Độ tin cậy hệ thống Phân tích vật lý potx

PHÂN TÍCH VẬT LÝ


1. Mở ñầu
Phân tích vật lý là phân tích chẩn ñoán hay phân tích hỏng hóc, ñóng vai trò quan
trọng trong kỹ thuật ñộ tin cậy. Dạng phân tích này trả lời hầu hết các câu hỏi: tại sao, ở
ñâu, khi nào và ra sao (why, where, when, và how) về tuổi thọ của linh kiện. Phân tích
chứng minh ñiểm chủ yếu trong hiểu biết, xác ñịnh, và ứng dụng thích hợp tác ñộng hiệu
chỉnh cho nguyên nhân cốt lõi của hỏng hóc. Hiểu ñược nguyên nhân cốt lõi của hỏng
hóc là ñiều rất quan trọng trong môi truờng cạnh tranh ñể sản xuất ñược sản phẩm chất
lượng cao. Chương này thảo luận các phương pháp cơ bản ñể phân tích về nguyên nhân
cốt lõi và giới thiệu tổng quan về kỹ thuật phân tích dùng trong phương pháp này.

2. Yếu tố vật lý của hỏng hóc
Xác ñịnh ñược yếu tố vật lý của hỏng hóc sau một thử nghiệm có ñiều khiển hay
hỏng hóc tại hiện trường là cần thiết ñể hiểu biết về sản phẩm cùng giới hạn của chúng.
Tìm ñược nguyên nhân cội nguồn là lợi ñiểm ñể giảm thiểu các hỏng hóc tương tự và
thiết lập ñuợc ñặc tính giới hạn của sản phẩm. Sự thỏa mãn của khách hàng thường phụ
thuộc vào cách giải quyết vấn ñề và hành ñộng phòng ngừa nhằm giảm thiểu các khuyết
tật sắp tới. Khuếch tán, ăn mòn, vết phát triển dendrit (dendritic growth), nhiễm bẩn, ảnh
hưởng của yếu tố co-dãn, và yếu tố xả tỉnh ñiện (ESD: electrostatic discharge) là các thừa
số chủ yếu khi xác ñịnh nguồn gốc của hỏng hóc. Các phần tiếp sau sẽ thảo luận các vấn
ñề này liên quan ñến tình trạng tuổi thọ.

2.1 Khuếch tán (diffusion)
Khuếch tán ñược ñịnh nghĩa là yếu tố dịch chuyển (migration) của nguyên tử hay của
khối lượng. Nguyên tử trong chất khí và chất lỏng thường có tính cơ ñộng cao. Thí dụ,
khi mở một lọ nước hoa thì hương tỏa ra phòng rất nhanh, hầu như là tức thời. ðồng thời,
các nguyên tử trong chất rắn cũng cơ ñộng, và thực sự dịch chuyển từ vùng này sang
vùng khác. Hiện tượng này thường ñược dùng trong sản xuất thép mạ và quarters.
Trường hợp quarters thì lớp sandwich kim loại ñược tạo nên từ hợp kim ñồng/nicken

xung quanh một lõi ñồng. ðồng khuếch tán theo các hướng và tạo nên kết nối kim loại.
Một khía cạnh xấu của khuếch tán là chất thải Kirkendall (voiding), khi một nguyên tử
trong liên kết kim loại – kim loại khuếch tán nhanh ñến nổi các khoảng trống
(vacancies:(holes in the lattice) tích tụ và mặt sau của ñường khuếch tán và làm kim loại
bị yếu ñi. Có hai dạng khuếch tán trong kim loại: interstitial và substitutional, hay lổ
trống (vacancy). Khuếch tán qua khe (interstitial diffusion) về cơ bản là khuếch tán từ các
phần tử nhẹ như hydrogen (H), carbon (C), và nitrogen (N). ðây là dạng khuếch tán
nhanh nhất do các nguyên tử dịch chuyển nhanh vào các khe trong mắt lưới (lattices) do
các nơi này thường rỗng. Một khe (interstitial site) là không gian trong lattice với các
lattice cơ bản.
Khuếch tán thay thế (substitutional diffusion, hay vacancy diffusion) thường chậm
hơn do các nguyên tử di chuyển từ vacancy ñến vacancy, và quá trình khuếch tán phải
ñợi cho ñến khi một vacancy ñược mở trong lattice. Vacancy là ñiểm khuyết hay thiếu
nguyên tử trong lattice. Số vacancies trong vật liệu tăng theo nhiệt ñộ do giao ñộng trong
nguyên tử tăng và càng nhiều khuyết tật ñược tạo nên, nhiệt ñộ càng tăng thì khuếch tán
càng mạnh. ðiều này ñược biểu thị thành phương trình sau:

RTQ
eDD
/
0
−
=
(1)
trong ñó
D = là ñộ khếch tán hay hệ số khuếch tán
D
0
= hằng số vật liệu
Q = năng lượng kích hoạt

R = hằng số chất khí, và
T = nhiệt ñộ Kelvin.

Khuếch tán cũng phụ thuộc thời gian, cho bởi phương trình:









=
−
−
Dt
x
erf
CC
CC
s
xs
2
0
(2)
Trong ñó:
t = thời gian
Cs = diện tích bề mặt tập trung (concentration)
Cx = ñộ cô ñọng (concentration) tại khoảng cách x, và

Co= ñộ cô ñọng nguyên thủy (original concentration).
Hơn nữa, khuếch tán còn phụ thuộc vào gradient, tương tự như gradien khi nhiệt ñi từ
nóng sang lạnh ñể ñạt cân bằng. Nếu nhiệt ñộ torng phòng là 20°C và nhiệt ñộ bên ngoài
là 0°C, thì nhiệt từ bên trong sẽ tỏa ra ngoài. Khuếch tán trong chất rắn cũng tương tự, và
có phương trình sau:

dx
dc
DJ −=
(3)
trong ñó
J = dòng chảy
D= ñộ khuếch tán , và ñạo hàm của concentration gradient.

Hiệu ứng Kirkendall là sự cố của khuếch tán khi kim loại A và kim loại B ñược ñặt
gần nhau, và kim loại A khuếch tán vào B nhanh hơn so với mức khuếch tán của B vào
A. Sau một lúc thì giao diện giữa hai kim loại sẽ di chuyển vào trong kim loại A.
Nếu khuếch tán của nguyên tử của A vào kim loại B nhanh hơn so với các nguyên tử
của A lắp ñầy các khoảng trống (vacancy) của mình, hiện tượng bài tiết (voiding) xuất
hiện trong kim loại A hay trong lớp giao diện (Kirkendall voiding):

VBVABA
JJJJ <
⇒
>
(4)
J
A
, J
B

= dòng chảy của nguyên tử
J
V
= dòng chảy các vacancies

2.2 Biểu ñồ pha
Giản ñồ pha là một công cụ rất
quan trọng của khoa học vật liệu khi
khảo sát hệ thống nhiều phần tử. ðồ
thị minh họa các pha hiện diện trong
thành phần cấu tạo khác nhau theo
nhiệt ñộ với áp suất cố ñịnh (thường là 1 atmosphere). Các ñồ thị này cũng cho thấy tính
hòa tan và xác ñịnh một cách ñịnh lượng bao nhiêu pha hiện hữu (Luật Lever). Giản ñồ
sau ñây cho thấy một hệ thống tạo nên dung dịch rắn (A hòa tan trong B), và hệ thống có
ñiểm nhiệt ñộ eutectic. Có hai dạng dung dịch rắn: substitutional và interstitial.
Thí dụ về dung dịch rắn thay thế
(substitutional) là nickel (Ni) hòa tan vào ñồng
(Cu). Khi Ni tạo hợp kim với Cu, thì nguyên tử
Ni thay thế nguyên tử Cu trong cấu trúc lattice
cơ bảns (FCC).
Một dung dịch rắn interstitial có các nguyên
tử hợp chất trong các khe (interstices). Về cơ
bản ñây là các nguyên tử bé nhất do kích thước
các lổ trống trong khe.
Eutectic từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là “hòa tan tốt (melts well).” Trên giản ñồ pha, khi
làm lạnh, chất lỏng ñược chuyển sang hai chất rắn. Tại ñiểm eutectic, hợp chất có ñiểm
nhiệt ñộ chảy thấp nhất.
Các hợp chất cho phép hợp chất kim loại trong kim loại có ñiểm nhiệt ñộ chảy thấp
hơn so với hai dạng kim loại riêng lẽ. Một eutectic thì cũng là cấu trúc phiến mỏng
(lamellar), trong ñó các lớp kề nhau tạo nên các pha.

Thí dụ, thiết bị ñuợc hàn với bo mạch dùng chất hàn noneutectic. Bo mạch này lại
ñược hàn tiếp vào bo mạch khác trước khi ñóng võ. Chất hàn ñược dùng cho lần hàn cuối
là eutectic. ðiều này cho phép ñộ nóng và ñiểm chảy của chất hàn ñể yên vị linh kiện mà
không cần rút chì ra khỏi bo mạch ñầu tiên. Từ biểu ñồ pha, xác ñịnh ñược các nhiệt ñộ
này.
2.3 Intermetallic
Intermetallics là pha kim loại-kim
loại như AuS vàAuAl. Vật liệu này
ñược biết nhiều do có sự hiện diện của
vàng (gold embrittlement và purple
plague). ðiều cần chú ý là
intermetallics không phải luôn là xấu.
Trong trường hợp hệ Au/Al thì có ñến
có ñến năm dạng intermetallics của
AuAl ñược tạo nên, tất cả ñều có tính
chất dẫn ñiện tốt và ñộ cứng cơ học.
ðiều này ñược minh họa trong giản ñồ
pha hình 6. Vấn ñề này xuất hiện do
tốc ñộ khuếch tán không cân bằng và
làm xuất hiện hiệu ứng Kirkendall. Hiện tượng thứ hai về tinh chế (refining) xuất hiện
khi chất bẩn azone ñược ñẩy vào ñường khuếch tán. Sau cùng, ñộ cô ñọng của chất bẫn
gia tăng và bẽ gảy kết nối hay làm
cho kết nối ñiện khó khăn hơn. Sốc
nhiệt và nhiệt ñộ làm gia tăng ñiều
kiện của purple plague (như ñã nói
trên do yếu tố khuếch tác thì phụ
thuộc nhiệt ñộ). Vàng trở nên giòn,
tạo ra AuSn
4
chính là yếu tố

intermetallic bị giòn ñi tạo ra hệ
Au/Sn từ 4 wt % Au thành 43 wt %
Au. AuSn
4
ñươc phân bố thành
lớp mạ và lớp lá kim (needles) bên
trong ma trận. Cấu tạo này thường
xuất hiện tại các ñiểm hàn nối dùng
chì có mật ñộ Sn cao và lớp Au mõng. Trong công nghiệp vi ñiện tử, lớp mạ Au bên
trên thường ñược dùng ñể chống oxid hóa hay yếu tố ăn mòn của lớp adhesive/diffusion
barrier layer underneath (many times Ni). Việc mạ Au vào trong nơi hàn chảy nhanh và
nếu ñủ mật ñộ phần trăm thì tạo ra AuSn
4
. Nếu lớp mạ mõng hơn 40 microinches ñược
dùng ñể giữa cho phần trăm trọng lượng Au thấp hơn 4% (còn thấp hơn nếu chỉ dùng
một lượng chì hàn ít hơn). Hình.8 minh họa một vết gảy tiêu biểu do Au bi giòn trên mối
hàn chì. Tỉ lệ Au trong chì sẽ gây ảnh hưởng mạnh lên lên các tính chất cơ học. Như
trong hình 9 thì khi Au nằm giữa 5% và 6% sẽ làm giảm tính chất cơ học khoảng 80%.
Hình 10 mặt cắt của nối hàn chì có Au bị giòn.
Ăn mòn (Corrosion)
Ăn mòn là quá trình làm giảm chất
lượng hay pháp hỏng vật liệu do phản ứng
với môi trường. Hằng năm nước Mỹ tốn
khoảng 50 tỉ ñô la ñể chống ăn mòn, từ cầu, sườn xe hơi cho ñến các bộ tạo nước nóng
trong gia ñình. Ăn mòn cần có bốn ñiều kiện cơ bản, thiếu một trong những yếu tố này
thì không còn ăn mòn, ñó là:
1.Anode – Chất oxid hóa học
eFeFe 2
2
+→

+
(7.5)
neMM +→
+
(7.6)
2.Cathode – Chemical reduction

OHeOHO 442
22
→++
(7.7)
3.Electrolyte – ch
ấ
t l
ỏ
ng và các iôn t
ự
do
4.
ðườ
ng d
ẫ
n
ñ
i
ệ
n
Các th
ừ
a s

ố

ả
nh h
ưở
ng lên t
ố
c
ñộ

ă
n mòn
là
ñặ
c tính c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u, nh
ư
kích th
ướ
c c
ủ
a h
ạ
t
(grain size), t

ạ
p ch
ấ
t và l
ự
c
ñ
i
ệ
n
ñộ
ng.
ð
i
ề
u
ki
ệ
n môi tr
ườ
ng nh
ư

ẩ
m
ñộ
, nhi
ệ
t
ñộ

và
ñộ

nhi
ễ
m iôn c
ũ
ng
ả
nh h
ưở
ng l
ớ
n
ñế
n t
ố
c
ñộ

ă
n
mòn.
Có tám d
ạ
ng
ă
n mòn:
Uniform – general attack
Galvanic– two-metal or battery type

Crevice corrosion– localized corrosion
within a crevice
Pitting– extremely localized attack leaving
pits in the material
Intergranular– localized attack at và near grain boundaries
Ă
n mòn ch
ọ
n l
ọ
c– g
ặ
m d
ầ
n m
ộ
t ph
ầ
n t
ử
ra kh
ỏ
i dung d
ị
ch r
ắ
n
Mài mòn (erosion)– gia t
ố
c

ă
n mòn b
ằ
ng cách mài hay
ñ
ánh gi
ấ
y nhám
Stress corrosion– failure due to corrosion và a tensile stress
Ph
ầ
n này ch
ỉ
kh
ả
o sát v
ề
uniform attack,
galvanic corrosion, selective leaching, và stress
corrosion mà thôi. Uniform attack là d
ạ
ng th
ườ
ng
g
ặ
p nh
ấ
t c
ủ

a
ă
n mòn, trong
ñ
ó ph
ả
n
ứ
ng hóa h
ọ
c
xu
ấ
t hi
ệ
n trên su
ố
t b
ề
m
ặ
t di
ệ
n tích ph
ơ
i bày, làm
kim l
ọ
ai b
ị

mõng d
ầ
n tr
ướ
c khi h
ỏ
ng. Ph
ươ
ng th
ứ
c
t
ố
t nh
ấ
t
ñể
gi
ả
m thi
ể
u uniform attack là s
ơ
n hay m
ạ

ñể
b
ề
m

ặ
t không b
ị

ẩ
m
ướ
t.
Ă
n mòn galvanic xu
ấ
t
hi
ệ
n khi hai kim lo
ạ
i khác nhau t
ạ
o hi
ệ
u
ñ
i
ệ
n th
ế

cho dòng electron di chuy
ể
n. Hi

ệ
u
ñ
i
ệ
n th
ế
này
càng cao thì dòng electron càng l
ớ
n và t
ố
c
ñộ

ă
n
mòn càng nhanh. Các vi t
ế
bào (galvanic
cells) t
ạ
o ra m
ộ
t ma tr
ậ
n kim lo
ạ
i
(metal’s matrix) gi

ữ
a ph
ầ
n k
ế
t t
ủ
a t
ạ
i
biên c
ủ
a h
ạ
t và h
ạ
t. N
ế
u k
ế
t t
ủ
a này là
anode và h
ạ
t là cathode, thì v
ậ
t li
ệ
u t

ạ
i
biên c
ủ
a h
ạ
t s
ẽ

ñ
i vào dung d
ị
ch khi g
ặ
m
mòn và t
ạ
o nên các v
ế
t n
ứ
t bên trong và
cu
ố
i cùng là t
ạ
o h
ỏ
ng hóc
ð

i
ệ
n th
ế
gi
ữ
a
hai kim lo
ạ
i
ñ
o b
ằ
ng l
ự
c
ñ
i
ệ
n
ñộ
ng cho
trong b
ả
n
ở
ph
ầ
n tài li
ệ

u tham kh
ả
o (xem
hình 11).
T
ố
c
ñộ

ă
n mòn galvanic
ñượ
c khu
ế
ch
ñạ
i hay gia t
ă
ng do
ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a di
ệ
n tích.
T
ố
c

ñộ

ă
n mòn s
ẽ
t
ă
ng khi ghép m
ộ
t an
ố
t nh
ỏ
v
ớ
i m
ộ
t cat
ố
t l
ớ
n. Thí d
ụ
nh
ư
tr
ườ
ng h
ợ
p

ghép
ñị
nh tán (rivet). Tác
ñộ
ng
ă
n mòn này s
ẽ
xu
ấ
t hi
ệ
n nhanh h
ơ
n r
ấ
t nhi
ề
u l
ầ
n so v
ớ
i
tr
ườ
ng h
ợ
p tán
ñ
inh b

ă
ng
ñồ
ng lên thép t
ấ
m. Có th
ể
dùng pin ganvanic (galvanic cells)
ñể

b
ả
o v
ệ
v
ậ
t li
ệ
u. Ph
ươ
ng pháp b
ả
o v
ệ
cath
ố
t là ph
ươ
ng pháp ghép thêm m
ộ

t an
ố
t hay kim
lo
ạ
i
ă
n mòn (corrosive metal) vào v
ậ
t li
ệ
u c
ầ
n b
ả
o v
ệ
. Tr
ườ
ng h
ợ
p này thì an
ố
t s
ẽ
hy sinh
b
ằ
ng cách mòn d
ầ

n và b
ả
o v
ệ
v
ậ
t li
ệ
u c
ầ
n
ñượ
c b
ả
o v
ệ
. H
ệ
th
ố
ng này dùng trong thép m
ạ

k
ẽ
m khi
ñ
ó k
ẽ
m

ñượ
c có tính
ă
n mòn cao h
ơ
n ch
ấ
t li
ệ
u thép. Ph
ươ
ng pháp an
ố
t t
ự
h
ủ
y
(hy sinh) còn
ñượ
c dùng trong b
ồ
n ch
ứ
a d
ầ
u chôn d
ướ
i m
ặ

t
ñấ
t và võ tàu.
Selective leaching
, hay
ă
n mòn
parting, xu
ấ
t hi
ệ
n khi không có ph
ầ
n h
ỗ
n
h
ợ
p nào
ñượ
c tách kh
ỏ
i dung d
ị
ch r
ắ
n. Thí
d
ụ

ñồ
ng thau và
ñượ
c g
ọ
i là tách k
ẽ
m
(dezincification). K
ẽ
m thoát ra kh
ỏ
i t
ế
bào
ñơ
n v
ị
và
ñ
i vào dung d
ị
ch. Còn l
ạ
i
ñồ
ng thì
r
ấ
t giòn và x

ố
p do còn l
ạ
i các l
ổ
tr
ố
ng do
thi
ế
u ch
ấ
t k
ẽ
m.
Stress corrosion
xu
ấ
t hi
ệ
n khi có s
ự
k
ế
t
h
ợ
p gi
ữ
a y

ế
u t
ố

ă
n mòn và l
ự
c c
ă
ng c
ơ
h
ọ
c
nh
ằ
m t
ạ
o h
ỏ
ng hóc. Y
ế
u t
ố

ă
n mòn này làm
gi
ả
m l

ự
c c
ă
ng c
ơ
h
ọ
c c
ủ
a vât li
ệ
u. N
ứ
t do
stress corrosion h
ợ
p thành n
ứ
t v
ậ
t li
ệ
u do
ă
n
mòn và stress. Tr
ườ
ng h
ợ
p này thì stress

còn
ñượ
c t
ạ
o nên t
ừ
sai bi
ệ
t v
ề
h
ệ
s
ố
nhi
ệ
t m
ở
r
ộ
ng (thermal expansion) gi
ữ
a các v
ậ
t
li
ệ
u. H
ệ
s

ố
nhi
ệ
t m
ở
r
ộ
ng s
ẽ

ñượ
c th
ả
o lu
ậ
t trong ph
ầ
n Stress-Strain. Thí d
ụ
v
ề
stress
corrosion y
ế
u t
ố
làm nh
ạ
y c
ả

m (sensitization) khi hàn thép không r
ỉ
. Vùng b
ị

ả
nh h
ưở
ng
nhi
ệ
t (heat-affected zone: HAZ) c
ủ
a m
ố
i hàn (weld) t
ạ
o k
ế
t t
ủ
a carbua M
23
C
6
hay
ñ
úng
h
ơ

n là carbua Cr
23
C
6
. Thép không r
ỉ
có tính kháng
ă
n mòn khi có trên 11% chrom (Cr)
trong ma tr
ậ
n. Cr t
ạ
o nên l
ớ
p oxid b
ả
o v
ệ
b
ề
m
ặ
t ch
ố
ng
ñượ
c
ă
n mòn. Khi Cr

23
C
6

ñượ
c
hình thành, thì di
ệ
n tích k
ề
c
ậ
n (adjacent) v
ớ
i carbua tr
ở
thành nghèo Cr. Vùng khi
ế
m Cr-
(<11%) mòn d
ầ
n gi
ố
ng nh
ư
thép carbon và sau cùng thì h
ỏ
ng. M
ố
i n

ố
i thì th
ự
c ra không
ph
ả
i là vùng h
ỏ
ng hóc nh
ư
ng chính vùng k
ề
c
ậ
n, chính là HAZ. L
ờ
i gi
ả
i cho y
ế
u t
ố
nhay
c
ả
m này là dùng thép không r
ỉ
ít carbon (316L,304L, v,v ) ng
ă
n carbua k

ế
t t
ủ
a.
Vi
ệ
c gia t
ă
ng các ion (Cl
–
,Br
–
) c
ũ
ng t
ạ
o nên ph
ả
n
ứ
ng hóa h
ọ
c
ă
n mòn. Trong
tr
ườ
ng h
ợ
p ion Cl ph

ả
n
ứ
ng v
ớ
i nhôm, thì ph
ả
n
ứ
ng sau
ñ
ây xu
ấ
t hi
ệ
n, t
ạ
o aluminum
chloride và b
ọ
t hydro (offgassing):
- 6HCl + 2Al
→
2AlCl
3
+ 3H
2
(7.8)
Nhi
ễ

m iôn c
ũ
ng
ñồ
ng th
ờ
i
ñư
a
ñế
n ch
ấ
t (flux) th
ặ
ng d
ư
nguy hi
ể
m làm phá h
ỏ
ng
acid h
ữ
u c
ơ
.
ð
i
ề
u này t

ạ
o ra y
ế
u t
ố

ă
n mòn t
ạ
i l
ớ
p hàn n
ố
i và làm gi
ả
m ch
ấ
t l
ượ
ng thành
ph
ầ
n.
S
ự
phát tri
ể
n theo hình cây (dendritic
growth) là s
ư

d
ị
ch
chuy
ể
n c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u
theo h
ướ
ng t
ươ
ng t
ự

nh
ư

ă
n mòn c
ơ
b
ả
n
c
ộ

ng v
ớ
i
ñ
i
ệ
n tr
ườ
ng
DC. D
ị
ch chuy
ể
n
(migration) c
ủ
a b
ạ
c
(Ag) là m
ộ
t trong
nh
ữ
ng quá trình phát
tri
ể
n dendritic th
ườ
ng

g
ặ
p trong
ñ
i
ệ
n t
ử
.
ð
i
ề
u này t
ạ
o nên
ng
ắ
n m
ạ
ch ng
ẫ
u
nhi
ệ
n, nh
ư
ng quan
tr
ọ
ng h

ơ
n, là d
ị
ch
chuy
ể
n này ch
ỉ
th
ấ
y
ñượ
c t
ạ
i
ñ
úng ch
ổ
(in-
situ). Các th
ử
nghi
ệ
m
th
ẩ
m tra
ñộ
tin c
ậ

y
c
ầ
n
ñượ
c th
ự
c hi
ệ
n t
ạ
i
hi
ệ
n tr
ườ
ng
ñể
xem xét s
ự
phát tri
ể
n c
ủ
a quá trình d
ị
ch chuy
ể
n l
ớ

p Ag.
Y
ế
u t
ố
chuy
ể
n d
ị
ch (migration) cùa b
ạ
c
ñ
òi h
ỏ
i:
• h
ơ
i
ẩ
m,
•
ñ
i
ệ
n tr
ườ
ng DC xuyên qua h
ướ
ng d

ị
ch chuy
ể
n,
• Ag epoxy t
ạ
i h
ướ
ng an
ố
t so v
ớ
i ph
ầ
n cat
ố
t, và
• nhi
ể
m b
ẩ
n (contamination).
C
ũ
ng c
ầ
n chú ý là vi
ệ
c d
ị

ch chuy
ể
n c
ủ
a Ag
ñượ
c quan sát khi không có
ñ
i
ệ
n tr
ườ
ng
ở

m
ứ
c cao c
ủ
a F
–
và Cl
–
, m
ă
c dù
ñ
i
ề
u này ph

ụ
thu
ộ
c nhi
ệ
t
ñộ


Stress-strain
Quan h
ệ
kéo-c
ă
ng (stress-strain) là k
ế
t qu
ả
tr
ự
c ti
ế
p c
ủ
a
ñặ
c tính c
ơ
h
ọ

c v
ậ
t li
ệ
u. Các
ñặ
c tính này là
ñộ
r
ắ
n (hardness), tính d
ẻ
o dai (toughness), và tính d
ễ
u
ố
n (ductility) hay
tính d
ễ
v
ỡ
(brittleness) c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u. H
ỏ
ng hóc c

ơ
h
ọ
c ph
ụ
thu
ộ
c r
ấ
t nhi
ề
u vào
ñặ
c tính v
ậ
t
lý. L
ự
c tác
ñộ
ng vào v
ậ
t li
ệ
u c
ũ
ng xác
ñị
nh
ñượ

c là h
ỏ
ng hóc có liên quan
ñế
n l
ự
c c
ă
ng
thu
ầ
n (pure tensile),
ñộ
bi
ế
n d
ạ
ng,
ñộ
mõi, hay
ñộ
dão (creep). M
ộ
t s
ố

ñị
nh ngh
ĩ
a v

ề

stress-strain là:

• Modun
ñ
àn h
ồ
i (elasticity: psi hay MPa) – stress-strain trong vùng
ñ
àn h
ồ
i (
ñộ
d
ố
c
c
ủ
a
ñườ
ng cong stress-strain)
• Tensile strength or UTS (psi or MPa) – ph
ầ
n stress l
ớ
n nh
ấ
t trên
ñườ

ng cong stress-
strain.
• L
ự
c
ñ
àn h
ồ
i (yield
strength (psi or MPa) –0.2%
l
ự
c stress hay
ñộ
co plastic.
•
ðộ
mõi (fatigue) hay
gi
ớ
i h
ạ
n ch
ị
u stress c
ầ
n thi
ế
t
t

ạ
o h
ỏ
ng hóc cho v
ậ
t li
ệ
u
d
ướ
i m
ộ
t s
ố
chu k
ỳ
t
ả
i và
không t
ả
i (loading và
unloading).
• Nhão (creep): bi
ế
n d
ạ
ng
theo th
ờ

i gian c
ủ
a plastic
d
ướ
i l
ự
c stress không
ñổ
i
• Tính d
ẻ
o dai
(toughness) k
ế
t h
ợ
p gi
ữ
a tính
r
ắ
n (hardness) và tính d
ễ
u
ố
n
(ductility) (ph
ầ
n di

ệ
n tích
n
ằ
m d
ướ
i
ñườ
ng cong stress-
strain)
Các
ñặ
c tính thông
th
ườ
ng c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u có th
ể
tham kh
ả
o t
ừ
nhi
ề
u tài li

ệ
u. Chú ý là
ñặ
c tính nh
ư
modun
ñ
àn
h
ồ
i, UTS, và d
ữ
li
ệ
u v
ề

ñộ
dão (creep data) thay
ñổ
i theo nhi
ệ
t
ñộ
, t
ố
c
ñộ
c
ă

ng (strain
rate), t
ả
i, và biên
ñộ
các chu k
ỳ
(amplitude of cycles). D
ữ
li
ệ
u t
ừ
m
ộ
t ngu
ồ
n c
ầ
n
ñượ
c so
sánh m
ộ
t cách c
ẩ
n th
ậ
n d
ữ

li
ệ
u t
ừ
ngu
ồ
n th
ứ
hai. H
ệ
s
ố
m
ở
r
ộ
ng nhi
ệ
t
ñộ
là th
ừ
a s
ố
quan
tr
ọ
ng khi ghép hai h
ệ
th

ố
ng v
ậ
t li
ệ
u v
ớ
i nhau trong môi tr
ườ
ng th
ử
nghi
ệ
m có thay
ñổ
i
nhi
ệ
t
ñộ
. V
ậ
t li
ệ
u s
ẽ
dãn hay co l
ạ
i khi nhi
ệ

t
ñộ
thay
ñổ
i. Trong tr
ườ
ng h
ợ
p này, l
ự
c stress
ñượ
c t
ạ
o nên do sai bi
ệ
t trong CTE:

TE ∆∂−∂= )(
21
σ
(7.11)
Trong
ñ
ó:
σ
= l
ự
c stress;
∂

1 = h
ệ
s
ố
m
ở
r
ộ
ng nhi
ệ
t c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u 1,
∂
2 = h
ệ
s
ố
m
ở
r
ộ
ng nhi
ệ
t c
ủ

a v
ậ
t li
ệ
u 2, và E= biên
ñộ
(modulus)
ñ
àn h
ồ
i (elasticity).

ðộ
mõi nhi
ệ
t (thermal fatigue) là nhi
ề
u chu k
ỳ
nhi
ệ
t
ñượ
c
ñư
a vào gây
ả
nh h
ưở
ng

x
ấ
u lên v
ậ
t li
ệ
u và gây h
ỏ
ng hóc. S
ố
c nhi
ệ
t (thermal shock) là m
ộ
t chu k
ỳ
nhi
ệ
t gây nên
h
ỏ
ng hóc. D
ữ
li
ệ
u CTE có th
ể
tìm t
ừ
s

ổ
tay c
ủ
a ASM. N
ứ
t popcorn (b
ắ
p rang ) là hi
ệ
n
t
ượ
ng h
ỗ
n h
ợ
p y
ế
u t
ố
h
ấ
p th
ụ

ẩ
m (moisture absorption) và y
ế
u t
ố

m
ở
r
ộ
ng nhi
ệ
t
ñộ
nh
ằ
m
t
ạ
o ra l
ự
c c
ă
ng bi
ế
n d
ạ
ng t
ạ
i b
ề
m
ặ
t võ IC plastic IC.
Ẩ
m th

ấ
p
ñ
i t
ừ
plastic vào b
ề
m
ặ
t
c
ủ
a chân ra vi m
ạ
ch. Trong quá trình hàn, thì xu
ấ
t hi
ệ
n b
ố
c h
ơ
i n
ướ
c, t
ạ
o nên áp su
ấ
t bên
trong (internal pressure) và t

ạ
o phân l
ớ
p (delamination). Các v
ế
t khuy
ế
t xu
ấ
t hi
ệ
n, t
ạ
o r
ạ
n
n
ứ
t trong l
ớ
p plastic
ở
vùng t
ậ
p trung l
ự
c stress. M
ộ
t
ả

nh h
ưở
ng khác xu
ấ
t hi
ệ
n là pulled
bond wires và cracked die.

Xả tĩnh ñiện (ESD: Electrostatic Discharge)
ESD là quá trình truy
ề
n nhanh electron t
ừ
m
ộ
t
ñ
i
ệ
n th
ế
này sang m
ộ
t
ñ
i
ệ
n th
ế

khác.
ð
i
ề
u này t
ạ
o h
ỏ
ng hóc n
ặ
ng và h
ỏ
ng hóc do khuy
ế
t t
ậ
t ti
ề
m tàng c
ủ
a s
ả
n ph
ẩ
m. Khuy
ế
t
t
ậ
t ti

ề
m tàng không th
ấ
y
ñượ
c trong th
ử
nghi
ệ
m cu
ố
i cùng c
ủ
a s
ả
n ph
ẩ
m nh
ư
ng t
ạ
o ra
tình tr
ạ
ng rã r
ờ
i (aweakened state). S
ả
n ph
ẩ

m khi s
ử
d
ụ
ng, b
ị
h
ỏ
ng trong
ñ
i
ề
u ki
ệ
n v
ậ
n
hành ch
ư
a
ñủ
t
ả
i hay tu
ổ
i th
ọ
kém so v
ớ
i thi

ế
t k
ế
. ESD
ñ
ã
ñượ
c xem là nguyên nhân c
ủ
a
nhi
ề
u h
ỏ
ng hóc t
ạ
i h
ầ
u h
ế
t các công ty vi
ñ
i
ệ
n t
ử
. Ch
ế

ñộ

h
ỏ
ng hóc sau khi b
ị
ESD bao
g
ồ
m bi
ế
n d
ạ
ng c
ủ
a
ñ
i
ệ
n môi (dielectrics) nh
ư
c
ổ
ng (gate oxides), cách
ñ
i
ệ
n, và các nút
n
ố
i
ñ

i
ệ
n môi (nodes bridging dielectrics). Các m
ố
i n
ố
i th
ườ
ng g
ặ
p metal spiking Hi
ệ
n
ñ
ã có b
ộ
mô ph
ỏ
ng ESD giúp xác
ñị
nh ng
ưỡ
ng ch
ị
u
ñự
ng c
ủ
a linh ki
ệ

n và là công c
ụ
b
ổ

sung cho phân tích h
ỏ
ng hóc. Hi
ệ
n t
ượ
ng quá
ñ
i
ệ
n (EOS: electrical overstress ) là hi
ệ
n
t
ượ
ng linh ki
ệ
n ph
ả
i ch
ị
u y
ế
u t
ố

quá dòng, nh
ằ
m t
ạ
o h
ỏ
ng hóc. Các s
ự
ki
ệ
n làm c
ổ
ng m
ấ
t
tác
ñộ
ng
ñ
i
ề
u khi
ể
n, sai s
ố
khi th
ử

nghi
ệ

m, và system spikes. EOS có tính
phá h
ỏ
ng cao h
ơ
n ESD và th
ườ
ng d
ễ
phát
hi
ệ
n và
ñ
ánh giá.

3. Lưu ñồ phân tích
Ph
ầ
n này tuân th
ủ
theo l
ư
u
ñồ
cho th
ủ
t
ụ
c

phân tích.
1.Xác
ñị
nh bài toán
2.Thu th
ậ
p d
ữ
li
ệ
u
3.
ðị
nh ngh
ĩ
a các phân tích (Define Analysis)
4. Th
ự
c hi
ệ
n k
ế
ho
ạ
ch
5. Nh
ậ
n d
ạ
ng nguyên nhân ch

ủ
y
ế
u (c
ố
t lõi)
6.Th
ự
c hi
ệ
n tác
ñộ
ng ng
ă
n ng
ừ
a
7. D
ẫ
n ch
ứ
ng dùng c
ơ
s
ở
d
ữ
li
ệ
u

8. Ban hành

3.1 Xác ñịnh bài toán – ðặt câu hỏi ñúng
ðể
phân tích t
ố
t thì c
ầ
n ph
ả
i
ñặ
t ra
ñượ
c câu h
ỏ
i
ñ
úng:
1. T
ạ
i sao ph
ầ
n t
ử
hay linh ki
ệ
n không ho
ạ
t

ñộ
ng
ñượ
c?
2. Trong môi tr
ườ
ng nào thì ph
ầ
n t
ử
hay linh ki
ệ
n ng
ừ
ng ho
ạ
t
ñộ
ng?
3. Tìm hi
ể
u v
ề
quá trình ho
ạ
t
ñộ
ng c
ủ
a ph

ầ
n t
ử
hay linh ki
ệ
n? Các
ñề
m
ụ
c này có
ñượ
c
th
ử
nghi
ệ
m stress v
ớ
i
ñầ
y
ñủ
các môi tr
ườ
ng tr
ướ
c khi xu
ấ
t hi
ệ

n h
ỏ
ng hóc ch
ư
a? Có ph
ả
i
là trong môi tr
ườ
ng sau cùng thì xu
ấ
t hi
ệ
n h
ỏ
ng hóc?
4. Có bao nhiêu thi
ế
t b
ị
hay ph
ầ
n t
ử
không còn ho
ạ
t
ñộ
ng
ñượ

c n
ữ
a?
5. Các v
ế
t n
ứ
t /h
ỏ
ng hóc là nguyên nhân c
ủ
a h
ỏ
ng hóc hay là k
ế
t qu
ả
c
ủ
a h
ỏ
ng hóc?
6. Có bao nhiêu thi
ế
t b
ị
/ hay ph
ầ
n t
ử

trong cùng
ñ
i
ề
u ki
ệ
n y h
ệ
t nhau l
ạ
i có cùng h
ỏ
ng
hóc nh
ư
nhau?
7. Các thi
ế
t b
ị
/ph
ầ
n t
ử

ñượ
c ch
ế
t
ạ

o t
ừ
v
ậ
t li
ệ
u nào? V
ậ
t li
ệ
u này
ñ
ã
ñ
úng ch
ư
a?
8. T
ạ
o sao l
ạ
i c
ầ
n có phân tích?

Các câu h
ỏ
i
ñ
úng c

ầ
n có nhi
ề
u
ñ
áp án thích h
ợ
p. Câu h
ỏ
i thích h
ợ
p nh
ấ
t c
ầ
n
ñượ
c h
ỏ
i
nh
ằ
m
ñư
a
ñế
n phân tích thành công.Th
ườ
ng thì, c
ả

ch
ế

ñộ
h
ỏ
ng hóc và c
ơ
ch
ế
h
ỏ
ng hóc
(thí d
ụ
; nguyên nhân h
ỏ
ng hóc)
ñề
u c
ầ
n
ñượ
c nh
ậ
n d
ạ
ng.

Sau

ñ
ây là m
ộ
t s
ố
thí d
ụ
v
ề
khác bi
ệ
t này:
1a. Các ph
ầ
n t
ử
/thi
ế
t b
ị
không ho
ạ
t
ñộ
ng
ñ
úng do có chân n
ố
i b
ị

ng
ắ
n m
ạ
ch.
1b. Nguyên nhân gây nên h
ỏ
ng hóc là s
ự
d
ị
ch chuy
ể
n c
ủ
a iôn kim lo
ạ
i gi
ữ
a chân n
ố
i do
nhi
ễ
m b
ẩ
n (contamination), t
ạ
o ng
ắ

n m
ạ
ch gi
ữ
a các chân.
2a. Các ph
ầ
n t
ử
/thi
ế
t b
ị
không ho
ạ
t
ñộ
ng
ñ
úng do có blown trace.
2b. Nguyên nhân h
ỏ
ng hóc là y
ế
u t
ố
x
ả
t
ĩ

nh
ñ
i
ệ
n (electrostatic discharge ESD) khi l
ắ
p
ghép, tao nên trace to blow.
3a. Các ph
ầ
n t
ử
/thi
ế
t b
ị
không ho
ạ
t
ñộ
ng
ñ
úng do có v
ế
t n
ứ
t trong m
ố
i hàn gi
ữ

a các chân
và bo m
ạ
ch.
3b. Nguyên nhân h
ỏ
ng hóc là do pha k
ế
t lá kim (brittle) gi
ữ
a thi
ế
c và vàng tin/gold
(Sn/Au) t
ạ
o ra khi hàn n
ố
i, không m
ạ
nh b
ằ
ng Sn tr
ướ
c khi hàn, t
ạ
o ra v
ế
t n
ứ
t trên m

ố
i
hàn.

Phát triển yêu cầu của bài toán
:
R
ấ
t d
ễ
b
ị
l
ệ
ch
ñườ
ng khi phát tri
ể
n phân tích h
ỏ
ng hóc. Nhi
ề
u câu h
ỏ
i
ñượ
c
ñặ
t ra thích
ñ

áng hay ch
ư
a thích
ñ
áng v
ớ
i v
ấ
n
ñề

ñ
ang kh
ả
o sát. C
ầ
n nhi
ề
u th
ờ
i gian h
ơ
n, nhi
ề
u câu
h
ỏ
i h
ơ
n ph

ả
i
ñượ
c
ñề
ra trong quá trình phân tích h
ơ
n là l
ờ
i
ñ
áp c
ủ
a các th
ủ
t
ụ
c.
ð
ó là lý
do t
ạ
i sao vi
ệ
c xác
ñị
nh bài toán c
ầ
n
ñượ

c phát tri
ể
n tr
ướ
c th
ự
c hi
ệ
n b
ấ
t k
ỳ
k
ế
ho
ạ
ch phân
tích hay tác
ñộ
ng nào. Vi
ệ
c xác
ñị
nh bài toán làm cho nhà phân tích bám theo sát v
ấ
n
ñề
.
Sau m
ỗ

i tác
ñộ
ng, nhà phân tích c
ầ
n xem l
ạ
i cách xác
ñị
nh bài toán và xem
ñ
áp án
ñ
ã
ñ
i
ñ
úng hay ch
ư
a
ñ
úng
ñườ
ng. T
ừ

ñ
ó, tinh ch
ỉ
nh l
ạ

i phân tích
ñể

ñị
nh h
ướ
ng
ñ
úng. Quá
trình xác
ñị
nh bài toán c
ầ
n
ñượ
c chu
ẩ
n b
ị
k
ỹ
l
ưỡ
ng
ñể
h
ướ
ng
ñế
n k

ế
t qu
ả
th
ự
c t
ế
ch
ứ

không chung chung. Trong tình hu
ố
ng t
ố
t nh
ấ
t thì t
ấ
t c
ả
các bên liên quan
ñề
u cùng tham
gia phát tri
ể
n vi
ệ
c xác
ñị
nh bài toán cho thi

ế
t b
ị
/ ph
ầ
n t
ử
.
ð
i
ề
u này giúp ích nhi
ề
u cho
ng
ườ
i phân tích nh
ằ
m lo
ạ
i b
ỏ
công vi
ệ
c d
ư
th
ừ
a hay không thi
ế

t y
ế
u và ti
ế
t ki
ệ
m
ñượ
c
r
ấ
t nhi
ề
u th
ờ
i gian quí báu.

3.2 Thu thập dữ liệu – quá trình lịch sử của sản phẩm
Sau khi
ñ
ã phát tri
ể
n xong ph
ầ
n xác
ñị
nh bài toán, b
ướ
c k
ế

ti
ế
p là tìm t
ấ
t c
ả
thông tin
c
ầ
n thi
ế
t v
ề
thi
ế
t b
ị
/ ph
ầ
n t
ử
tr
ướ
c khi h
ỏ
ng hóc.
• Ph
ầ
n t
ử

ñượ
c ch
ế
t
ạ
o
ở

ñ
âu?
• Quá trình s
ả
n xu
ấ
t
ñượ
c ti
ế
n hành trong môi tr
ườ
ng nào? Trong phòng s
ạ
ch, trong
khu v
ự
c nh
ạ
y v
ớ

i t
ĩ
nh
ñ
i
ệ
n, trong khu v
ự
c có
ñ
i
ề
u hòa nhi
ệ
t
ñộ
và
ẩ
m
ñộ
không?
• Các ph
ầ
n t
ử
này có
ñượ
c tr
ự
c ti

ế
p nh
ậ
n t
ừ
n
ơ
i s
ả
n xu
ấ
t hay
ñượ
c x
ử
lý l
ạ
i trong m
ộ
t
n
ơ
i khác?
• Các ph
ầ
n t
ử
này
ñượ
c nh

ậ
n trong
ñ
i
ề
u ki
ệ
n nào?
ñượ
c
ñ
óng gói ra sao? có nh
ạ
y c
ả
m
v
ớ
i t
ĩ
nh
ñ
i
ệ
n không?
• Th
ử
nghi
ệ
m

ñể
ki
ể
m ra h
ỏ
ng hóc khi nh
ậ
n
ñượ
c th
ự
c hi
ệ
n
ở

ñ
âu? Có thu th
ậ
p thông
tin v
ề
ho
ạ
t
ñộ
ng c
ủ
a ph
ầ

n t
ử
sau khi xu
ấ
t x
ưở
ng không?
•
ð
i
ề
u ki
ệ
n môi tr
ườ
ng t
ạ
i khi x
ả
y ra h
ỏ
ng hóc ra sao (nhi
ệ
t
ñộ
,
ẩ
m
ñộ
, th

ờ
i gia n
ằ
m
trong nhi
ệ
t
ñộ
c
ự
c tr
ị
)?
• Có y
ế
u t
ố
stress n
ộ
i t
ạ
i hay ngo
ạ
i lai nào lên ph
ầ
n t
ử
trong quá trình v
ậ
n hành

không?
• Th
ử
nghi
ệ
m stress ho
ạ
t
ñộ
ng t
ạ
i vùng
ñặ
c tính nào c
ủ
a s
ả
n ph
ẩ
m?
• Các th
ử
nghi
ệ
m th
ẩ
m tra
ñượ
c th
ự

c hi
ệ
n
ở

ñ
âu tr
ướ
c khi g
ở
i
ñ
i?
• Ch
ế

ñộ
h
ỏ
ng hóc là gì? T
ạ
i sao linh ki
ệ
n l
ạ
i b
ị
h
ỏ
ng?

• H
ỏ
ng hóc x
ả
y ra
ở

ñ
âu?
• B
ướ
c l
ắ
p ghép cu
ố
i cùng tr
ướ
c khi phát hi
ệ
n h
ỏ
ng hóc là gì?
• Có
ñ
i
ề
u gì không
ñ
úng chu
ẩ

n ho
ạ
t
ñộ
ng xu
ấ
t hi
ệ
n g
ầ
n th
ờ
i gian h
ỏ
ng hóc không?
• Có linh ki
ệ
n nào
ñượ
c dùng trong
ứ
ng d
ụ
ng m
ớ
i hay
ñ
i
ề
u ki

ệ
n thay th
ế
không?
• H
ỏ
ng hóc có riêng biêt cho t
ừ
ng khách hàng hay t
ừ
ng
ứ
ng d
ụ
ng không? H
ỏ
ng hóc
ñượ
c cô l
ậ
p ra sao?
• Tr
ướ
c
ñ
ây có xu
ấ
t hi
ệ
n h

ỏ
ng hóc này không?
• H
ỏ
ng hóc này có d
ừ
ng r
ồ
i l
ạ
i ti
ế
p t
ụ
c không?
• Vi
ệ
c thay th
ế
linh ki
ệ
n có s
ử
a ch
ữ
a
ñượ
c h
ỏ
ng hóc không?

•
ð
i
ề
u ki
ệ
n t
ạ
i th
ờ
i
ñ
i
ể
m x
ả
y ra h
ỏ
ng hóc c
ủ
a khách hàng, nhà cung c
ấ
p, n
ơ
i s
ử
d
ụ
ng
ra sao?

1. Các stress v
ề

ñ
i
ệ
n trong
ñ
i
ề
u ki
ệ
n v
ậ
n hành
ñượ
c m
ạ
ch
ñư
a vào linh ki
ệ
n
2 Các stress
ñặ
t vào linh ki
ệ
n (burn-in)
3. Stress t
ừ

môi tr
ườ
ng (nhi
ệ
t
ñộ
,
ẩ
m
ñộ
, v
ị
trí, v.v, )
• Linh ki
ệ
n
ñượ
c b
ả
o qu
ả
n nh
ư
th
ế
nào tr
ướ
c khi phân tích?
1.
Ả

nh h
ưở
ng c
ủ
a vi
ệ
c tháo linh ki
ệ
n ra kh
ỏ
i n
ơ
i ho
ạ
t
ñộ
ng
2.
ð
óng gói
3. Các
ả
nh h
ưở
ng t
ừ
môi tr
ườ
ng
• D

ữ
li
ệ
u có liên quan
ñế
n linh ki
ệ
n: s
ố
hi
ệ
u, mã th
ờ
i gian, thông tin v
ề
lô hàng , s
ơ

ñồ
m
ạ
ch (linh ki
ệ
n và m
ạ
ch
ñ
i
ệ
n)

• Có t
ồ
n t
ạ
i FMEA trong linh ki
ệ
n hay quá trình không?

Danh m
ụ
c này r
ấ
t dài và càng có nhi
ề
u l
ờ
i gi
ả
i thì phân tích càng chính xác. Còn m
ộ
t
ngu
ồ
n t
ư
li
ệ
u là
ñộ
tin c

ậ
y t
ừ
phòng thí nghi
ệ
m c
ủ
a nhà s
ả
n xu
ấ
t linh ki
ệ
n. Trong m
ộ
t s
ố

tr
ườ
ng h
ợ
p,
ñộ
tin c
ậ
y t
ừ
phòng thí nghi
ệ

m s
ẽ
có c
ơ
s
ở
d
ữ
li
ệ
u t
ừ
phân tích quá kh
ứ
v
ề

d
ạ
ng h
ỏ
ng hóc này.

3.3 Xác ñịnh phân tích - thiết lập kế hoạch phân tích hỏng hóc
Sau khi tr
ả
l
ờ
i xong các câu h
ỏ

i quan tr
ọ
ng, th
ự
c hi
ệ
n k
ế
ho
ạ
ch phân tích h
ỏ
ng hóc
dùng th
ử
nghi
ệ
m thích h
ợ
p. Tùy d
ạ
ng h
ỏ
ng hóc, có th
ể
dùng nhi
ề
u công c
ụ
phân tích

khác nhau. Th
ử
nghi
ệ
m ng
ắ
n m
ạ
ch và h
ở
m
ạ
ch thì c
ầ
n dùng thi
ế
t b
ị
v
ẽ

ñồ
th
ị
. tr
ạ
m các
ñầ
u dò, hay SEM (Scanning Electron Microscope). H
ỏ

ng hóc kim lo
ạ
i, nh
ư
quá trình
phân l
ớ
p (delaminations), d
ị
ch chuy
ể
n kim lo
ạ
i (metal migration), hay nhi
ễ
m b
ẩ
n
(contamination), thì c
ầ
n thêm phân tích hóa h
ọ
c nh
ư
EDS (Energy Dispersive X-Ray
Spectroscopy), SAM (Scanning Auger Microanalysis), hay FTIR (Fourier Transform
Infrared). Ph
ầ
n ti
ế

p sau th
ả
o lu
ậ
n v
ề
vi
ệ
c l
ự
a ch
ọ
n thi
ế
t b
ị
thích h
ợ
p. C
ầ
n s
ắ
p x
ế
p th
ử

nghi
ệ
m theo c

ấ
p
ñộ
nghiêm tr
ọ
ng. Th
ử
nghi
ệ
m không h
ỏ
ng hóc c
ầ
n
ñượ
c th
ự
c hi
ệ
n
tr
ướ
c
ñể
thu th
ậ
p minh ch
ứ
ng ch
ư

a b
ị
phá h
ỏ
ng. C
ầ
n l
ậ
p k
ế
ho
ạ
ch th
ử
nghi
ệ
m sao cho
t
ừ
ng th
ử
nghi
ệ
m không t
ạ
o nhi
ễ
u lên th
ử
nghi

ệ
m ti
ế
p theo (thí d
ụ
, th
ự
c hi
ệ
n th
ử
nghi
ệ
m
v
ề
rò r
ĩ
tr
ướ
c khi m
ở
võ ra).

3.4 Thực hiện kế hoạch phân tích hỏng hóc
C
ầ
n th
ự
c hi

ệ
n h
ướ
ng d
ẫ
n m
ộ
t cách xúc tích, phân tích h
ỏ
ng hóc m
ộ
t cách có h
ệ

th
ố
ng theo các b
ướ
c sau:
• Trong k
ế
ho
ạ
ch c
ầ
n xác
ñị
nh th
ủ
t

ụ
c phân tích. C
ấ
u trúc c
ủ
a k
ế
ho
ạ
ch th
ử
nghi
ệ
m
c
ầ
n
ñượ
c th
ự
c hi
ệ
n t
ừ
ng b
ướ
c
ñể
không phá h
ỏ

ng minh ch
ứ
ng (thí d
ụ
, phân tích SIMS
lo
ạ
i b
ỏ
v
ậ
t li
ệ
u trên b
ề
m
ặ
t).
• Ghi nh
ậ
n d
ữ
li
ệ
u v
ề

ñ
i
ề

u ki
ệ
n c
ủ
a linh ki
ệ
n tr
ướ
c và sau khi th
ử
. B
ắ
t bu
ộ
c ph
ả
i l
ư
u
d
ữ
li
ệ
u cho các ph
ầ
n b
ị
bi
ế
n

ñổ
i sau khi th
ử
. C
ầ
n xem t
ư
li
ệ
u g
ố
c là b
ằ
ng ch
ứ
ng th
ự
c và
y
ế
u t
ố
nào
ñượ
c t
ạ
o ra t
ừ
phân tích
• Ghi nh

ậ
n t
ư
li
ệ
u v
ề
t
ừ
ng k
ế
t qu
ả
th
ử
nghi
ệ
m, các k
ế
t qu
ả
nh
ấ
t thi
ế
t ph
ả
i
ñượ
c ghi

nh
ậ
n b
ằ
ng b
ả
n v
ẽ
, ngay c
ả
khi không có k
ế
t qu
ả
. Không k
ế
t qu
ả
c
ũ
ng là m
ộ
t thông tin
nh
ư
là k
ế
t qu
ả
c

ầ
n có.
• Xem l
ạ
i d
ữ
li
ệ
u thu th
ậ
p
ñượ
c t
ạ
i m
ỗ
i b
ướ
c trong k
ế
ho
ạ
ch phân tích. K
ế
ho
ạ
ch
phân tích
ñượ
c thay

ñổ
i
ñể
tính vào k
ế
t qu
ả
. N
ế
u d
ữ
li
ệ
u cho th
ấ
y là k
ế
ho
ạ
ch không bám
theo
ñượ
c, d
ừ
ng l
ạ
i và xem l
ạ
i toàn k
ế

ho
ạ
ch. Trong m
ộ
t s
ố
tr
ườ
ng h
ợ
p, vi
ệ
c g
ặ
p g
ở
v
ớ
i
các nhóm có liên quan s
ẽ
h
ữ
u ích
ñể
xác
ñị
nh b
ướ
c ti

ế
p theo.

Th
ự
c hi
ệ
n th
ử
nghi
ệ
m có ki
ể
m soát.
Trong m
ộ
t s
ố
tr
ườ
ng h
ợ
p, d
ữ
li
ệ
u thu th
ậ
p
ñượ

c t
ừ
phân tích không cung c
ấ
p ch
ỉ
d
ẫ
n
rõ ràng v
ề
nguyên nhân h
ỏ
ng hóc. Các th
ử
nghi
ệ
m có ki
ể
m soát cung c
ấ
p thêm thông tin
v
ề
nguyên nhân h
ỏ
ng hóc. C
ầ
n gi
ữ

t
ố
i thi
ể
u s
ố
bi
ế
n nh
ằ
m làm cho th
ử
nghi
ệ
m là h
ữ
u
d
ụ
ng.

3.5 Xác ñịnh cơ chế hỏng hóc
Nguyên nhân c
ủ
a c
ơ
ch
ế
h
ỏ

ng hóc tìm
ñượ
c t
ừ
k
ế
t qu
ả
phân tích và nghi
ệ
n c
ứ
u có
liên quan. Tìm nguyên nhân t
ừ
d
ữ
li
ệ
u ch
ứ
không dùng nh
ậ
n th
ứ
c c
ủ
a mình có l
ẽ
là cách

t
ố
t
ñể
tìm
ñượ
c nguyên nhân hay s
ử
a ch
ữ
a h
ỏ
ng hóc. M
ộ
t s
ố

ñố
i tác có th
ể
không s
ẳ
n
sàng ch
ấ
p nh
ậ
n k
ế
t lu

ậ
n là chính s
ả
n ph
ẩ
m hay quá trình c
ủ
a h
ọ
là nguyên nhân gây
h
ỏ
ng hóc, nh
ư
ng ng
ườ
i phân tích h
ỏ
ng hóc thì c
ầ
n trung th
ự
c khi báo cáo k
ế
t qu
ả
tìm
ñượ
c c
ủ

a mình.

3.6 Xác ñịnh tác ñộng hiệu chỉnh
Xác
ñị
nh và thi
ế
t l
ậ
p hành
ñộ
ng s
ử
a sai
ñầ
y
ñủ
nh
ằ
m ng
ă
n h
ỏ
ng hóc tái xu
ấ
t hi
ệ
n.
ð
i

ề
u này
ñ
ôi khi c
ầ
n có s
ự
h
ợ
p tác t
ừ
nhi
ề
u phía, t
ừ
khâu s
ả
n xu
ấ
t
ñế
n bán hàng. Các
hành
ñộ
ng s
ử
a ch
ữ
a th
ườ

ng là:
• Vi
ế
t ra hay xem xét l
ạ
i th
ủ
t
ụ
c và tài li
ệ
u nh
ằ
m c
ả
i thi
ệ
n quá trình và s
ả
n ph
ẩ
m.
• Thay
ñổ
i thi
ế
t k
ế
hay v
ậ

t li
ệ
u.
• L
ư
u d
ữ
li
ệ
u và hu
ấ
n luy
ệ
n.

3.7 Tư liệu/cơ sở dữ liệu
Dùng tài li
ệ
u và c
ơ
s
ở
d
ữ
li
ệ
u t
ừ
m
ọ

i thông tin có
ñượ
c trong quá trình phân tích.
Nh
ư

ñ
ã nói,
ñ
ôi khi k
ế
t qu
ả
không ch
ứ
a
ñự
ng
ñượ
c thông tin nh
ư
d
ữ
li
ệ
u.
Phân tích h
ỏ
ng hóc th
ườ

ng bao g
ồ
m các b
ướ
c sau:
• Xác
ñị
nh bài toán,
• T
ừ
ng ph
ầ
n hay quá kh
ứ
c
ủ
a các thành ph
ầ
n ,
• Th
ủ
t
ụ
c phân tích h
ỏ
ng hóc,
• Tìm ki
ế
m m
ọ

i th
ử
nghi
ệ
m và ki
ể
m tra ,
• K
ế
t lu
ậ
n v
ề
nh
ậ
n d
ạ
ng ra nguyên nhân h
ỏ
ng hóc, và
• Ghi ra tác
ñộ
ng s
ử
a ch
ữ
a
ñể
tránh l
ặ

p l
ạ
i h
ỏ
ng hóc
Báo cáo này c
ầ
n ghi ra n
ộ
i dung t
ừ
lúc b
ắ
t
ñầ
u cho
ñế
n khi k
ế
t thúc, bao g
ồ
m m
ọ
i v
ấ
n
ñề
, m
ọ
i d

ữ
li
ệ
u. Các báo cáo này c
ầ
n
ñượ
c
ñư
a vào c
ơ
s
ở
d
ữ
li
ệ
u hay t
ạ
o file cho phép
truy c
ậ
p nhanh khi có h
ỏ
ng hóc t
ươ
ng t
ự
xuát hi
ệ

n.

4. Thí dụ về phân tích hỏng hóc
Bài toán
:
M
ộ
t b
ộ
phân áp (attenuator) b
ị
n
ổ
do phân l
ớ
p
(delaminated) trong qua trình hàn (solder-
reflow process). Thông tin này
ñượ
c k
ỹ
s
ư
xác
ñị
nh là do v
ậ
t li
ệ
u và nhi

ệ
t
ñộ
dùng trong vi
ệ
c
hàn reflow.

Xác ñịnh bài toán
:
Nguyên nhân nào làm cho phân áp b
ị
n
ổ
, và
ph
ươ
ng th
ứ
c ng
ă
n ng
ừ
a trong t
ươ
ng lai?

Phân tích
:
B

ướ
c
ñầ
u phân tích là sao ch
ụ
p các tài li
ệ
u liên quan
ñế
n h
ỏ
ng hóc do phân l
ớ
p
(delaminated). Nên dùng thi
ế
t b
ị
SEM (Scanning Electron Microscopy) và EDS (Energy
Dispersive X-Ray Spectroscopy). Th
ư

m
ụ
c và bi
ể
u
ñồ
pha
ở

hình 28 và 29, cho
th
ấ
y khi có kho
ả
ng 4% Au trong thi
ế
t/chì
(Sn/Pb), thì m
ố
i hàn b
ị
các k
ế
t n
ố
i
(embrittled joint)
ñượ
c g
ọ
i là goldem
brittlement. K
ế
t qu
ả
t
ừ
EDS cho th
ấ

y có
vàng (Au) trong m
ố
i n
ố
i (hình 30). B
ướ
c
k
ế
ti
ế
p trong phân tích h
ỏ
ng hóc là tìm
m
ặ
t c
ắ
t c
ủ
a ph
ầ
n v
ậ
t li
ệ
u g
ố
c (còn

nguyên v
ẹ
n), ch
ư
a có nhi
ệ
t
ñộ
reflow,
dùng k
ỹ
thu
ậ
t kim lo
ạ
i h
ọ
c chu
ẩ
n
ñể
xác
ñị
nh xem t
ạ
i sao xu
ấ
t hi
ệ
n vàng trong

m
ố
i n
ố
i. Hình 31 là m
ộ
t vi
ñồ
th
ị
SEM
dùng k
ỹ
thu
ậ
t Backscattered Electron Imaging, cho th
ấ
y có AuSn
4
intermetallics trong
m
ố
i hàn.
ðồ
th
ị

dùng tia-X s
ố

EDS cho th
ấ
y có
phân b
ố
c
ủ
a các
ph
ầ
n t
ử
qua m
ố
i
n
ố
i. Ta c
ũ
ng th
ấ
y
có s
ự
hi
ệ
n di
ệ
n
c

ủ
a Au trên toàn
m
ố
i n
ố
i.
ð
i
ề
u
này cung c
ấ
p
ñủ

b
ằ
ng ch
ứ
ng v
ề

Au embrittlement
và gi
ả
i thích
ñượ
c
nguyên nhân xu

ấ
t
hi
ệ
n c
ủ
a h
ỏ
ng
hóc. B
ướ
c k
ế
ti
ế
p
là tìm gi
ả
i pháp
phòng ng
ừ
a trong
t
ươ
ng lai. C
ầ
n
tham kh
ả
o k

ỹ
s
ư

n
ơ
i s
ả
n xu
ấ
t
ñể
b
ả
o
ñ
ãm
ñượ
c tính hi
ệ
n th
ự
c. Tr
ườ
ng h
ợ
p này cho th
ấ
t
ñ

ây là v
ấ
n
ñề
v
ề

luy
ệ
n kim, v
ớ
i gi
ả
i pháp duy nh
ấ
t là lo
ạ
i Au ra kh
ỏ
i m
ố
i n
ố
i. Nh
ư
th
ế
, nh
ấ
t thi

ế
t ph
ả
i
ph
ả
i dùng Au mõng h
ơ
n
ñể
t
ỉ
l
ệ
không quá 4% t
ạ
i m
ố
i n
ố
i tráng thi
ế
c, và lo
ạ
i Au ra kh
ỏ
i
ph
ầ
n t

ử
trong quá trình hàn.

Tư liệu và cơ sở dữ liệu
:
T
ấ
t c
ả
thông tin tr
ướ
c và d
ữ
li
ệ
u v
ừ
a có
ñượ
c c
ầ
n
ñươ
c sao ch
ụ
p và chuy
ể
n thành file
làm c
ơ

s
ở
d
ữ
li
ệ
u cho ph
ầ
n tham kh
ả
o t
ươ
ng l
ạ
i, nh
ằ
m tránh làm trùng l
ặ
p thí nghi
ệ
m.

5. Kỹ thuật phân tích
Danh m
ụ
c mô t
ả
các k
ỹ
thu

ậ
t phân tích th
ườ
ng dùng.
5.1 Quan sát bên ngoài bằng mắt
Quan sát b
ằ
ng m
ắ
t th
ườ
ng là nghi
ệ
n c
ứ
u không phá h
ủ
y các ph
ầ
n hay ph
ầ
n t
ử
v
ớ
i
m
ắ
t th
ườ

ng hay kính hi
ể
n vi quang h
ọ
c (OM: optical light microscopy). Ngoài kh
ả
n
ă
ng
cung c
ấ
p t
ư
li
ệ
u hình
ả
nh dùng cho các b
ướ
c phân tích, OM còn dùng
ñể
tìm:
• Các ô nhi
ể
m b
ề
m
ặ
t có kh
ả

n
ă
ng t
ạ
o rò
ñ
i
ệ
n.
• Các v
ế
t n
ứ
t, g
ả
y c
ủ
a n
ơ
i hàn kín dùng
ñ
i
ệ
n môi (dielectrics) hay th
ủ
y tinh
• V
ế
t n
ứ

t, g
ả
y trong các
ñườ
ng hàn
• N
ố
i chì b
ị
g
ả
y
• Thay
ñổ
i màu s
ắ
c do cháy hay quá nhi
ệ
t
• Tìm ra
ñ
úng s
ố
hi
ệ
u (part numbers).
5.2 Chiếu tia X
Nguyên lý hoạt ñộng

Ph

ươ
ng pháp tia X dùng phát x
ạ

ñ
i
ệ
n t
ừ

có b
ướ
c sóng ng
ắ
n,
ñộ
thâm nh
ậ
p cao,
không pháp h
ủ
y, t
ạ
o ra hình
ả
nh chi ti
ế
t mà
kính hi
ể

n vi quang h
ọ
c không quan sát
ñượ
c
do có ph
ầ
n b
ị
che khu
ấ
t. Vùng
ñượ
c chi
ế
u
x
ạ
nhi
ề
u (các ph
ầ
n t
ử
nh
ẹ
, các
ñ
o
ạ

n mõng).
Có hai k
ỹ
thu
ậ
t th
ườ
ng
ñượ
c dùng là:
• Ph
ươ
ng pháp truy
ề
n th
ố
ng dùng cách
phát tia
ñể
hi
ệ
n
ả
nh lên phim,
ñ
ây là k
ỹ

thu
ậ

t
ñượ
c dùng nhi
ề
u và ch
ủ
y
ế
u là trong y
khoa.
• Ph
ươ
ng pháp dùng tia X trong th
ờ
i
gian th
ự
c, bao g
ồ
m vi
ệ
c phóng hình chi
ế
u
ả
nh c
ủ
a ph
ầ
n c

ầ
n chi
ế
u x
ạ
, gi
ả
m thi
ể
u th
ờ
i
gian ph
ả
i ch
ờ
r
ử
a phim. K
ỹ
thu
ậ
t này có
tính m
ề
m d
ẽ
o, có th
ể
xoay và làm nghi

ệ
n
ñượ
c
ả
nh trên máy tính.

Ứng dụng
• Tìm m
ố
i n
ố
i b
ị
g
ả
y;
• M
ố
i n
ố
i b
ị
bong
• M
ố
i n
ố
i sai ch
ổ

• Các
ñ
o
ạ
n dây hay ng
ắ
n m
ạ
ch lên n
ề
n, chân n
ố
i.
• Ch
ấ
t th
ả
i dính v
ớ
i khuôn,võ (epoxy, ch
ấ
t hàn, v.v ); và
• L
ắ
p
ñặ
t không
ñ
úng linh ki

ệ
n bên trong.

5.3 Máy quét dùng siêu âm chế ñộ C ( C-mode scanning acoutic microscopy)
C-SAM là thi
ế
t b
ị
phân tích dùng âm ph
ả
n x
ạ

ñể
phát hi
ệ
n l
ỗ
h
ỏ
ng, v
ế
t n
ứ
t, g
ả
y n
ố
i
và bóc l

ớ
p c
ủ
a m
ộ
t s
ố
l
ượ
ng l
ớ
n các m
ẫ
u.
ð
ây là d
ạ
ng th
ử
nghi
ệ
m không phá h
ỏ
ng
bao lâu mà v
ậ
t th
ử
còn n
ằ

m chìm trong
ph
ầ
n n
ướ
c kh
ử
ion.
Nguyên lý hoạt ñộng
C-SAM t
ạ
o tr
ườ
ng quét c
ơ
h
ọ
c m
ộ
t
chuy
ể
n
ñổ
i áp
ñ
i
ệ
n (piezoelectric
transducer) trên m

ẫ
u nh
ằ
m t
ạ
o ra hình
ả
nh. Chùm siêu âm h
ộ
i t
ụ
nh
ờ
các th
ấ
u
kính âm h
ọ
c,
ñượ
c
ñư
a
ñế
n m
ẫ
u th
ử
thông
qua môi tr

ườ
ng ghép (n
ướ
c kh
ử
ion).
Xung âm
ñ
i qua m
ẫ
u và t
ạ
o ti
ế
ng v
ọ
ng
ng
ượ
c l
ạ
i trên giao di
ệ
n trên m
ẫ
u c
ầ
n th
ử
.

Th
ờ
i gian
ñ
i v
ề
c
ủ
a xung xác
ñị
nh nên
hình
ả
nh.

Ứng dụng
• Nh
ậ
n d
ạ
ng v
ế
t khuy
ế
t, n
ứ
t, và ng
ắ
t m
ạ

ch
• Nh
ậ
n d
ạ
ng tróc l
ớ
p trong khuôn và l
ớ
p bán d
ẫ
n;
• Nh
ậ
n d
ạ
ng ra h
ỏ
ng hóc ph
ụ
mà tia X ch
ư
a phát hi
ệ
n ra, b
ổ
sung d
ữ
li
ệ

u t
ừ
ph
ươ
ng
pháp tia X và;
• Cho phép có
ñượ
c hình
ả
nh t
ừ
l
ớ
p kim lo
ạ
i dày mà tia X không xuyên quan
ñượ
c.
Ki
ể
m tra ch
ấ
t l
ượ
ng – So sánh các m
ẫ
u t
ố
t và x

ấ
u, m
ứ
c ph
ầ
n tr
ă
m bao ph
ủ
liên k
ế
t
(bonding coverage) và s
ự
toàn v
ẹ
n c
ủ
a liên k
ế
t
(bonding integrity).

5.4 Quét hiển vi ñiện tử (SEM: Scanning
Electron Microscopy)
SEM là k
ỹ
thu
ậ
t dùng t

ạ
o hình c
ắ
t l
ớ
p (image
topographic) hay
ñặ
c tính vi c
ấ
u trúc c
ủ
a b
ề
m
ặ
t
thô hay
ñ
ánh bóng v
ớ
i
ñộ
phân gi
ả
i c
ự
c cao (
ñế
n 10

Angstroms). SEM th
ườ
ng dùng trong k
ỹ
thu
ậ
t
không phá h
ủ
y (tuy có m
ộ
t s
ố
m
ẫ
u b
ị
h
ỏ
ng do
chùm tia
ñ
i
ệ
n t
ử
) do không có l
ớ
p ph
ủ

d
ẫ
n
ñ
i
ệ
n.
Nguyên lý hoạt ñộng
Dòng
ñ
i
ệ
n qua tim
ñ
èn t
ạ
o chùm tia
ñ
i
ệ
n t
ử
s
ơ

c
ấ
p và
ñ
i vào trong m

ẫ
u th
ử
. Hình
ả
nh
ñượ
c t
ạ
o nên
t
ừ
cách quét chùm tia s
ơ
c
ấ
p này qua ph
ầ
n di
ệ
n tích
và hi
ể
n th
ị

ñồ
ng b
ộ
lên trên

ố
ng tia cat
ố
t t
ạ
o khu
ế
ch
ñạ
i th
ứ
c
ấ
p t
ạ
i ngõ ra (the spatially
magnified secondary or backscattered). K
ế
t qu
ả
này cho hình
ả
nh v
ớ
i vùng sáng và t
ố
i
t
ươ
ng

ứ
ng v
ớ
i vùng có nhi
ề
u hay ít electron ra. Các electron th
ứ
c
ấ
p (SEI: secondary
electrons) thoát kh
ỏ
i b
ề
m
ặ
t c
ủ
a m
ẫ
u x
ấ
p x
ỉ
300 Angstroms. Chùm tia s
ơ
c
ấ
p thâm nh
ậ

p
vào m
ẫ
u có kích
th
ướ
c 1–3 µm, t
ạ
o ra
hình
ả
nh có
ñộ
phân
gi
ả
i cao c
ủ
a
topography.
Hi
ệ
n nay có nhi
ề
u
d
ạ
ng SEMs: d
ạ
ng

truy
ề
n th
ố
ng, phát
theo tr
ườ
ng (field-
emission FE), và theo
d
ạ
ng môi tru
ờ
ng.
SEM truy
ề
n th
ố
ng
dùm các tim b
ằ
ng
tungsten hay
lanthanum hexaboride
(LaB
6
),
ố
ng tia 10
–7

Torr. Tùy theo t
ươ
ng
tác c
ủ
a m
ẫ
u th
ử
và chùm tia, gi
ớ
i h
ạ
n
ñộ
phân gi
ả
i vào kho
ả
ng 50 Angstroms (10×
ñế
n
100,000×).
ð
i
ệ
n áp gia t
ố
c h
ữ

u d
ụ
ng trong t
ầ
m t
ừ
2 kV
ñế
n 40 kV, và
ñộ
phân gi
ả
i gi
ả
m
khi
ñ
i
ệ
n áp gi
ả
m.
Ư
u
ñ
i
ể
m khi dùng tim LaB
6
cho hình

ả
nh rõ nét h
ơ
n và tu
ổ
i th
ọ
t
ố
t h
ơ
n.
SEM truy
ề
n th
ố
ng c
ầ
n m
ẫ
u th
ử
có tính d
ẫ
n
ñ
i
ệ
n, t
ự

nhi
ệ
n hay ph
ả
i l
ớ
p ph
ủ
m
ạ
.
SEM d
ạ
ng FE dùng tim tungsten có kích th
ướ
c
ñườ
ng kín nh
ỏ
h
ơ
n so v
ớ
i d
ạ
ng SEM
truy
ề
n th
ố

ng dùng
ố
ng tia có chân không cao
ñế
n 10
–10
Torr. Kh
ả
n
ă
ng phân gi
ả
i th
ườ
ng
r
ấ
t l
ớ
n h
ơ
n so v
ớ
i SEM truy
ề
n th
ố
ng là vào kho
ả
ng 10 Angstroms (10×to 800,000×)

ngay c
ả
v
ớ
i
ñ
i
ệ
n áp gia t
ố
c th
ấ
p. T
ầ
m
ñ
i
ệ
n áp là t
ừ
0.1 kV
ñế
n 30 kV, v
ớ
i
ñộ
phân gi
ả
i t
ố

i
ư
u phù h
ợ
p v
ớ
i
ñ
i
ệ
n áp th
ấ
p. Khi dùng
ñ
i
ệ
n áp th
ấ
p thì cho phép hi
ệ
n hình m
ẫ
u th
ử

không có tính d
ẫ
n
ñ
i

ệ
n.
SEM môi tr
ườ
ng dùng c
ộ
t áp su
ấ
t thay
ñổ
i nh
ằ
m t
ạ
o ra áp su
ấ
t th
ấ
p trong phòng l
ấ
y
m
ẫ
u nh
ằ
m thích h
ợ
p v
ớ
i m

ẫ
u th
ử
có tính
ẩ
m và không d
ẫ
n
ñ
i
ệ
n. SEMs môi tr
ườ
ng có th
ể

dùng tim
ñ
èn là tungsten hay LaB
6
. Các giai
ñ
o
ạ
n nóng và l
ạ
nh còn
ñượ
c dùng
ñể

xem
xét thay
ñổ
i v
ề
c
ấ
u trúc c
ủ
a v
ậ
t li
ệ
u.
Các chế ñộ hình ảnh SEM
Ch
ế

ñộ
hình
ả
nh
ñ
i
ệ
n t
ử
th
ứ
c

ấ
p (SEI
Secondary Electron Imaging)
• Các
ñ
i
ệ
n t
ử
n
ă
ng l
ượ
ng th
ấ
p
ñượ
c thu
trên b
ề
m
ặ
t nh
ờ
cao áp phân c
ự
c xung quanh
b
ộ
dò SEI.

• Có
ñượ
c các
ñ
i
ệ
n t
ử
cao t
ạ
o
ñộ
sáng
c
ủ
a hình v
ớ
i nhi
ễ
u th
ấ
p.
• Thu
ñượ
c các
ñ
i
ệ
n t
ử

t
ừ
xung quanh
các góc
• Không cung c
ấ
p nhi
ề
u thông tin v
ề

tôpô do y
ế
u t
ố
thâm nh
ậ
p c
ủ
a chùm tia.
• Có kho
ả
ng rõ t
ố
t (good depth of
field).
•
ðộ
phân gi
ả

i cao.
Ch
ế

ñộ
hình
ả
nh (BEI: Backscattered Electron Imaging)
• N
ă
ng l
ượ
ng electron backscattered cao t
ừ
m
ẫ
u, th
ườ
ng là t
ừ
t
ươ
ng tác c
ủ
a chùm tia
chính.
• Không c
ầ
n nhi
ề

u electron
ñể
t
ạ
o chùm tia có c
ườ
ng
ñộ
cao
ñể
có
ả
nh v
ớ
i nhi
ễ
u
th
ấ
p.
• Thu
ñượ
c electron tr
ự
c ti
ế
p t
ừ
m
ẫ

u
ñế
n b
ộ
dò (không c
ầ
n collector).
• Không thu electron xung quanh góc; tuy có thông tin v
ề
tôpô t
ố
t.
•
ðộ
phân gi
ả
i th
ấ
p h
ơ
n so v
ớ
i SEI do electron tán x
ạ
và chùm tia th
ứ
c
ấ
p r
ộ

ng
Electron Beam-Induced Current (EBIC)
• Xem
ñượ
c vi
ệ
c t
ạ
o l
ậ
p các m
ố
i n
ố
i/c
ặ
p l
ổ
trong bán d
ẫ
n.
• Dùng chùm electron làm ngu
ồ
n kích thích (không c
ầ
n ngu
ồ
n phân c
ự
c bên ngoài).

• B
ộ
khu
ế
ch
ñạ
i
ñộ
l
ợ
i l
ớ
n
ñươ
c n
ố
i v
ớ
i hai linh ki
ệ
n d
ẫ
n và
ñồ
ng b
ộ
v
ớ
i tia quét
CRT.

• Không xu
ấ
t hi
ệ
n tia quét c
ủ
a b
ộ
d
ẫ
n
ñ
i
ệ
n.
• Có th
ể
xem tu
ầ
n t
ự

ñượ
c các linh ki
ệ
n th
ụ

ñộ
ng.

Voltage Contrast (VC)
•
ð
i
ệ
n áp phân c
ự
c
ñượ
c c
ấ
p cho linh ki
ệ
n qua k
ế
t n
ố
i
ở
phòng SEM.
• Thay
ñổ
i m
ứ
c
ñ
i
ệ
n áp c
ủ

a linh ki
ệ
n làm thay
ñổ
i phát x
ạ

ñ
i
ệ
n t
ử
th
ứ
c
ấ
p, t
ạ
o sai
bi
ệ
t v
ề

ñộ
t
ươ
ng ph
ả
n.

Ứng dụng
•
Ướ
c l
ượ
ng v
ậ
t li
ệ
u và xác
ñị
nh
ñặ
c tính – xác
ñị
nh hình thái h
ọ
c b
ề
m
ặ
t và ki
ể
m
tra b
ằ
ng m
ắ
t;
• Phân tích v

ế
t n
ứ
t b
ề
m
ặ
t (fractography);
• Xác
ñị
nh
ñặ
c tính vi c
ấ
u trúc c
ủ
a kim lo
ạ
i, ceramics, và m
ẫ
u
ñị
a ch
ấ
t;
• Phân tích h
ỏ
ng hóc- phân b
ố
v

ề
nhi
ễ
m b
ẩ
n (BEI), ch
ế

ñộ
h
ỏ
ng hóc, c
ơ
ch
ế
h
ỏ
ng
hóc, và reverse engineering;
• Ki
ể
m tra và tìm
ñặ
c tính khuy
ế
t t
ậ
t c
ủ
a m

ạ
ch tích h
ợ
p; và
• Ki
ể
m tra ch
ấ
t l
ượ
ng – so sánh
ñượ
c m
ẫ
u th
ử
t
ố
t và x
ấ
u,
ñ
o
ñộ
dày l
ớ
p m
ạ
, và
ướ

c
l
ượ
ng quá trình.

5.5 Energy Dispersive X-Ray
Spectroscopy (EDS)
EDS là k
ỹ
thu
ậ
t
ñể
nh
ậ
n d
ạ
ng
ñị
nh
tính và
ñị
nh l
ượ
ng c
ấ
u t
ạ
o ph
ầ

n t
ử
c
ủ
a
v
ậ
t li
ệ
u dùng trong SEM. Ph
ươ
ng pháp
EDS có
ñộ
sâu thâm nh
ậ
p x
ấ
p x
ỉ
m
ộ
t
micron. Tùy d
ạ
ng c
ủ
a b
ộ
dò (detector),

t
ấ
t c
ả
ph
ầ
n t
ử
n
ặ
ng hay nh
ẹ
h
ơ
n Be
(beryllium) trong b
ả
ng phân lo
ạ
i tu
ầ
n
hoàn,
ñề
u phát hi
ệ
n
ñượ
c dùng ph
ươ

ng
pháp EDS; gi
ớ
i h
ạ
n phát hi
ệ
n l
ớ
n h
ơ
n
0.1 wt %. Ngõ ra c
ủ
a EDS có d
ạ
ng ph
ổ

là ph
ầ
n di
ệ
n tích hay các
ñ
i
ể
m (spot: có
ñộ
phân gi

ả
i là m
ộ
t micron), b
ả
n
ñồ
tia
X, hay
ñườ
ng quét cho th
ấ
y
ñộ
phân b
ố

c
ủ
a ph
ầ
n t
ử
có trong ph
ầ
n di
ệ
n tích.
Nguyên lý hoạt ñộng:
Chùm electron t

ừ
SEM
ñượ
c dùng
ñể

quét ngang qua b
ề
m
ặ
t m
ẫ
u th
ử
. Tia X
ñượ
c phát sinh t
ừ
nguyên t
ử
trong l
ớ
p b
ề
m
ặ
t micrôn trên cùng c
ủ
a m
ẫ

u. Tia X
ñượ
c t
ạ
o
nên khi electron ngoài cùng r
ơ
i vào m
ứ
c th
ấ
p h
ơ
n làm xu
ấ
t hi
ệ
n phát x
ạ

ñ
i
ệ
n t
ử
th
ứ
c
ấ
p.

N
ă
ng l
ượ
ng c
ủ
a tia X
ñượ
c
ñị
nh ngh
ĩ
a là sai bi
ệ
t n
ă
ng l
ượ
ng gi
ữ
a m
ứ
c n
ă
ng l
ượ
ng l
ớ
p
ngoài và l

ớ
p trong c
ủ
a
ñ
i
ệ
n t
ử
. M
ỗ
i ph
ầ
n t
ử

ñượ
c
ñặ
c tr
ư
ng t
ừ
dãi n
ă
ng l
ượ
ng tia X phát
hi
ệ

n
ñượ
c. H
ệ
th
ố
ng EDS thu th
ậ
p tia X, s
ắ
p x
ế
p chúng theo m
ứ
c n
ă
ng l
ượ
ng, và hi
ể
n th
ị

s
ố
tia X (n
ă
ng l
ượ
ng

ñỉ
nh) theo tr
ụ
c n
ă
ng l
ượ
ng. M
ộ
t b
ả
n
ñồ
dùng tia X cho th
ấ
y phân b
ố

c
ủ
a nguyên t
ố
c
ơ
b
ả
n
ñượ
c thu th
ậ

p b
ằ
ng cách quét chùm tia qua b
ề
m
ặ
t di
ệ
n tích và
hi
ể
n th
ị

ñồ
ng b
ộ
các ngõ ra c
ủ
a vùng n
ă
ng l
ượ
ng t
ươ
ng
ứ
ng c
ủ
a tia X.

Ứ
ng d
ụ
ng
•
Ướ
c l
ượ
ng v
ậ
t li
ệ
u- nh
ậ
n d
ạ
ng và ki
ể
m tra v
ề
nhi
ễ
m b
ẩ
n, h
ợ
p kim và intermetallics,
thành ph
ầ
n c

ủ
a v
ậ
t li
ệ
u, và cách khu
ế
ch tán;
• Phát hi
ệ
n s
ự

ă
n mòn c
ủ
a s
ả
n ph
ẩ
m; và
• Ki
ể
m tra ch
ấ
t l
ượ
ng – ki
ể
m tra v

ậ
t li
ệ
u, nh
ậ
n d
ạ
ng h
ợ
p kim, và ch
ứ
ng nh
ậ
n
ñặ
c tính
l
ớ
p m
ạ
(plating specification certification).

5.6 Scanning Auger Microanalysis (SAM)
SAM là k
ỹ
thu
ậ
t phân tích b
ề
m

ặ
t có kh
ả
n
ă
ng
ñị
nh tính và
ñị
nh l
ượ
ng m
ộ
t ph
ầ
n c
ấ
u
t
ạ
o c
ủ
a ph
ầ
n t
ử
và cung c
ấ
p thông tin hóa h
ọ

c c
ủ
a b
ề
m
ặ
t và giao di
ệ
n. SAM có chi
ề
u sâu
vào m
ẫ
u t
ừ
10 - 30 Angstroms, cung c
ấ
p thông tin v
ề
ph
ầ
n t
ử
c
ủ
a films mõng
ñế
n vài
monolayers. SAM còn minh h
ọ

a phân b
ố
ph
ầ
n t
ử
trong d
ạ
ng b
ả
n
ñồ
c
ũ
ng nh
ư
phân b
ố

chi
ề
u sâu khi dùng ph
ươ
ng pháp kh
ắ
c c
ạ
nh b
ằ
ng iôn. SAM phát hi

ệ
n
ñượ
c lithium (Li)
và ph
ầ
n t
ử
n
ặ
ng khác trong b
ả
ng phân l
ọ
ai tu
ầ
n hoàn v
ớ
i
ñộ
t
ậ
p trung kho
ả
ng 1.0 wt %.
Nguyên lý
hoạt ñộng
:
M
ộ

t chùm
electron kích
vào m
ẫ
u,
phóng ra
electron t
ừ
qu
ĩ

ñạ
o ngoài
cùng c
ủ
a
nguyên t
ử
và
t
ạ
o ra n
ă
ng
l
ượ
ng hay
tr
ạ
ng thái kích

thích. N
ế
u
electron
ñượ
c
phát ra t
ừ
qu
ĩ

ñạ
o bên trong, thì nguyên t
ử

ñượ
c kích thích
ñượ
c
ñư
a v
ề
n
ă
ng l
ượ
ng th
ấ
p h
ơ

n thông
theo quá trình mà electron
ở
l
ớ
p ngoài s
ẽ

ñượ
c
ñư
a th
ế
vào ch
ổ
khuy
ế
t c
ủ
a l
ớ
p bên trong.
Khi
ñ
ó, phát x
ạ
quá
ñộ

ñượ

c t
ạ
o ra và b
ị
tiêu tán, do
ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a các electron t
ừ
l
ớ
p
k
ế
t n
ố
i khác, g
ọ
i là electron Auger, hay do phát x
ạ
c
ủ
a quang t
ử
tia X. Các electron
Auger có
ñặ

c tính
ñộ
ng h
ọ
c c
ủ
a nguyên t
ử
. Vi
ệ
c phát hi
ệ
n và phân tích các electron
Auger này cho phép nh
ậ
n d
ạ
ng
ñượ
c các nguyên t
ử

ñ
ích.

Ứng dụng
:
•
ð
ánh giá v

ậ
t li
ệ
u- nh
ậ
n d
ạ
ng b
ề
m
ặ
t b
ị
nhi
ễ
m b
ẩ
n, ki
ể
m tra tính
ñồ
ng
ñề
u c
ủ
a b
ề
m
ặ
t,

khu
ế
ch tán và nghi
ệ
n c
ứ
u b
ề
m
ặ
t giao di
ệ
n;
• Thành phân và s
ự
bi
ế
n d
ạ
ng thành ph
ầ
n c
ủ
a films mõng;
• Phân tích h
ỏ
ng hóc –
ă
n mòn và oxid hóa c
ủ

a s
ả
n ph
ẩ
m, nh
ậ
n d
ạ
ng v
ế
t b
ẫ
n màu, và
phân tích v
ậ
t li
ệ
u b
ị
phân l
ớ
p;
• Nh
ậ
n d
ạ
ng pha thâm nh
ậ
p th
ứ

c
ấ
p hay h
ạ
t phóng x
ạ
; và
• Ki
ể
m tra ch
ấ
t l
ượ
ng–so sánh m
ẫ
u t
ố
t và x
ấ
u, ki
ể
m tra s
ự
thay
ñổ
i b
ề
m
ặ
t c

ủ
a quá trình,
và xác
ñị
nh
ñộ
dày t
ươ
ng
ñố
i c
ủ
a films mõng.

5.7 X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) Electron Spectroscopy for
Chemical Analysis (ESCA)
XPS là k
ỹ
thu
ậ
t phân tích b
ề
m
ặ
t nh
ằ
m
ñị
nh tính và
ñị

nh l
ượ
ng thành ph
ầ
n c
ấ
u t
ạ
o
và tr
ạ
ng thái hóa tr
ị
và/hay môi tr
ườ
ng kiên k
ế
t c
ủ
a nguyên t
ử

ở
g
ầ
n b
ề
m
ặ
t c

ủ
a m
ẫ
u.
XPS thích h
ợ
p v
ớ
i các m
ẫ
u r
ắ
n không d
ẫ
n
ñ
i
ệ
n và phát hi
ệ
n các thành ph
ầ
n n
ặ
ng hay
n
ặ
ng h
ơ
n (Li) (Z

≥
3) trong b
ả
ng phân lo
ạ
i tu
ầ
n hoàn.
Nguyên lý hoạt ñộng
:
Dùng ngu
ồ
n tia X là magnesium (Mg) hay nhôm (Al) chi
ế
u vào m
ẫ
u, t
ạ
o phát x
ạ

ñ
i
ệ
n
t
ử
t
ừ
b

ề
m
ặ
t. Các quang
ñ
i
ệ
n t
ử
do b
ề
m
ặ
t phát ra này có n
ă
ng l
ượ
ng b
ằ
ng v
ớ
i n
ă
ng
l
ượ
ng tia X (h
ν
), trong
ñ

ó
ν
là t
ầ
n s
ố
tia X, tr
ừ
cho n
ă
ng l
ượ
ng ràng bu
ộ
c c
ủ
a
ñ
i
ệ
n t
ử

trong l
ớ
p ngoài n
ơ
i mà electron
ñượ
c phát

ñ
i. N
ă
ng l
ượ
ng ràng bu
ộ
c electron này,
ñượ
c
ñ
o b
ằ
ng electron spectrometer
ñộ
phân gi
ả
i cao, cung c
ấ
p
ñượ
c thông tin
ñể
nh
ậ
n d
ạ
ng
nguyên t
ử

ñ
ích và, trong s
ố
tr
ườ
ng h
ợ
p, nh
ằ
m xác
ñị
nh tr
ạ
ng thái oxid hóa, hóa tr
ị
, hay
môi tr
ườ
ng liên k
ế
t hóa h
ọ
c c
ủ
a các nguyên t
ử
này.
ðộ
sâu thâm nh

ậ
p b
ề
m
ặ
t c
ủ
a chùm
tia vào kho
ả
ng 30 Angstroms.
Ứng dụng
:
• Xác
ñị
nh tr
ạ
ng thái hóa tr
ị
và/hay môi tr
ườ
ng k
ế
t n
ố
i c
ủ
a nguyên t
ử

ở
vùng g
ầ
n b
ề
m
ặ
t,
•
ð
o l
ườ
ng tr
ạ
ng thái oxid hóa c
ủ
a nguyên t
ử
kim lo
ạ
i trong m
ộ
t s
ố
films b
ề
m
ặ
t oxid
kim lo

ạ
i,
• Xác
ñị
nh b
ề
m
ặ
t carbon (graphite hay carbide),
• Nh
ậ
n d
ạ
ng nhóm ch
ứ
c n
ă
ng h
ữ
u c
ơ
trong polymers,
• Depth profiling of materials,và
• Nh
ậ
n d
ạ
ng b
ề
m

ặ
t v
ậ
t li
ệ
u.

5.8 Quang sắc ký hồng ngoại dùng biến ñổi Fourier (FTIR:Fourier
Transform Infrared Spectroscopy )
FTIR là k
ỹ
thu
ậ
t phân tích
ñể
tìm v
ế
t hay nh
ậ
n d
ạ
ng v
ậ
t li
ệ
u h
ữ
u c
ơ
, m

ộ
t s
ố
v
ậ
t li
ệ
u
vô c
ơ
và nhóm ch
ứ
c n
ă
ng hi
ệ
n di
ệ
n trong m
ẫ
u th
ử
. Các m
ẫ
u th
ử
có th
ể

ở

d
ạ
ng r
ắ
n, l
ỏ
ng
hày h
ơ
i.
ðộ
phân gi
ả
i không gian x
ấ
p x
ỉ
50 µm c
ủ
a kính hi
ể
n vi nh
ư
ng t
ố
t nh
ấ
t là m
ẫ
u 3-

mm
ñể
có
ñộ
nh
ạ
y t
ố
i
ñ
a. Các m
ẫ
u này
ñượ
c tác
ñộ
ng dùng tia h
ồ
ng ngo
ạ
i (phi kim)
ñể

t
ạ
o ra ph
ổ
có
ñộ
dài sóng trong t

ầ
m t
ừ
2
ñế
n 25 µm (5000
ñế
n 400 cm
–1
).
Nguyên lý hoạt ñộng:
M
ộ
t chùm tia h
ồ
ng ngo
ạ
i (far-infrared wavelengths)
ñượ
c truy
ề
n qua m
ẫ
u, và t
ạ
o
ñượ
c
h
ấ

p th
ụ
m
ộ
t s
ố
b
ướ
c sóng. Ánh sáng qua b
ộ
dò tia h
ồ
ng ngo
ạ
i, và máy tính th
ự
c hi
ệ
n bi
ế
n
ñổ
i Fourier
ñể
chuy
ể
n
ñổ
i c
ườ

ng
ñộ

ñ
i
ề
u ch
ế
theo th
ờ
i gian t
ạ
i b
ộ
dò thành ph
ổ
h
ấ
p th
ụ

theo
ñộ
dài sóng c
ủ
a m
ẫ
u th
ử
. Nh

ậ
n d
ạ
ng dãi ph
ổ
h
ấ
p thu cho phép nh
ậ
n d
ạ
ng thành
ph
ầ
n c
ủ
a m
ẫ
u.

Ứng dụng
• Nh
ậ
n d
ạ
ng l
ớ
p ph
ủ
polymer, s

ợ
i, v
ậ
t li
ệ
u
ñ
óng gói và composites;
• Phân tích v
ế
t tích ch
ấ
t gas;
• Nh
ậ
n d
ạ
ng
ñượ
c h
ầ
u h
ế
t ch
ấ
t h
ữ
u c
ơ
d

ạ
ng r
ắ
n hay l
ỏ
ng và polymers;
• Phân tích h
ỏ
ng hóc-nh
ậ
n d
ạ
ng ch
ấ
t nhi
ể
m b
ẩ
n khi
ñ
óng gói linh ki
ệ
n và vi
ñ
i
ệ
n t
ử
, ch
ấ

t
nhu
ộ
m màu h
ữ
u c
ơ
, quá trình l
ư
u ch
ấ
t, và gi
ả
m c
ấ
p c
ủ
a h
ợ
p ch
ấ
t hay phân hu
ỷ
;
• Nh
ậ
n d
ạ
ng ch
ấ

t k
ế
t dính, ch
ấ
t t
ẩ
y, r
ử
a
• Ki
ể
m tra ch
ấ
t l
ượ
ng – so sánh các m
ẫ
u t
ố
t và x
ấ
u
• Ki
ể
m tra t
ừ
ng ph
ầ
n và
ñộ

s
ạ
ch;
• V
ậ
t li
ệ
u sinh h
ọ
c.

5.9 Ảnh hồng ngoại (Infrared Imaging)
H
ệ
th
ố
ng hình
ả
nh h
ồ
ng ngo
ạ
i là k
ỹ
thu
ậ
t phân tích dùng h
ồ
ng ngo
ạ

i
ñể
t
ạ
o
ả
nh nhi
ệ
t
c
ủ
a m
ẫ
u th
ử
. Yêu c
ầ
u là b
ề
m
ặ
t c
ầ
n ghi
hình ph
ả
i có màu
ñ
en
ñể

t
ạ
o nhi
ệ
t
ñộ

tr
ự
c ti
ế
p. Các b
ề
m
ặ
t có tính phát x
ạ

th
ấ
p hay có tính ph
ả
n x
ạ
, thí d
ụ
nh
ư

vàng thì c

ầ
n ph
ủ

ñ
en hay thay
ñổ
i góc
ph
ả
n x
ạ

ñể

ñọ
c
ñượ
c nhi
ệ
t
ñộ
chính xác.

Nguyên lý hoạt ñộng
:
B
ộ
phát tia h
ồ

ng ngo
ạ
i phát hi
ệ
n b
ứ
c
x
ạ
h
ồ
ng ngo
ạ
i (IR), chuy
ể
n
ñổ
i thành tín
hi
ệ
u
ñ
i
ệ
n, và hi
ể
n th
ị
hình
ả

nh trong th
ờ
i
gian th
ự
c nh
ằ
m minh h
ọ
a c
ườ
ng
ñộ
hay
m
ứ
c b
ứ
c x
ạ
.
Ứng dụng
:
• Quan sát các
ñ
i
ể
m nóng c
ủ
a m

ạ
ch (die, board,
ở
c
ấ
p h
ệ
th
ố
ng) khi c
ấ
p ngu
ồ
n hay khi
phân c
ự
c;
• Quan sát các
ñặ
c
ñ
i
ể
m nhi
ệ
t c
ủ
a s
ả
n ph

ẩ
m
ñ
ang
ñượ
c phát tri
ể
n;
• Ki
ể
m tra ch
ấ
t l
ượ
ng – ki
ể
m tra nhi
ệ
t
ñộ
v
ậ
n hành c
ủ
a ph
ầ
n t
ử
theo
ñ

i
ề
u ki
ệ
n nhi
ệ
t
ñộ
lý
thuy
ế
t, so sánh các
ñặ
c
ñ
i
ể
m nhi
ệ
t c
ủ
a linh ki
ệ
n h
ỏ
ng và linh ki
ệ
n
ñượ
c bi

ế
t là t
ố
t, và
• Phân tích h
ỏ
ng hóc – nh
ậ
n d
ạ
ng nhi
ệ
t
ñộ
h
ỏ
ng hóc c
ủ
a linh ki
ệ
n
ñượ
c phân c
ự
c.
H
ạ
n ch
ế
c

ủ
a ph
ươ
ng pháp này là::
1. B
ề
m
ặ
t c
ầ
n quan sát ph
ả
i có b
ộ
phát x
ạ
màu
ñ
en (high-emissivity)
ñể

ñ
o tr
ự
c ti
ế
p nhi
ệ
t
ñộ

.
2. Phát x
ạ
b
ề
m
ặ
t th
ấ
p (low-emissivity) nh
ư
vàng thì c
ầ
n ph
ủ
l
ạ
i hay ph
ả
i thay
ñổ
i v
ề

emissivity correction nh
ằ
m
ñọ
c
ñượ

c chính xác k
ế
t qu
ả
.

5.10 Chùm ion hội tụ (Focused Ion Beam: FIB)
FIB là k
ỹ
thu
ậ
t phân tích dùng chùm
iôn
ñể
t
ạ
o hình
ả
nh và th
ổ
i qua b
ề
m
ặ
t
m
ẫ
u th
ử
. K

ỹ
thu
ậ
t th
ổ
i dùng chùm tia iôn
ñể
có
ñộ
chính xác m
ặ
t c
ắ
t
ñế
n 0.2-µm.
M
ặ
t c
ắ
t s
ạ
ch, không b
ị
b
ẩ
n, cho phép mô
t
ả
giao di

ệ
n t
ố
t h
ơ
n so v
ớ
i k
ỹ
thu
ậ
t làm
bóng th
ủ
công kim lo
ạ
i. FIB còn
ñượ
c
dùng trong vi
ệ
c thay
ñổ
i linh ki
ệ
n, khi kim
lo
ạ
i
ñượ

c
ñặ
t vào sau khi chùm iôn
ñ
ã c
ắ
t
nh
ằ
m t
ạ
o k
ế
t n
ố
i gi
ữ
a các vùng trong
m
ạ
ch.
ð
i
ề
u này cho phép gi
ả
m thi
ể
u th
ờ

i
gian
ñể
thi
ế
t k
ế
l
ạ
i và x
ử
lý m
ạ
ch.
Nguyên lý hoạt ñộng
:
M
ộ
t chùm tia iôn h
ộ
i t
ụ

ñượ
c th
ổ
i qua b
ề

m

ặ
t c
ủ
a m
ẫ
u th
ử
.
Ứng dụng
:
• Quan sát các h
ỏ
ng hóc nghi ng
ờ
theo tr
ụ
c Z;
• Chu
ẩ
n b
ị
s
ơ

ñồ
t
ạ
o nhi
ề
u l

ớ
p kh
ắ
c kim lo
ạ
i khi
ñ
o
ñộ
mõng ; và
• T
ạ
o k
ế
t n
ố
i gi
ữ
a các vùng m
ạ
ch trong quá trình th
ử
nghi
ệ
m.

5.11 Atomic Force Microscopy/Scanning Probe Microscopy (AFM/SPM)
AFM và SPM là k
ỹ
thu

ậ
t hình
ả
nh v
ớ
i
ñộ
phân gi
ả
i c
ấ
p nguyên t
ử
hay c
ậ
n nguyên
t
ử
. Dùng AFM/SPM, thì ta
ñ
o
ñượ
c kích th
ướ
c Z m
ộ
t cách
ñị
nh l
ượ

ng, cho phép
ñ
o
l
ườ
ng các b
ề
m
ặ
t thô.
Nguyên lý hoạt ñộng
:
Môt
ñầ
u mút nh
ỏ

ñượ
c quét qua b
ề
m
ặ
t m
ẫ
u th
ử
dùng ph
ươ
ng pháp di chuy
ể

n áp
ñ
i
ệ
n
(piezoelectrically induced motions). Máy tính chuy
ể
n
ñổ
i d
ị
ch chuy
ể
n này thành hình
ả
nh
ba chi
ề
u c
ủ
a b
ề
m
ặ
t. N
ế
u
ñầ
u mút và b
ề

m
ặ
t
ñề
u là d
ẫ
n
ñ
i
ệ
n, thì c
ấ
u trúc c
ủ
a b
ề
m
ặ
t
ñượ
c phát hi
ệ
n b
ằ
ng cách cho chùm electron
ñ
i qua
ñườ
ng
ố

ng t
ừ

ñầ
u mút d
ạ
ng b
ề
m
ặ
t
(Scanning Tunneling Microscopy, STM). L
ự
c phân t
ử
do b
ề
m
ặ
t t
ạ
o ra nh
ằ
m ch
ố
ng l
ạ
i
ñầ
u mút giúp ghi nh

ậ
n m
ọ
i b
ề
m
ặ
t.
ðầ
u mút có th
ể
không ti
ế
p xúc v
ớ
i b
ề
m
ặ
t, mà ch
ỉ

ch
ạ
m nh
ẹ
vào b
ề
m
ặ

t khi có giao
ñộ
ng
ở
t
ầ
n s
ố
cao, hay
ñượ
c quét nhanh trên b
ề
m
ặ
t
(xem tham kh
ả
o 9).
Ứng dụng
•
ð
o
ñị
nh l
ượ
ng b
ề
m
ặ
t g

ồ
gh
ề
v
ớ
i
ñộ
phân gi
ả
i
ở
m
ứ
c danh
ñị
nh t
ừ
5 nm ngang và và
0.01 nm theo chi
ề
u d
ọ
c;
•
ðộ
g
ồ
ch
ề
c

ủ
a các wafers bán d
ẫ
n, linh ki
ệ
n quang h
ọ
c,
ñĩ
a c
ứ
ng và
•
ð
o l
ớ
p ph
ủ

ở
b
ề
m
ặ
t.

5.12 Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIMS)
SIMS là k
ỹ
thu

ậ
t phân tích
ñộ
nh
ạ
y b
ề
m
ặ
t
ñể
phân tích
ñị
nh l
ượ
ng và hóa h
ọ
c c
ủ
a
l
ớ
p trên cùng trong n
ă
m l
ớ
p (monolayers) c
ủ
a m
ẫ

u. Dòng tia ion
ñượ
c th
ổ
i vào c
ũ
ng t
ạ
o
ra phân b
ố
(elemental depth distributions). Các m
ẫ
u th
ử
dùng cho SIMS c
ầ
n có
ñộ
chân
không lên
ñế
n 10
–8

ñế
n 10
–9
Torr và có th
ể

làm h
ỏ
ng m
ẫ
u th
ử
do tác
ñộ
ng c
ủ
a chùm iôn
ñượ
c th
ổ
i vào.