本文開始前,我們先介紹一個概念:高倍復(fù)合顯微鏡,,也就是常說的金相顯微鏡,,因其高倍數(shù)(一般高至1000X)和復(fù)合功能性(明暗場,、偏光、微分干涉,、熒光,、紫外紅外等模塊)的特點,故稱為高倍復(fù)合顯微鏡,,另還有材料顯微鏡等叫法。隨著金相學(xué)發(fā)展為材相學(xué),,高倍復(fù)合顯微鏡的用途不單單為觀察和分析金相組織,,而是拓展到各種材料領(lǐng)域,其觀察方式也越來越多,,本文重點介紹高倍復(fù)合顯微鏡不同觀察方式的特點和適用場景,。
高倍復(fù)合顯微鏡
高倍復(fù)合顯微鏡從光路設(shè)計角度分為正置和倒置,兩種主要有如下區(qū)別:
物鏡在樣品上方的為正置金相顯微鏡:

物鏡在樣品下方的為倒置金相顯微鏡:

明場照明

明場照明是高倍復(fù)合顯微鏡最主要的照明方法和觀察方法,,樣品鏡面垂直反射率越高的區(qū)域越亮,。如下圖所示:

暗場照明

暗場照明是使用管狀光束以很大的傾斜角投射到樣品上,樣品凹洼之處或產(chǎn)生漫反射區(qū)域才會有亮光,。

即使樣品制備過程控制良好,,也難免出現(xiàn)晶界線條很弱的情況。嘗試切換不同圖像觀察模式,,可以幫助更好觀察到晶界:

偏光像(RL Polarisation)
自然光經(jīng)反射,、折射、吸收等作用或人為,,使其保留某一固定方向的光振動,。光波只在某一固定方向上振動。
應(yīng)用于各向異性材料的觀察,,多相合金的相分析,,塑性變形、擇優(yōu)取向及晶粒位向的測定,非金屬夾雜物的鑒定等,。

微分干涉

微分干涉相襯DIC在金相分析中的應(yīng)用主要顯示一般明場下觀察不到的某些組織,,如相變浮凸、鑄造合金的枝晶偏析,、表面變形組織等,,特別適合分析復(fù)雜合金的組織。DIC模式能增強樣品表面起伏感,,也可用于位錯檢查,、粒子(如FPC鍵合處導(dǎo)電粒子)等。

其中,,我們拓展來講講導(dǎo)電粒子ACF:
ACF(Anisotropic Conductive Film) 是熱固性樹脂與球狀導(dǎo)電顆粒的混合物,,由于導(dǎo)電顆粒濃度較小,ACF的電性能在宏觀上表現(xiàn)為絕緣,。COG工藝最后的熱壓過程中,,凸點下方的導(dǎo)電顆粒與凸點以及玻璃表面的導(dǎo)線發(fā)生緊密的機械接觸,實現(xiàn)了凸點與ITO的導(dǎo)通,。相鄰?fù)裹c間隙內(nèi)的導(dǎo)電顆粒因相距較遠仍保持相互絕緣的狀態(tài)。COG工藝完成后,, ACF在豎直方向上表現(xiàn)為導(dǎo)體,而在水平方向上卻表現(xiàn)為絕緣體,,于是得名為“各向異性導(dǎo)電膠”,。在熱壓過程中,ACF中的樹脂固化,,將IC與玻璃基板牢固的粘接在一起,從而實現(xiàn)了對IC的機械支撐與固定,。

ACF壓合以后的檢驗-通常采用金相顯微鏡的微分干涉對壓合后的壓痕進行檢驗—目前國內(nèi)做后段模組組裝及的公司不少于20個,,且大都為規(guī)模非常大的公司。液晶行業(yè)的金相顯微鏡在看導(dǎo)電粒子是大多采用20倍長工作距離或帶校正的物鏡,。

熒光
熒光有兩種:自發(fā)熒光與繼發(fā)熒光,。自發(fā)熒光是指樣品自帶熒光團,,經(jīng)照射后就能發(fā)出熒光,如葉綠體,;繼發(fā)熒光也稱二次熒光,,樣品經(jīng)照射后不能發(fā)出熒光,,需先用熒光染料標(biāo)記處理,,再經(jīng)照射才能發(fā)生熒光,。熒光顯微鏡主要利用的是繼發(fā)熒光。通過寬波長的激發(fā)光源提供激發(fā)光,,其中需要選擇激發(fā)濾光片EX、發(fā)射濾光片EM和二向分色鏡DM,,達到觀察特定熒光發(fā)光樣品的目的,。

紫外
把LED白光照明替換為紫外燈照明,可提高顯微觀察的光學(xué)分辨率,,我們知道光學(xué)分辨率由下面公式?jīng)Q定:

紫外光波長λ小,,所以d的更小,分辨率更高。
將照明光線的波長由. 550 nm 變成365 nm – 俗稱紫外光(可見光(VIS): λ=400-800nm),,由于人眼無法看見紫外光,,因此需要使用熒光攝像頭,,紫外/ 可見光分光鏡筒含有特殊保護人眼的自鎖目鏡光路棱鏡,。

紅外
紅外光觀察方式是一種利用波長在800 nm到20 μm范圍內(nèi)的紅外光作為像的形成者,用來觀察某些不透明物體的顯微鏡,。多用于半導(dǎo)體行業(yè)。
半導(dǎo)體晶圓切割道檢測:找到晶圓的切割道,以便激光切割,。普通背光無法穿透晶片,只有很平行的紅外波背光有較佳的效果,。用紅外相機透過晶圓正面,看晶圓里面結(jié)構(gòu),。找到晶圓的切割道,以便激光切割,。

有圖案晶圓隱裂檢測:

以上就是高倍復(fù)合顯微鏡全面的觀察方式介紹和應(yīng)用場景解析,,顯微世界非常奇妙,,等待每一個求知者去探索和發(fā)現(xiàn),。
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