分析・故障解析
Analysis
分析・故障解析

EBSD(電子線後方散乱回折法)を利用した結晶解析

EBSD(電子線後方散乱回折法)分析とは

SEM(走査電子顕微鏡)と組み合わせて、試料表面で生じる電子線後方散乱回析により金属など結晶性材料の結晶方位・粒径・歪み分布などに関する情報を取得することが出来ます。
金属結晶粒子の方位、微粒子化を解析する事で、問題点を顕在化させ、設計・プロセス・材料の改善や、品質トラブルの未然防止に役立てることが出来ます。
また、 信頼性試験と組み合わせることにより、評価初期段階での歪み発生箇所の解明、破壊メカニズムの解明などに役立ちます。

EBSD分析の原理

結晶性試料に電子ビームを照射し、試料からの反射電子を蛍光板に捉えることにより結晶構造を反映した菊池パターンを取得、ビームの当たった一点からの結晶の方位情報を得ます。
次に電子ビームをスキャンし、対象エリア全測定点からの方位情報をOIM(Orientation Imaging Microscopy)ソフト上で構築し、マッピング像を取得することによって試料の結晶方位・結晶粒・歪み・応力などの情報を得ます。

マッピングの例

■IQマップ
パターンの良否により結晶性の良し悪しを表します。
IQ値は試料断面加工の精度良否の指標として用いられます。
■IPF(結晶方位)マップ
試料座標系を設定し、結晶面がその方向に向いているかを表したものです。
■Grainマップ
基準方位差を指定し、隣り合う測定点同士の方位差が基準より大きく、粒子として閉じていれば、異なる結晶粒とみなし、異なる色を付けます。
■KAMマップ
微視的方位変化、局所方位差を表します。
■GRODマップ
Grainマップで定義された粒子1つ1つに対し、微小な方位変化を求め、印加されている残留応力を粒子毎に求める場合に用いります。

EBSD分析

事例1

【信頼性試験におけるはんだクラック発生、脆弱箇所の特定】
信頼性試験の経過に伴い、結晶方位がずれて、クラックが進行していきます。
方位変化とクラックの進展は同時期に発生し相関が見られます。
また局所的に応力印加される場所を特定することにより破壊箇所の予測が可能となります。

事例2

【はんだ冷却条件による構造変化の可視化】
はんだフィレットの結晶の初期状態は、リフロー後の冷却条件によって変化します。
EBSD分析では、このようにフィレット形成初期の状態を評価し、信頼性試験の結果との相関をとることが可能となります。

まとめ

金属やセラミックスなどの結晶性材料の構造や方位の測定が可能。
弊社では、①結晶粒の評価、②配向性調査、③塑性歪み評価、④接合評価、を行っています。
評価対象としては、近年注目されているPbフリーはんだの測定を多く行っています。

  • FE-SEM(2)/EBSD