仪器分析检测

一项总投资预计超过2万亿元的重大污染防治计划《水污染防治行动计划》(简称水十条)即将全面实施。由此带来的水质监测等环保行业的利好消息吸引了一大批企业蜂拥而至，让原本平静的市场顿时惊起波澜。国内的水质监测市场沉沉浮浮多年，对于只为蝇头小利的企业来说，能捞一笔是一笔。但对于这个领域的先辈来说，这是他们为之奋斗一生的战场。 　 日前，在第25届中国国际测量控制与仪器仪表展览会(原多国仪器展)上，我们有幸采访到国产水质自动监测系统的前辈，力合科技(湖南)股份有限公司(以下简称力合科技)总经理助理文立群，请他谈了如何理解现在水质监测领域的行业状况。 　　文立群：我们在国内做了十多年的水质监测，感觉环境管理这块的压力在逐渐增大。监测环境的质量变化需要大量的数据做支撑，这就是大数据，而传统环境监测实验室的检测指标和频次已经不能满足现在的要求了。另外，最近几年的突发性污染事件，比如兰州、晋江、武汉等地曝光的新闻，都是市民先发现的，在这个过程中，水质自动监测系统的应用是非常有必要的。这几年，比较欣喜的是国内水站用的监测仪器已经逐步实现了国产化，但我们认为还是存在不少问题。 　　第一，水质监测系统相应的检测指标必须满足当地河流河段的特征污染物监测的要求。常规的地表水环境质量标准环境自动监测系统主要有7个指标，有高锰酸钾指数、氨氮、常规五参数等。但是，近期的突发性的污染事件都是由特征污染物引起的，可见原先建立的检测自动监测系统已经跟不上现在的要求了。因此，必须对现有水站实现多参数监测，运用模块化的设计来提升仪器的监测能力。 　　第二，自动监控数据的质量控制。要做大量的数据分析应用，数据的准确性必须得到保障。近几年，我们对水质监测体系做了很多调整补充工作，从仪器设备到系统集成乃至后端的平台应用，从多个方面用多种手段来保证数据的准确性，并对系统进行实时诊断。 　　第三，对系统的智能化的升级改造。我们设计了两种途径来改变原来传统水站的运行方式：针对原来水质监测产生的异常、故障数据，调整监测系统的运行方式，使系统的运行智能化，验证数据的准确性 实现水质监测系统的远程操作、远程管理。 　　第四，加强水站的数据分析和应用。建设一个水站是由多个部门协同完成的，包括水利部门、建设部、环保部等，这些部门所有的数据应该充分相互利用，形成一种从污染源到下游环境质量变化的趋势这样关联性的分析。考虑到物联网的综合性，我们期待这类数据能够进一步实现共享，通过综合分析构建一个更大的数据平台，以满足现在环境管理的要求。

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失效分析是芯片测试重要环节，无论对于量产样品还是设计环节亦或是客退品，失效分析可以帮助降低成本，缩短周期。常见的半导体失效都有哪些呢？下面为大家整理一下：显微镜分析OM无损检测金相显微镜OM：可用来进行器件外观及失效部位的表面形状，尺寸，结构，缺陷等观察。金相显微镜系统是将传统的光学显微镜与计算机（数码相机）通过光电转换有机的结合在一起，不仅可以在目镜上作显微观察，还能在计算机（数码相机）显示屏幕上观察实时动态图像，电脑型金相显微镜并能将所需要的图片进行编辑、保存和打印。金相显微镜可供研究单位、冶金、机械制造工厂以及高等工业院校进行金属学与热处理、金属物理学、炼钢与铸造过程等金相试验研究之用，实现样品外观、形貌检测 、制备样片的金相显微分析和各种缺陷的查找等功能。体视显微镜OM无损检测体视显微镜，亦称实体显微镜或解剖镜。是一种具有正像立体感的目视仪器，从不同角度观察物体，使双眼引起立体感觉的双目显微镜。对观察体无需加工制作，直接放入镜头下配合照明即可观察，成像是直立的，便于操作和解剖。视场直径大，但观察物要求放大倍率在200倍以下。体视显微镜可用于电子精密部件装配检修，纺织业的品质控制、文物 、邮票的辅助鉴别及各种物质表面观察等领域，实现样品外观、形貌检测 、制备样片的观察分析、封装开帽后的检查分析和晶体管点焊检查等功能。X－Ray无损检测X-Ray是利用阴极射线管产生高能量电子与金属靶撞击，在撞击过程中，因电子突然减速，其损失的动能会以X-Ray形式放出。而对于样品无法以外观方式观测的位置，利用X-Ray穿透不同密度物质后其光强度的变化，产生的对比效果可形成影像，即可显示出待测物的内部结构，进而可在不破坏待测物的情况下观察待测物内部有问题的区域。X-Ray可用于产品研发，样品试制，失效分析，过程监控和大批量产品观测等，实现观测DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封装的半导体、电阻、电容等电子元器件以及小型PCB印刷电路板，观测器件内部芯片大小、数量、叠die、绑线情况，芯片crack、点胶不均、断线、搭线、内部气泡等封装缺陷，以及焊锡球冷焊、虚焊等焊接缺陷等功能。C-SAM（超声波扫描显微镜)无损检测超声扫描显微镜是一种利用超声波为传播媒介的无损检测设备。在工作中采用反射或者透射等扫描方式来检查材料内部的晶格结构，杂质颗粒、夹杂物、沉淀物、内部裂纹、分层缺陷、空洞、气泡、空隙等。I/V Curve量测可用于验证及量测半导体电子组件的电性、参数及特性。比如电压-电流。集成电路失效分析流程中，I/V Curve的量测往往是非破坏分析的第二步（外观检查排在第一步），可见Curve量测的重要性。I/V Curve量测常用于封装测试厂，SMT领域等，实现Open/Short Test、 I/V Curve Analysis、Idd Measuring和Powered Leakage（漏电）Test功能。SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪（材料结构分析/缺陷观察，元素组成常规微区分析，精确测量元器件尺寸）扫描电镜（SEM）SEM/EDX（形貌观测、成分分析）扫描电镜（SEM）可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。EDX是借助于分析试样发出的元素特征X射线波长和强度实现的，根据不同元素特征X射线波长的不同来测定试样所含的元素。通过对比不同元素谱线的强度可以测定试样中元素的含量。通常EDX结合电子显微镜（SEM）使用，可以对样品进行微区成分分析。在军工，航天，半导体，先进材料等领域中，SEM/EDX（形貌观测、成分分析）扫描电镜（SEM）可实现材料表面形貌分析，微区形貌观察，材料形状、大小、表面、断面、粒径分布分析，薄膜样品表面形貌观察、薄膜粗糙度及膜厚分析，纳米尺寸量测及标示和微区成分定性及定量分析等功能EMMI微光显微镜微光显微镜（Emission Microscope, EMMI）是常用漏电流路径分析手段。对于故障分析而言，微光显微镜（Emission Microscope, EMMI）是一种相当有用且效率极高的分析工具。主要侦测IC内部所放出光子。在IC元件中，EHP（Electron Hole Pairs）Recombination会放出光子（Photon）。如在P-N结加偏压，此时N阱的电子很容易扩散到P阱，而P的空穴也容易扩散至N，然后与P端的空穴（或N端的电子）做EHP Recombination。在故障点定位、寻找近红外波段发光点等方面，微光显微镜可分析P-N接面漏电；P-N接面崩溃；饱和区晶体管的热电子；氧化层漏电流产生的光子激发；Latch up、Gate Oxide Defect、Junction Leakage、Hot Carriers Effect、ESD等问题Probe Station 探针台测试探针台主要应用于半导体行业、光电行业。针对集成电路以及封装的测试。 广泛应用于复杂、高速器件的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本，可用于Wafer，IC测试，IC设计等领域。FIB（Focused Ion beam）线路修改FIB（聚焦离子束，Focused Ion beam）是将液态金属离子源产生的离子束经过离子枪加速，聚焦后照射于样品表面产生二次电子信号取得电子像，此功能与SEM（扫描电子显微镜）相似，或用强电流离子束对表面原子进行剥离，以完成微、纳米级表面形貌加工。在工业和理论材料研究，半导体，数据存储，自然资源等领域，FIB可以实现芯片电路修改和布局验证、Cross-Section截面分析、Probing Pad、 定点切割、切线连线，切点观测，TEM制样，精密厚度测量等功能。失效分析前还有一些必要的样品处理过程。取die用酸法去掉塑封体，漏出die decap（开封，开帽）利用芯片开封机实现芯片开封验证SAM，XRAY的结果。Decap即开封，也称开盖，开帽，指给完整封装的IC做局部腐蚀，使得IC可以暴露出来，同时保持芯片功能的完整无损，保持 die，bond pads，bond wires乃至lead-frame不受损伤，为下一步芯片失效分析实验做准备，方便观察或做其他测试（如FIB，EMMI）， Decap后功能正常。化学开封Acid DecapAcid Decap，又叫化学开封，是用化学的方法，即浓硫酸及发烟硝酸将塑封料去除的设备。通过用酸腐蚀芯片表面覆盖的塑料能够暴露出任何一种塑料IC封装内的芯片。去除塑料的过程又快又安全，并且产生干净无腐蚀的芯片表面。研磨RIERIE是干蚀刻的一种，这种蚀刻的原理是，当在平板电极之间施加10～100MHZ的高频电压（RF，radio frequency）时会产生数百微米厚的离子层（ion sheath），在其中放入试样，离子高速撞击试样而完成化学反应蚀刻，此即为RIE（Reactive Ion Etching）。 自动研磨机自动研磨机适用于高精微（光镜，SEM，TEM，AFM，ETC）样品的半自动准备加工研磨抛光，模块化制备研磨，平行抛光，精确角抛光，定址抛光或几种方式结合抛光，主要应用于半导体元器件失效分析，IC反向等领域，实现断面精细研磨及抛光、芯片工艺分析、失效点的查找等功能。 其可以预置程序定位切割不同尺寸的各种材料，可以高速自动切割材料，提高样品生产量。其微处理系统可以根据材料的材质、厚度等调整步进电动机的切割距离、力度、样品输入比率和自动进刀比率等。去金球 De-gold bump,去层,染色等，有些也需要相应的仪器机台，SEM可以查看die表面，SAM以及X－Ray观察封装内部情况以及分层失效。除了常用手段之外还有其他一些失效分析手段，原子力显微镜AFM ,二次离子质谱 SIMS,飞行时间质谱TOF － SIMS ,透射电镜TEM , 场发射电镜,场发射扫描俄歇探针, X 光电子能谱XPS ,L-I-V测试系统，能量损失 X 光微区分析系统等很多手段，不过这些项目不是很常用。芯片失效分析步骤:1、非破坏性分析：主要是超声波扫描显微镜（C-SAM）--看有没delamination，xray--看内部结构，等等；2、电测：主要工具，万用表，示波器，sony tek370a3、破坏性分析：机械decap，化学 decap芯片开封机4、半导体器件芯片失效分析 芯片內部分析，孔洞气泡失效分析（原作者：北软失效分析赵工）