测试设备

一、测试原理粒子束成像设备如SEM、FIB等，成像介质为被聚焦后的高能粒子束（电子束或离子束）。以扫描电镜（SEM）为例，通过光学系统内布置的偏转器控制这些被聚焦的高能电子束在样品表面做阵列扫描动作，电子束与样品相互作用激发出信号电子，信号电子经过探测器收集处理后，即可得到由电子束激发的显微图像。图1：偏转器的结构示意（左）；电镜图像（右）基于以上原理，一台粒子束设备在进行显微成像时，其分辨能力与下落至样品表面的粒子束的束斑尺寸相关，束斑的尺寸越小，扫描过程中每个像元之间的有效间距即可越小，设备的分辨本领越高。当相邻的两个等强度束斑其中一个束斑的中心恰好与另一个束斑的边界重合时，设备达到分辨能力极限（图2）。图2：分辨能力极限示意图不考虑粒子衍射效应时，经聚焦后的粒子束截面可视为圆形（高斯斑），其束流强度沿中心向边缘呈高斯分布（图3）。以扫描电镜为例，在光学设计和实验阶段，通常使用直接电子束跟踪和波光计算（direct ray-tracing and wave-optical calculations）方法，来获得聚焦电子束的束斑轮廓。该过程是将电子束的束流分布采用波像差近似算法来计算图像平面上的点展宽函数PSF（Point Spread Function），基于PSF即可估算出包含总探针电流的某一部分（如50%或80%）的圆的直径，从而得到设备的分辨能力水平。图3：高斯斑的截面形状和强度分布示意图但是在设备出厂后，由于粒子束斑尺寸在纳米量级，无法直接测量，因此行业通常使用基于成像的测试方法，测试粒子束设备的分辨能力。 锐利物体边界的边界变化率法是行业目前达到共识的测试粒子束斑尺寸的方法，即使用粒子束成像设备对锐利物体（通常是纳米级金颗粒）进行成像，沿图像中锐利物体的边缘绘制亮度垂直边缘方向的变化曲线，并选取曲线上明暗变化位置一定比例对应的物理距离，来表示设备的分辨率（图4）。为了保证测试准确性，可以在计算机帮助下取数百、数千个锐利边界的亮度变化率曲线求取均值，以获知设备的整体分辨能力。图4：金颗粒边界测量线（上图红线）；测量线上的亮度变化（下左）；取多条测量线后得到的设备分辨率示意（下右）边界变化率曲线上亮度25%-75%位置之间的物理距离d，可以近似认为是粒子探针束流50%时所对应的粒子束斑直径，在粒子束成像设备行业通常用此距离d来最终标识设备的分辨能力。图5：边界变化曲线与高斯斑直径对应示意图二、测试方式「 样品的选择 」金颗粒通常采用CVD或者PVD等沉积生长的方法获得，由于颗粒形核长大的过程可以人工调控，因而最终得到的金颗粒直径的大小可以被人工控制，所以视不同用途，金颗粒的规格也不同。以Ted Pella品牌分辨率测试金颗粒为例，用于SEM分辨率测试的标准金颗粒有五种规格，其中颗粒尺寸较小的高分辨、超高分辨金颗粒（如617-2/617-3）通常用于测试场发射电镜的分辨能力；颗粒尺寸较大的金颗粒（如617/623）通常用于测试钨灯丝或小型化电镜的分辨能力，详细的颗粒尺寸和适用设备见图6。测试时，不合适的金颗粒选择无法准确反映一台电镜的分辨能力。图6：Ted Pella品牌金颗粒规格及适用机型「 SEM光学参数的设置 」分辨率的测试旨在测试设备在不同落点电压下的各个探测器的极限分辨能力，因此，与电子光学相关的成像参数设置需要注意以下内容：（1）视场校准：保证放大倍数、视场尺寸的准确；（2）目标电压：这里特指落点电压，即电子束作用在样品上的真实撞击电压；（3）探测器：不同探测器收取信号的能力不同，因此获得图像的极限分辨能力不同，因此都要测试，通常镜筒内探测器ETBSE；（4）光阑/束斑：通常在每个电压下使用可以正常获得图像的最小光阑（以获得极限分辨能力）；（5）工作距离：通常在每个电压下使用可以正常获得图像的最小工作距离（以获得极限分辨能力）。「 SEM图像采集条件 」（1）合理的测试视野/放大倍数测试时，所选用的测试视野（放大倍数）需要根据设备的分辨能力做出调整，一般放大倍数取每个像素的pixel size恰好与真实束斑尺寸接近即可。比如：对于真实分辨能力约1.5nm的设备，调整放大倍数使屏幕上每个像素对应样品上的真实物理尺寸为1.5nm，即在采集1024*1024像素数的图像进行测试的前提下，选择不大于1024*1.5nm≈1.5um的视野进行测试即可。表1：分辨率测试的FOV及放大倍数估算表（2）合理的亮度、对比度采集金颗粒图像时，亮度和对比度的选择也需要合理，也就是通常所讲的不要丢失信息。在不丢失信息的前提下，图像亮度对比度稍微偏高或偏低，只要边缘变化曲线的高线和低线均未超出电子探测器采集能力的上限或者下限，曲线虽然在强度方向（Y方向）出现的位置和差值有所变化，但距离方向（X方向）及变化趋势均不改变，因此使用25%-75%变化率对测量出来的分辨率数值d基本没有影响（图7）。然而，当使用过大的亮度、对比度设定后，当边缘变化曲线的高线和低线至少一边超出电子探测器采集能力的上限或者下限，再使用25%-75%变化率对测量出来的分辨率数值d就不再准确，这时测出的分辨率数值无效（图8）。图7：合理的亮度对比度及边界变化率的曲线图8：不合理的亮度对比度及边界变化率的曲线三、总结基于上述图像学进行的分辨率测试，是反映粒子束设备整体光学、机械、电路、真空等全面综合性能的关键手段。该测试在设备出厂交付时用于验证设备的性能指标，在设备运行期间不定期运行该测试以关注分辨率指标，可以快速帮助使用人员和厂商工程师快速发现设备风险，从而及时制定维护、维修方案，以延长设备的稳定服役时间。 钢研纳克是专业的仪器设备制造商，同时提供完善可靠的第三方材料检测服务、仪器设备校准服务，力求在仪器设备产品的开发、生产、交付、运行全流程阶段遵循行业标准和规范，采用统一的品质监控手段，保证所交付产品品质的稳定可靠。参考文献[1] J Kolo&scaron ová, T Hrn&ccaron í&rcaron , J Jiru&scaron e, et al. On the calculation of SEM and FIB beam profiles[J]. Microscopy and Microanalysis, 2015, 21(4): 206-211.[2] JJF 1916-2021, 扫描电子显微镜校准规范[S].本技术文章中扫描电镜图像由钢研纳克FE-2050T产品拍摄。

可穿戴电子设备老化测试指南新兴消费电子领域市场规模不断扩大，以VR，智能手表，蓝牙耳机，健身追踪器，助听器，心脏起搏器等为代表的可穿戴电子设备发展迅猛。大多数的可穿戴电子设备都要经过质量和性能测试，包括老化测试，腐蚀测试，机械物理测试，电池测试，可用性测试，安全测试等等。大部分可穿戴电子设备生产商面临以下3个问题：我的可穿戴电子设备每个部件应该使用哪种合适的材料？我的可穿戴电子设备的使用寿命符合预期吗？我的可穿戴电子设备性能符合预期吗？可穿戴设备由不同的材料制成，如彩色热塑性塑料或橡胶材料、密封剂和接头、显示器、照相机和保护膜等。这些材料都对紫外线辐射、可见光，温度和湿度敏感。此外，随着佩戴者的行程轨迹，可穿戴电子设备有时使用在户外，有时使用在室内，但世界范围内的气候因地理位置不同，温度，湿度，太阳光辐照度等方面有很大的差异。翁开尔公司代理的美国Q-LAB研发生产了Q-SUN氙灯老化箱适用于可穿戴电子设备的老化测试。通过使用Q-SUN氙灯老化箱对可穿戴电子设备进行耐候性老化测试，用户可以了解可穿戴电子设备每个部件应该使用哪种正确的材料，以及使用寿命和外观是否达到预期等。可穿戴电子设备产品老化主要影响因素太阳光可穿戴电子设备产品主要的压力因素是太阳光，温度和水。太阳光辐射和产品温度是导致聚合物材料降解的两个主要因素，紫外光是材料光降解的关键因素，可见光的关键部分通常仅限于波长范围在380nm-420nm的富含能量的紫光和蓝光，这两种颜色会完整吸收可见光谱的各自部分，导致可穿戴电子设备褪色。热户外暴晒的产品温度很大程度受到颜色的影响，黑色产品表面在户外可以达到65℃，在车内甚至可以达到100℃以上。白色产品表面则温度相对低。此外，可穿戴电子设备也会受到通过其运行能量和佩戴者的体温而受到影响，反应速度随着温度的升高而增加，这对聚合物的光降解也产生了影响。水可穿戴电子设备的聚合物材料在吸水时会膨胀，当水蒸发时，会发生收缩，这个过程会导致机械应力，一般情况下，水的影响只有在水渗入几个小时以上才是重要的。当聚合物吸收水，玻璃转化温度会明显下降，氧气扩散率增加，光氧化和水解反应发生，聚合物基体降解，最终导致物理强度损失。可穿戴电子设备耐候性老化测试解决方案-Q-SUN氙灯老化箱Q-SUN氙灯老化试验箱可用于可穿戴电子设备耐候性测试，提供与产品在室内、户外环境条件下所接触的相同的老化因素。采用氙弧灯光源模拟全光谱太阳光，并通过不同的滤光片适当过滤，得到特定的光谱。通过水喷淋、冷凝和湿度等模拟潮湿环境。可穿戴电子设备的耐候性测试涉及材料的长期降解测试，大部分材料的降解受环境影响。加速老化测试主要检测太阳光，温度和水对可穿戴电子设备的影响，以反映它们的使用寿命。目前市场上没有针对可穿戴电子设备的具体测试标准，传统的材料，如聚合物和涂层，可以使用现有的ISO、ASTM和其他标准进行测试，但针对某些类型的产品可以根据客户的要求进行测试裁剪，以反映老化情况。举例：模拟可穿戴电子设备户外老化测试参考标准：ISO4892-2（塑料.实验室光源暴露方法.第2部分:氙弧灯）ISO 4892-2:2013指定了样品暴露在氙灯光照环境下，模拟户外综合老化效果（包括温度、湿度/潮湿环境下）的测试方法，以再现产品在实际使用过程中暴露在光照环境或者经过窗玻璃过滤的光照环境产生的老化效果。具体设置Q-SUN氙灯试验箱符合DIN EN ISO 4892-2:2013翁开尔40年专业资深代理美国Q-LAB系列产品，欢迎致电咨询。

近日消息，日本芯片测试设备（ATE）大厂Advantest（爱德万测试）将全资收购总部位于荷兰兹沃勒的Salland Engineering以及其旗下的子公司Applicos，但收购金额暂未披露。资料显示，Salland Engineering是一家国际领先的测试技术与工程公司，专门提供解决方案和服务，帮助半导体制造商提高测试效率和质量。Salland Engineering自1992年成立以来一直致力于此，已通过ISO 9001:2015认证，总部位于荷兰兹沃勒，业务遍布全球。据了解，Salland Engineering主要设计并制造高品质仪器，供客户升级其自动测试设备(ATE)和/或测试与测量装置的性能或通道密度。这些仪器可为客户提供了一种经济有效的方式来延长其ATE投资的吞吐量和使用寿命。同时，Salland Engineering还提供广泛的工程服务，包括测试程序开发和转换、测试程序优化、负载板开发和故障分析。除了开发能力外，该公司还拥有内部测试和分析设备，可提供从样品和工艺鉴定到欧洲中型批量生产测试的芯片测试，还提供从原型设计、制造到高级测量解决方案维修服务的供应链服务。Applicos自1993年以来一直致力于设计和制造高性能的混合信号测试解决方案，制造用于混合信号测试的标准仪器。这些仪器可以独立使用，也可以与其他测试系统结合使用，适用于实验室详细分析和生产环境。该公司还提供多种任意波形发生器、数字化仪模块和特殊（模拟）功能模块可供选择。Salland Engineering也发表声明表示，Salland Engineering和Applicos将加入领先的半导体测试设备供应商Advantest Corporation，成为Advantest Europe GmbH的独立全资子公司。Salland Engineering称，“此次收购将Salland在测试仪器和服务方面的专业知识与爱德万测试全面的半导体测试设备相结合，有助于我们更好地满足全球客户群的需求。我们作为爱德万测试集团的独立子公司进行整合，增强了我们的工程能力，扩大了我们的业务范围，并使我们能够在这个充满活力的全球市场中保持竞争力，同时确保为我们的忠实客户群提供不间断的服务。”这次收购不仅扩展了爱德万测试在全球半导体测试市场的业务范围，也可能增强其在高端测试技术领域的竞争力。通过整合Salland Engineering和Applicos的技术和服务，爱德万测试能够为客户提供更加全面和高效的解决方案，从而进一步巩固其市场地位。