Alapvető eljárások Roncsolásmentes anyagvizsgálat

Átírás

1 Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat 2015/16 Roncsolásmentes anyagvizsgálat Dr. Szabó Péter János Alapvető eljárások Szemrevételezés (vizuális vizsgálat, VT) Folyadékbehatolásos vizsgálat (PT) Mágnesezhető poros vizsgálat (MT) Örvényáramos hibakereső vizsgálat (ET) Ultrahangos vizsgálat (UT) Radiográfiai vizsgálat (RT) 1

2 Szemrevételezés Merevszáras endoszkóp (boroszkóp) Szemrevételezés Üvegszálas endoszkóp (fibrescope) Folyadékbehatolásos vizsgálat 2

3 Mágnesporos vizsgálat A hibák az anyagban létrehozott mágneses tér erővonalait eltérítik, az így kialakult szórt fluxust a felületre felvitt ferromágneses por sűrűsödése jelzi. Örvényáramos vizsgálat Örvényáramok mágneses tere és az örvényáramot keltő primer mágneses tér kölcsönhatása a hibák következtében megváltozik. Ultrahangos vizsgálat Átsugárzásos módszer Véglap módszer 3

4 Röntgenvizsgálat Izotópos vizsgálat Alkalmazott izotópok: Co-60, Ir-192, l 1 pm. Az izotóp vizsgálat előnyei a röntgenvizsgálattal szemben: kisebb helyszükséglet, könnyebb hordozhatóság, nagyobb az átsugárzó képessége (acéloknál kb. 300 mm), nem igényel energiaforrást, ún. panoráma felvételek készítésére alkalmas (pl. egy cső teljes körvarratáról a cső középpontjába helyezett izotóppal). Lényegesebb hátrányai a következők: nagyobb a külső illetve belső életlenség, hosszabb expozíciós idő, rosszabb hibafelismerhetőség, változó a sugárzás intenzitása (felezési idő), folytonos sugárzás (nem kikapcsolható). CLSM CONFOCAL LASER SCANNING MICROSCOPE Előnyök nagy nagyítás mellett is nagy mélységélesség nem igényel minta előkészítést számszerű adatok 4

5 CLSM FELÉPÍTÉSE rövid hullámhosszú (408 nm) lézeres megvilágítás laterális felbontás λ/2 visszavert fény egy kis apertúrán halad keresztül csak egy sík lesz éles különböző magasságban készített képekből 3D-os felület állítható elő Olympus - LEXT FORRASZ MENISZKUSZ LÉZERES FURAT CLSM KÉPE CLSM A MÉRÉST JELLEMZŐ FŐ PARAMÉTEREK x-y (laterális) felbontás: fény hullámhossza (~ λ/2) <- lézer, numerikus apetúra (~1/NA) <- objektív konfokális apertúra átmérő z irányú felbontás: kb. 0,5-1,5 μm vastagságú optikai metszetek numerikus apetúra (~1/NA2) mérés sebessége pásztázási sebesség, de nagyobb sebesség rontja a jel-zaj viszonyt 5

6 RÖNTGENSUGARAS ÁTVILÁGÍTÁS céltárgy elektronsugár gerjesztés izzó katód röntgencső röntgensugár vizsgált minta abszorbens közeg detektor eltérő intenzitású röntgensugár GEOMETRIAI NAGYÍTÁS detektor minta fókusz Felbontóképesség A felbontóképesség függése a fókuszpont átmérőjétől. 6

7 KÉPALKOTÁS A MINTÁRA NEM MERŐLEGES RÖNTGENSUGÁRRAL Detektor döntése detektor Minta döntése minta röntgencső RÖNTGENCSŐ KONSTRUKCIÓK Nyitott cső (open tube) Zárt cső (closed tube) berillium ablak transzmisszív céltárgy izzó katód izzó katód elektronágyú elektronsugár reflexív céltárgy röntgensugár vákuumcső röntgensugár vákuumcső MIKROHUZALKÖTÉSEK SZAKADÁS chip chiptartó mikrohuzal szakadás tokozás után túl nagy áram folyt a kivezetésen 2 mikrohuzal párhuzamosan kötve, mégis megolvadtak a döntött képen jól látszik a huzalok kötési geometriája 7

8 MIKROHUZALKÖTÉSEK - FELVÁLÁS a döntött képen egyértelműen látható a kötések geometriája és a felválás jelensége megfelelő beállítások mellett akár a chip ragasztó is látható mikrohuzal d=25μm chip RÖNTGENSUGARAS VIZSGÁLAT KORLÁTAI Bizonyos esetekben akár a chipen lévő vékonyréteg fémezés rajzolata is látható. Alacsony elnyelésű anyagok és összetett struktúrák vizsgálata korlátozzák a röntgensugaras vizsgálatok alkalmazhatóságát. SAM - SCANNING ACOUSTIC MICROSCOPY Röntgennel láthatatlan repedések, törések, zárványok, felválások roncsolásmentes kimutatása. 15, 50, 75 és 110MHz transducerek SO IC röntgenképe nem látható hiba SAM kép fentről delamináció SAM kép alulról delamináció 8

9 akusztikus impedancia PÁSZTÁZÓ AKUSZTIKUS MIKROSZKÓPOS VIZSGÁLAT ELVE Z v sűrűség terjedési sebesség adó/vevő áthaladó hullám közeg: ioncserélt víz közeg határokról visszavert hullámok vizsgált minta vevő Közeghatárokon visszaverődés: vizsgálhatóság feltétele az akusztikus impedanciák különbözzenek reflexiós tényező Z 1 Z 2 Z2 Z R Z Z KÉPALKOTÁSI MÓDOK A-scan: egy pont felett detektált hullámforma B-scan: vonalmenti metszeti kép - az egyes pontokban mért hullámformákból C-scan: horizontális sík metszet a hullámformák egy adott időablakban lévő intenzitásából az összes pontban alkotott kép. Fizikailag nincsenek egy síkban! A-SCAN (HULLÁM) C-SCAN (KÉP) 9

10 VIA-IN-THE-PAD VOID KÉPZŐDÉS DELAMINÁCIÓ HŰTŐSZEGECS FORRASZTÁSÁNÁL ragasztó tokozó anyag Si Cu hűtőlap forrasz a. b. a. b. c. d. Fig. 1. Comparison of X-ray and acoustic micro imaging. a.) c. SAM micrograph good sample, no delamination; d. b.) X-ray micrograph good sample Fig. 1. Comparison of X-ray and acoustic micro imaging. TÖBBRÉTEGŰ NYÁK DELAMINÁCIÓ 10

11 DIA ATTACH DELAMINÁCIÓ Si delamination Si no delamination 11