TopAnalytica: Uudet laitteet, uudet mahdollisuudet 27.8 2013 Nokia Corporation Jyri Salminen
Taustaa
Elektroniikkateollisuus: muutos perinteisestä elektroniikasta kemian teollisuus Pinnoitteet - Ulkonäkö - Kosteussuoja - Kulutuskestävyys - Toimivuus Musteet - Ulkonäkö - Toimivuus Liimat / Teipit Lakat - esim. kosteussuoja Polymeerit - seokset, lisä-aineet (fillerit, lasikuitu) Liuottimet - puhdistus
Analyysi tarpeet
Epäpuhtaudet materiaaleissa - pinnoite viat (hapettumat: esim hopea rikki) - roskat Laatukontrolli - olemmeko saanet oikeat materiaalit? - ROHS, REACH standardit (lisää seuraavilla sivuilla) Kotimaiset ja kansainväliset terveys standardit - Työterveyslaitos (esim ftalaatit, isosyanaatit ym.) Nanopinnoitteet asettavat haasteita: homogeenisuus, paksuus
ROHS (Restriction of Hazardous Substances Directive) RoHS restricts the use of the following six substances: 1.Lead (Pb) 2.Mercury (Hg) 3.Cadmium (Cd) 4.Hexavalent chromium (Cr6+) 5.Polybrominated biphenyls (PBB) 6.Polybrominated diphenyl ether (PBDE)
REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) Asetuksen velvoitteet voimaan vaiheittain Asetus tuli voimaan kesäkuussa 2007. Asetuksen velvoitteet tulevat voimaan vaiheittain, viimeistään 11 vuoden kuluttua asetuksen hyväksymisestä. Vaiheittain rekisteröitävien aineiden esirekisteröintiaika päättyi 1.12.2008. Asetus korvaa noin 40 aiempaa EU:n erillistä säädöstä. Kansallinen kemikaalilainsäädäntö on myös uudistettu huomioiden asetuksen edellyttämät muutokset. Erityistä huolta aiheuttavat aineet esineissä Erityistä huolta aiheuttavat aineet ovat syöpää aiheuttavia, perimää vaurioittavia, lisääntymismyrkyllisiä ja hitaasti hajoavia, biokertyviä tai myrkyllisiä. Luettelo erityistä huolta aiheuttavista aineista (ns. kandidaattiluettelo) julkaistaan ja päivitetään säännöllisesti Euroopan kemikaaliviraston verkkosivuilla (echa.europa.eu: ECHA CHEM > Authorisation > Candidate list). Esineen valmistajan tai maahantuojan tulee antaa riittävät tiedot esineen turvallisesta käytöstä vastaanottajalle sekä pyynnöstä kuluttajille, jos esine sisältää luetteloitua ainetta yli 0,1 painoprosenttia. Tiedottamisvelvollisuus tulee voimaan heti, kun aine julkaistaan kandidaattiluettelossa.
REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals)
TopAnalytica: Analyysit
Analyysilaitteita
BIB (Broad Ion Beam ) Vian etsintä komponentin sisältä: porataan reikä varovasti ja etsitään vioittunut kohta - tiedettävä vikaantumiskohta - esim prosessorit moldattu epoksikuorella
Analyysiesimerkkejä
Counts Counts Esimerkki 1. SEM-EDS, SIMS, Mikrotomi Polymeerikerrokset (PDMS), Väri-aine Physical Electronics, Inc. 6509 Flying Cloud Drive Eden Prairie, MN 55344 100000 80000 HY POS.TDC + Ions 100µm 403495 cts 23 60000 40000 20000 28 39 41 43 73 0 0 20 40 60 80 Mass [m/z] 200000 HU POS.TDC + Ions 100µm 1533074 cts 23 150000 100000 50000 15 27 29 43 3941 57 55 73 0 0 20 40 60 80 Mass [m/z] 48 69
Esimerkki 2. SIMS, ESCA Pinnoite kulta-nikkeli-kupari lasien pinnoitteet: - monesti fluoripohjaisia hopea
Esimerkki 3. Poikkileikkaus, SIMS, ESCA Välimetallikerros
c/s -O KLL -F KLL -F KLL -F1s -O1s -N1s -C1s -Si2s -Si2p -F2s -F2p Esimerkki 4. ESCA, Mikroskooppi Musteet * Johtavia / ei johtavia * haaste: musteet seoksia adheesio? lasit.102.lasit.1.spe: lasit.lasit.1 Company Name 2013 May 15 Al mono 25.1 W 100.0 µ 45.0 187.85 ev 3.2680e+004 max 1.15 min survey/1/1 (Shft) 4 x 104 lasit.102.lasit.1.spe 3.5 3 Atomic % C1s 47.3 F1s 24.9 O1s 19.5 N1s 5.2 Si2p 3.1 2.5 2 1.5 1 0.5 0 1100 1000 900 800 700 600 500 Binding Energy (ev) 400 300 200 100
Tulevaisuuden haasteita 1. Nanopinnoitteet asettavat haasteita: homogeenisuus, paksuus (10 nm 100 nm) 2. Pinnankarheus (luokkaa muutamia mikroja) + nanopinnoite: Miten tutkia? 3. Pintojen adheesio-ominaisuudet : - liuottimien vaikutus - plasmakäsittelyn vaikutus 4. Kappaleet suuria mutta tutkittavat kohdat pieniä näytteen otto ongelmallista! 5. Spottikoot pieniä esim XRF: pinnoite alue 100 um halkaisijaltaan
6. Materiaalien (erityisesti polymeerit) mekaaniset ominaisuudet: esim. DMA (Dynamic Mechanical Analysis )
7. Testit vakuumikammiossa: korkeus merenpinnasta