С появлением новых современных материалов – прецизионных сплавов, композитов, керамики, полимеров – такая область как материалография становится незаменимым инструментом контроля качества на промышленных предприятиях, где основное средство контроля – это микроскоп, оптический или электронный.
Материалография — метод контроля и исследования материалов, который дает возможность оценить структуру и химический состав с помощью оптической или электронной микроскопии при различном увеличении для прогнозирования поведения материалов в эксплуатационных условиях. Метод позволяет выявить дефект, нарушающий сплошность материала; определить химические неоднородности, неоднородности вследствие термической и химико-термической обработок. Материалографические исследования — это сложный, трудоёмкий процесс, состоящий из нескольких этапов, среди которых один из основных — подготовка образцов.
На рынке сегодня представлен ряд известных производителей оборудования для подготовки образцов: Buehler, Struers, Allied, поставщики которых на протяжении десятилетий делили эту область. Но ООО «Остек-АртТул» решил создать здоровую конкуренцию поставщикам мировых производителей, подписав эксклюзивный контракт с корейской компании MTDI.
MTDI сегодня — это симбиоз научных изысканий, серьёзной производственной базы и безупречной репутации на азиатском рынке. Компания производит оборудование высокого класса для подготовки образцов при материало- и металлографических исследованиях. Также одним из стратегических шагов развития стало подписание контракта на эксклюзивные права с корейской компанией Coxem, разрабатывающей и производящей сканирующие электронные микроскопы. Такое российско-корейское сотрудничество имеет ряд значительных преимуществ: помимо высокого качества оборудования важны стоимость, которая значительно ниже, чем у европейских производителей, отсутствие каких-либо ограничений на поставку, специальные программы для образовательных и научно-исследовательских учреждений. Все это привело к решению открыть специализированную лабораторию подготовки и исследования образцов для материалографии.
На момент зарождения этой идеи и начала приобретения оборудования всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила о пандемии — закрывались предприятия, сократилось логистическое сообщение между государствами, вводились различные ограничения. Но несмотря на эти трудности логистический центр ГК Остек смог организовать своевременную доставку оборудования, доказав свою способность работать в любых условиях.
Лаборатория получила мощную аналитическую базу, а высококлассные специалисты в области подготовки образцов, технической микроскопии и аналитического оборудования могут решать любую задачу в области металлографии и материалографии.
Перечень оборудования, установленного в лаборатории:
Все представленные в лаборатории приборы позволяют производить полный цикл подготовки образцов и выполнять последующий анализ.
В качестве примера работы лаборатории приведем результаты испытаний, проведенных для заказчика, который запланировал приобретение оборудования подготовки образцов и сканирующего электронного микроскопа.
ТЗ: исследование печатной платы на выявление разрывов между выводами после проведения электрических испытаний, исследование дефектов металлизации в переходных отверстиях печатной платы.
Протокол испытаний № 1111 от 06.04.2021 г
Образцы:
Участок |
Элементы |
ТЗ |
1 |
п/плата; разрыв между выводами |
дефекты металлизации в переходных отверстиях |
2 |
п/плата; разрыв между выводами |
Метод анализа
Для формирования электронно-микроскопического изображения использовались сигналы вторичных и отражённых электронов (ВЭ, ОЭ), позволяющие получить соответственно морфологический и композиционный контраст изображения. В ОЭ контраст изображения определяется изменением Zср=SCi*Zi, где Ci — концентрация элементов в точке анализа, Zi — их атомный номер.
Определение элементного состава образцов проводилось методом электронно-зондового микроанализа, который основан на сравнении характеристических рентгеновских спектров анализируемого образца и стандартов известного состава.
Оборудование для анализа:
Условия анализа :
Подготовка образцов
Приготовление шлифов включало несколько этапов:
Результаты анализа
Общий вид образцов и принятые в протоколе обозначения (рис 9).
Данные РМА (масс . %):
Участок |
C |
O |
Si |
S |
Cl |
Cu |
Ba |
Ba/S |
1 |
1.7 |
98.3 |
||||||
2 |
3.3 |
96.7 |
||||||
маска-ср. |
44.4 |
26.7 |
1.3 |
5.2 |
0.3 |
22.2 |
4.3 |
Спектр маски
Некоторые отверстия закрыты верхним слоем металлизации, отделяющимся в процессе резки и шлифовки образцов. Они легко удаляются из отверстий с помощью тонкой иголки, несколько из них были специально оставлены, чтобы увидеть продолжение трещин, которые наблюдаются на внутренней поверхности, и убедиться в том, что трещины (где они есть) идут по всему периметру отверстия. В шайбе бóльшая часть этого «квазимусора» из вскрытых каналов удалена.
▪▪Медь внутри отверстий частично окислена (O ~ 3 %).
▪▪Толщина металлизации ~25 мкм, толщина маски на плате ~40 мкм.
▪▪ Во многих отверстиях наблюдаются сквозные трещины в металлизации по всему периметру, также металлизация внутри каналов частично отсутствует у верхнего/нижнего краев отверстий на расстоянии
Проведённое исследование позволило заказчику пересмотреть технологию производства печатных плат, изменить параметры и в перспективе переоборудовать производственный цех более современным, технологичным оборудованием.
Приглашаем всех посетить нашу лабораторию для тестовых испытаний на ваших образцах, а также для подбора оптимального решения по соотношению цена/качество.
Обращайтесь в группу технической микроскопии и научно-исследовательского оборудования: