Cause et emplacement de la délamination des feuilles métalliques multicouches par XPS

NOTE D'APPLICATION

DISCUSSION

La détermination du lieu de défaillance du stratifié multicouche est souvent la première étape pour comprendre la cause de échec. Dans de nombreux cas, une fraction de monocouche de contamination est suffisante pour affaiblir une liaison jusqu'au point de rupture. Dans cet exemple, nous examinons les faces en contact d'un stratifié de cuivre défectueux (voir la figure ci-dessous). Spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) est utilisé en raison de sa sensibilité de surface et de sa capacité à identifier quantitativement non seulement les éléments présents, mais également à déterminer leur état chimique ou leur état d’oxydation.

Dans de nombreux cas, une fraction de monocouche de contamination est suffisante pour affaiblir une liaison jusqu'au point de rupture. Dans cet exemple, nous examinons les faces correspondantes d'un stratifié de cuivre défectueux

Comme prévu, du cuivre a été détecté des deux côtés de l'interface défaillante. Des quantités importantes de Ni °, Ni3+, Mo °, Mo4+, Mo6+ et PO43- ont été détectés des deux côtés de l'interface défaillante par XPS. Le carbone a également été détecté, mais provenait probablement de l'adsorption d'espèces organiques lors de l'exposition à l'air avant l'analyse.

Pour sonder l'épaisseur des couches contenant Ni, Mo et P, les surfaces exposées ont été profilées en profondeur à l'aide d'un faisceau d'ions argon. Les profils résultants révèlent une couche de phosphate grossièrement épaisse de 10Å des deux côtés de l'interface défaillante. La concentration en P est relativement faible (2.5%); cependant, il a été déterminé d'être présent en tant que PO43-, ce qui signifie que la quantité totale de phosphate à l'interface est> 5X la concentration de P. Le cation associé au phosphate était probablement Cu, Mo ou peut-être H (l'hydrogène n'est pas détecté par XPS). Sous la couche de phosphate du côté porteur se trouvait un Ni de ~ 100 Â d'épaisseur2Couche de Mo Une petite quantité de Ni a été détectée à la surface de la feuille d’appariement.

XPS a été utilisé pour déterminer que échec adhésif eu lieu à un Ni2L’interface Mo-Cu résulte d’une concentration élevée en phosphate (voir le schéma ci-dessous).

Tableau 1 Concentration des éléments détectés sur les surfaces défaillantes (en% atomique)

Tableau Concentration en éléments 1 des éléments détectés sur des surfaces défaillantes (en% atomique)

Schéma de la structure du stratifié et de l'emplacement de la défaillance sur la base de données XPS

Schéma de la structure du stratifié et de l'emplacement de la défaillance sur la base de données XPS

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