diode by AuSn and SAC Soldering.</a> IEEE Trans. Components, Packag. Manuf. Technol. 4 (11), 1754-1759 (2014).</li>
<li>Thomas, C., Edelmann, M., Lysenkov, D., Hafner, C., Bernthaler, T., Schneider, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlative+Light+and+Electron+Microscopy+%28CLEM%29+for+Characterization+of+Lithium+Ion+Battery+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc.+Microanal%22%5BJournal%5D)">Correlative Light and Electron Microscopy (CLEM) for Characterization of Lithium Ion Battery Materials.</a> Microsc. Microanal. 16, Suppl S2. 784-785 (2010).</li>
<li>Thomas, C., Ogbazghi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlative+Microscopy+of+Optical+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22Imaging+%26+Microscopy%22%5BJournal%5D)">Correlative Microscopy of Optical Materials.</a> Imaging & Microscopy. 3, Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.imaging-git.com/science/electron-and-ion-microscopy/correlative-microscopy-optical-materials">http://www.imaging-git.com/science/electron-and-ion-microscopy/correlative-microscopy-optical-materials</a> 32-34 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Zaletą tego multimodalnego podejścia jest zależna od lokalizacji korelacja pozyskanych danych. Opisane tu podejście multimodalne powinno być zestawione w kolejnych analizach z każdą techniką z osobna. Na przykład właściwości luminescencji widoczne w LM można powiązać z kompozycjami wykrytymi za pomocą SEM/EDS. Informacje objętościowe uzyskane za pomocą tomografii komputerowej mogą być rozszerzone o dogłębne analizy przekrojów przygotowane w sposób ukierunkowany. Dane z tomografii komputerowej umożliwiają również szybką l...

Ten artykuł demonstruje potencjał i zalety połączenia rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) z korelacyjną mikroskopią świetlną i elektronową (CLEM) dla przykładowej dogłębnej charakterystyki diod elektroluminescencyjnych (LED). Dzięki tej technice możliwe jest zaplanowanie mikroprzygotowania diody LED w taki sposób, że podczas gdy przekrój poprzeczny może być obrazowany pod mikroskopem, funkcjonalność elektryczna jest zachowana w pozostałej części próbki. Procedura ma kilka unikalnych cech: po pierwsze, planowane mikroprzygotowanie za pomocą wyrenderowanej objętości całej próbki uzyskanej za pomocą tomografii komputerowej; po drugie, obserwacja diody LED za pomocą mikroskopii świetlnej (LM) z pełną gamą dostępnych technik obrazowania (jasne i ciemne pole, polaryzacja, kontrast itp.); po trzecie, obserwacja działającej diody LED przez LM; po czwarte, obserwacja identycznych obszarów za pomocą pełnej gamy technik obrazowania za pomocą mikroskopii elektronowej, w tym obrazowania elektronów wtórnych (SE) i elektronów rozpraszania wstecznego (BSE), a także spektroskopii fluorescencji rentgenowskiej z dyspersją energii (EDX).
Diody LED do zastosowań oświetleniowych są zaprojektowane tak, aby emitować białe światło, chociaż w niektórych zastosowaniach zmienność kolorów może być korzystna. Tak szerokiej emisji nie można osiągnąć poprzez emisję z jednego półprzewodnika złożonego, ponieważ diody LED emitują promieniowanie w wąskim paśmie spektralnym (około 30 nm pełnej szerokości, połowie maksimum (FWHM)). Dlatego białe światło LED jest zwykle generowane przez połączenie niebieskiej diody LED z luminoforami, które przekształcają promieniowanie o krótkiej długości fali w szeroką emisję w szerokim zakresie spektralnym1. Rozwiązania LED o zmiennym kolorze zwykle wykorzystują co najmniej trzy barwy podstawowe, co zazwyczaj skutkuje wyższymi cenami rynkowymi. cyfra arabska
Użycie zarówno CT, LM, jak i SEM jest oczywiście dobrze znane (np. w analizie awarii dla diod LED 3-15), jednak wszechstronne i celowe połączenie wszystkich trzech opisanych tutaj technik może dostarczyć nowych spostrzeżeń i umożliwi szybsze ścieżki do znaczących wyników charakterystyki.
Z analizy mikrostrukturalnej 3D urządzenia w CT można zidentyfikować i wybrać obszary zainteresowania (ROI). Dzięki tej nieniszczącej metodzie można również zidentyfikować połączenia elektryczne i rozważyć je w celu dalszego przygotowania. Precyzyjne przygotowanie przekroju 2D pozwala na zbadanie urządzenia w działaniu pomimo destrukcyjnego charakteru tej metody. Przekrój poprzeczny można teraz scharakteryzować za pomocą CLEM16,17, co umożliwia bardzo wydajną i elastyczną charakteryzację identycznych ROI za pomocą LM i SEM. Dzięki takiemu podejściu można połączyć zalety obu technik mikroskopowych. Na przykład po szybkiej identyfikacji ROI w LM następuje obrazowanie w wysokiej rozdzielczości w SEM. Co więcej, korelacja informacji z LM (np. kolor, właściwości optyczne, rozkład cząstek) z technikami wizualizacji i analizy SEM (np. wielkość cząstek, morfologia powierzchni, rozkład pierwiastków) pozwala na głębsze zrozumienie zachowania funkcjonalnego i mikrostruktury w białej diodzie LED.

<table><tbody><tr><td>Tomograf komputerowy rentgenowski</td><td>General Electric</td><td>nie dotyczy</td> Typ: Oprogramowanie do akwizycji <td>Nanotom s Research Edition</td></tr><tr><td></td><td>General Electric</td><td>nie dotyczy</td><td>Phoenix Datos| x2 Akwizycja x2 i odpowiadające jej oprogramowanie do</td></tr><tr><td>ręcznej rekonstrukcji</td><td>General Electric</td><td>nie dotyczy</td><td>Phoenix Datos| x2 Akwizycja x2 i odpowiednie oprogramowanie do</td></tr><tr><td>ręcznego renderowania</td><td>Grafika objętości</td><td>nie dotyczy</td><td>VGStudio Max 2.2 i odpowiadająca mu</td></tr><tr><td>szlifierka ręczna (ręczna)</td><td>Struers</td><td>5296327</td><td>Labopol 21</td></tr><tr><td>uchwyt na próbki</td><td>Struers</td><td>4886102</td><td>Szlifierka UniForce</td></tr><tr><td>(automatyczna)</td><td>Struers</td><td>6026127</td><td>Tegramin 25</td></tr><tr><td>żywica/utwardzacz epoksydowy</td><td>Struers</td><td>40200030/40200031</td><td>Żywica epoksydowa / Żywica epoksydowa fix utwardzacz</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Struers</td><td>950301</td><td>Kleenol</td></tr><tr><td>Light Microscope</td><td>Zeiss</td><td>nie dotyczy</td><td>Axio Imager M2m&nbsp;</td></tr><tr><td>Mikroskop elektronowy</td><td>Zeiss</td><td>nie dotyczy</td><td>Sigma&nbsp;</td></tr><tr><td>Oprogramowanie CLEM</td><td>Zeiss</td><td>nie dotyczy</td><td>Axio Vision SE64 Rel.4.9 i odpowiadająca mu instrukcja</td></tr><tr><td>Uchwyt na próbki CLEM</td><td>Zeiss</td><td>432335-9101-000</td><td>Uchwyt na próbki CorrMic MAT Universal B</td></tr><tr><td>SEM Adapter do uchwytu próbki CLEM</td><td>Zeiss</td><td>432335-9151-000</td><td>SEM Adapter do uchwytu próbki CorrMic MAT Universal B</td></tr><tr><td>sputter coater</td><td>Kworum</td><td>nie dotyczy</td><td>Q150TES</td></tr><tr><td>Detektor EDS</td><td>R&ouml; ntec</td><td>nie dotyczy</td><td>Lut X-Flash 1106</td></tr><tr><td></td><td>Stannol</td><td>535251</td><td>typ: HS10</td></tr><tr><td>LED</td><td>Lumileds</td><td>nie dotyczy</td><td>LUXEON Rebel ciepła biel, próbka badawcza</td></tr></tbody></table>

dogłębne analizy diod led za pomocą kombinacji rentgenowskiej tomografii komputerowej (ct) i mikroskopii świetlnej (lm) skorelowane ze skaningową mikroskopią elektronową (sem)

In Depth Analyses of LEDs by a Combination of X-ray Computed Tomography (CT) and Light Microscopy (LM) Correlated with Scanning Electron Microscopy (SEM)

W analizie awarii ważną rolę odgrywa charakterystyka urządzeń i inżynieria odwrotna diod elektroluminescencyjnych (LED) oraz podobnych elektronicznych komponentów mikrocharakteryzacji. Zwykle różne techniki, takie jak rentgenowska tomografia komputerowa (CT), mikroskopia świetlna (LM) i skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) są stosowane oddzielnie. Podobnie, wyniki muszą być traktowane dla każdej techniki niezależnie. W tym miejscu przedstawiono kompleksowe badanie, które pokazuje potencjał wykorzystany przez połączenie CT, LM i SEM. Szczegółowa charakteryzacja jest wykonywana na diodzie LED emitującej światło białe, która może być obsługiwana na wszystkich etapach charakteryzacji. Głównymi zaletami są: planowane przygotowanie zdefiniowanych przekrojów czynnych, korelacja właściwości optycznych z informacjami strukturalnymi i składowymi, a także wiarygodna identyfikacja różnych obszarów funkcjonalnych. Wynika to z szerokiego zakresu informacji dostępnych z identycznych obszarów zainteresowania (ROI): kontrastu polaryzacji, jasnych i ciemnych obrazów LM, a także obrazów optycznych działającego przekroju poprzecznego diody LED. Uzupełnieniem są techniki obrazowania SEM i mikroanaliza z wykorzystaniem spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii.

Charakteryzowana dioda LED została przedstawiona na Rysunku 1. Jest to biała dioda LED o rozmiarze chipa 1 x 1 mm2 i częściowo ceramicznym konwerterze barwy luminescencyjnej. Przyklejenie diody LED w nieco pochylonej pozycji do pręta z włókna węglowego pozwala uniknąć artefaktów CT spowodowanych symetrią próbki (Rysunek 2). Wyniki pomiaru CT umożliwiają zaplanowanie pozycji przekroju próbki oraz zapewniają sprawność elektryczną po częściowym śc...

Przedstawiono przepływ pracy dla kompleksowej mikrocharakterystyki aktywnych urządzeń optycznych. Zawiera badania strukturalne i funkcjonalne za pomocą tomografii komputerowej, LM i SEM. Metoda jest zademonstrowana dla białej diody LED, która może być nadal obsługiwana podczas charakteryzacji.

Dogłębne analizy diod LED za pomocą kombinacji rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) i mikroskopii świetlnej (LM) skorelowane ze skaningową mikroskopią elektronową (SEM)

In failure analysis, device characterization and reverse engineering of light emitting diodes (LEDs), and similar electronic components of ...

Ogólnym celem tej multimodalnej procedury mikrocharakteryzacji jest dostarczenie metody korelacji zależnej od lokalizacji danych pozyskanych za pomocą komputerowej tomografii komputerowej promieniami Rentgena, mikroskopii świetlnej i skaningowej mikroskopii elektronowej. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie mikrocharakteryzacji, takie jak analiza uszkodzeń czy inżynieria odwrotna urządzeń mikroelektronicznych. Główną zaletą tej techniki jest możliwość powiązania właściwości optycznych próbki z mikrostrukturą, a nawet z submikrometrycznymi szczegółami strukturalnymi.Zastosowania tej techniki obejmują zapobieganie awariom urządzeń, ponieważ defekty optyczne lub niejednorodności mogą zostać jednoznacznie i w sposób możliwy do prześledzenia powiązane z defektami strukturalnymi lub elektrycznymi urządzeń. W związku z tym metoda ta może dostarczyć cennych informacji na temat urządzeń mikroelektronicznych. Może ona być również stosowana w innych analizach strukturalnych, takich jak charakterystyka materiałów kompozytowych.Rozpocznij tę procedurę od prostego przygotowania i konfiguracji pomiaru CT, zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Wybierz obszar zainter

in-depth-analyses-leds-combination-x-ray-computed-tomography-ct-light

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

W tym badaniu mikrotomografia promieniowania synchrotronowego, nieniszcząca technika obrazowania trójwymiarowego, jest wykorzystywana do zbadania całego pakietu mikroelektronicznego o polu przekroju poprzecznego 16 x 16 mm. Ze względu na wysoki strumień i jasność synchrotronu, próbka została zobrazowana w zaledwie 3 minuty z rozdzielczością przestrzenną 8,7 μm.

Wykorzystanie mikrotomografii promieniowania synchrotronowego do badania wieloskalowych trójwymiarowych pakietów mikroelektronicznych

Optyczne, elektryczne i strukturalne właściwości dyslokacji i granic ziaren w materiałach półprzewodnikowych można określić za pomocą eksperymentów przeprowadzonych w skaningowym mikroskopie elektronowym. Mikroskopia elektronowa została wykorzystana do zbadania katodoluminescencji, prądu indukowanego wiązką elektronów i dyfrakcji elektronów rozproszonych wstecznie.

Kompleksowa charakterystyka rozszerzonych defektów w materiałach półprzewodnikowych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego

Doskonała stabilność chemiczna i luminescencyjna luminoforów (tle)azotkowych przedstawia go jako obiecującą alternatywę dla obecnie stosowanych luminoforów siarczkowych i tlenkowych. W artykule przedstawiono sposób badania jego lokalnych właściwości luminescencyjnych za pomocą niskoenergetycznej katodoluluminescencji (CL).

Niskoenergetyczna katodomluminescencja dla luminoforów (tle)azotkowych

Opisano metodę, dzięki której nanocząstki kropek kwantowych (QD) mogą być używane do korelacyjnych badań immunocytochemicznych osadzonych w żywicy epoksydowej ludzkiej tkance patologicznej. Stosujemy komercyjne QD sprzężone z fragmentami przeciwciał, które są wizualizowane za pomocą szerokokątnej fluorescencyjnej mikroskopii świetlnej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej.

Korelacyjna mikroskopia świetlna i elektronowa z wykorzystaniem nanocząstek kropek kwantowych

Ten protokół opisuje nową metodę hodowli i jakościowej analizy biofilmów bakteryjnych na strzępkach grzybów za pomocą mikroskopii konfokalnej i elektronowej.

Nowa metoda jakościowej wieloskalowej analizy biofilmów bakteryjnych na koloniach grzybów nitkowatych z wykorzystaniem mikroskopii konfokalnej i elektronowej

Obecny protokół opisuje modyfikacje transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM) z systemem oświetlenia świetlnego, wytwarzanie komórek płynnych oraz obserwacje in situ TEM indukowanych światłem interakcji między komórkami bakteryjnymi a fotosensybilizatorem. Omówiono również metody przygotowania próbek, uszkodzenia wiązki elektronów i obrazowanie.

Indukowana światłem transmisyjna mikroskopia elektronowa in situ do obserwacji oddziaływania ciecz-miękka materia

Tutaj prezentujemy protokół do optycznego wykrywania informacji chemicznych o wysokiej rozdzielczości wokół wszczepionych urządzeń medycznych z obrazowaniem chemicznym wzbudzonym promieniowaniem rentgenowskim (XELCI). Ta nowatorska technika obrazowania została opracowana w naszym laboratorium, co umożliwia badanie biochemii zakażeń związanych z implantami.

Obrazowanie chemiczne infekcji związanych z implantami o wysokiej rozdzielczości przestrzennej za pomocą obrazowania chemicznego luminescencji wzbudzonej promieniowaniem rentgenowskim przez tkankę

Tutaj prezentujemy protokół do zoptymalizowanej korelacyjnej mikroskopii świetlno-elektronowej opartej na endogennym, fluorescencyjnym znakowaniu jako narzędzie do badania lokalizacji rzadkich białek w odniesieniu do ultrastruktury komórkowej. O sile tego podejścia świadczy ultrastrukturalna lokalizacja endogennego LC3 w wygłodzonych komórkach bez leczenia bafilomycyną.

Ultrastrukturalna lokalizacja endogennego LC3 za pomocą korelacyjnej mikroskopii świetlno-elektronowej na przekroju

Ten protokół opisuje mechanizm użycia światła korelacyjnego i mikroskopii elektronowej do wizualizacji interakcji mitochondriów i lizosomów znakowanych odpowiednio mEosEM i APEX2.

Dwukolorowa korelacyjna mikroskopia świetlna i elektronowa do wizualizacji interakcji między mitochondriami a lizosomami

Opisano zastosowanie tomografii rentgenowskiej z dyspersją energii w skaningowym transmisyjnym mikroskopie elektronowym do scharakteryzowania rozkładów pierwiastków w pojedynczych nanocząstkach w trzech wymiarach.

Tomografia rentgenowska z dyspersją energii do mapowania pierwiastkowego 3D pojedynczych nanocząstek

Poznaj metodę mikrocharakteryzacji diod LED łączącą tomografię rentgenowską, mikroskopię świetlną i skaningową mikroskopię elektronową. Technika umożliwia korelację właściwości optycznych ze strukturą mikroskopijną.

Dogłębne analizy diod LED za pomocą kombinacji rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) i mikroskopii świetlnej (LM) skorelowane ze skaningową mikroskopią elektronową (SEM) (Wideo) | JoVE Journal

Dogłębne analizy diod LED za pomocą kombinacji rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT) i mikroskopii świetlnej (LM) skorelowane ze skaningową mikroskopią elektronową (SEM)

Przeglądaj więcej filmów