In der Welt der Elektronikmontage ist die Verwendung von qualitativ hochwertigen Legierungen entscheidend für ein erfolgreiches Produkt und wird durch eine genaue und präzise Analyse des Materials überprüft. IPC J-STD-006C besagt, dass "der prozentuale Anteil jedes Elements in einer Legierung durch ein beliebiges analytisches Standardverfahren mit ausreichender Auflösung bestimmt werden soll". Als ich die Gemeinsame Industrienorm durchlas, fand ich diese Formulierung besonders vage, da sich viele der routinemäßigen Materialprüfungen auf eine bestimmte IPC-Methode beziehen. Die meisten Labors, die sich mit der Analyse hochreiner Metalle befassen, verwenden wahrscheinlich die ICP-OES-Methode oder die optische Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma. Wir hoffen, dass dieser Beitrag ein wenig Licht auf die Besonderheiten der ICP-OES sowie auf die für diese Technik erforderlichen Fachkenntnisse werfen wird.
Das Schöne an der ICP-OES ist die Fähigkeit, die Konzentration aller Metallanalyten mit hoher Empfindlichkeit gleichzeitig zu messen. Sobald die Probe in einem flüssigen Medium vorbereitet wurde, dauert die vollständige Analyse auf dem Gerät nur ein paar Minuten. Die Probenlösung wird in einen Zerstäuber gepumpt, wo sie in einen Nebel umgewandelt wird. Der Nebel wird in einen Quarzbrenner geleitet, wo er einem Plasma ausgesetzt wird. Das Plasma wird von der Spule eines Hochfrequenzgenerators erzeugt, der den Brenner umgibt und ein starkes elektromagnetisches Feld erzeugt. Dem Brenner wird ein Gas (fast immer Argon) zugeführt, das anschließend ionisiert wird, wodurch ein Hochtemperaturplasma entsteht (dies ist das "ICP" der ICP-OES). Wenn die Probe auf den Brenner trifft, werden die Atome durch das ionisierte Argon ionisiert. Den Atomen der einzelnen Elemente werden ständig Elektronen entzogen und wieder zugeführt, und bei diesem Prozess wird elektromagnetische Strahlung (oder einfacher gesagt: Licht) abgegeben. Die Wellenlängen dieser Strahlung sind ein qualitativer Indikator für bestimmte Elemente, und die Intensität der Strahlung für jede Wellenlänge entspricht der Konzentration des Elements. Das Licht gelangt in das Spektrometer (OES), wo es nach Wellenlängen getrennt und die Intensität von Detektoren gemessen wird. So entsteht ein Emissionsspektrum, das die Strahlungsintensität innerhalb eines Bereichs relevanter Wellenlängen darstellt. Die Intensität der Wellenlängen, die den interessierenden Elementen entsprechen, wird mit einer festgelegten Kalibrierungskurve verglichen und quantifiziert. Diese Kurve ist in der Regel eine lineare Regression, die durch Messung einer Reihe von Lösungen mit bekannten Konzentrationen der Analyten erstellt wird.
Analyse der Zusammensetzung von SAC305 mittels ICP-OES: Vollständiges Spektrum
Analyse der Zusammensetzung von SAC305 mittels ICP-OES: Isolierte Silber-Wellenlänge
In unserer Branche sind wir auf die genaue Zusammensetzung von Legierungen und die Konzentration von Verunreinigungen angewiesen. Die ICP-OES-Analyse kann ziemlich heikel sein, und die Untersuchung von Massenmetallen auf Metallanalyten birgt eine Reihe von Herausforderungen in sich. Ein effizientes Auflösen der Proben erfordert die richtige Wahl der Säuren und die Anwendung von Wärme. Zinn löst sich beispielsweise nicht allein mit Salpetersäure auf, aber bei Verwendung von Salzsäure besteht die Gefahr, dass Silber ausgefällt wird, so dass die Vorbereitung einer Probe von SAC305 einige zusätzliche Überlegungen erfordert. Wenn eine Vielzahl von Legierungen getestet werden soll, muss die Reihenfolge der Analysen nach einem bestimmten Schema erfolgen. Wenn eine Probe auf Verunreinigungen untersucht wird, ist die Konzentration der Elemente in der Probenlösung recht hoch. Einige Elemente lassen sich schwerer aus dem System ausspülen als andere. Wenn eine SAC305-Probe nach einer Zinn-Blei-Probe analysiert wird, besteht die Gefahr, dass die in der SAC305-Probe nachgewiesenen Bleikonzentrationen fälschlicherweise erhöht sind, was zu einem inakzeptablen falsch-positiven Ergebnis führt. Die Kenntnis der Reihenfolge der Legierungen und der Auswirkungen der einzelnen Elemente auf die Ergebnisse ermöglicht eine genaue und konsistente Quantifizierung der Verunreinigungen. Außerdem kann das Vorhandensein bestimmter Elemente die Messung eines anderen Elements stören. Ein Element hat in der Regel nur wenige Wellenlängen, die für die Analyse von Verunreinigungen empfindlich genug sind. Der Bericht für eine Probe kann für ein bestimmtes Element sehr unterschiedliche Ergebnisse bei verschiedenen Wellenlängen zeigen, und eine Wellenlänge, die für eine Legierungsmatrix funktioniert, kann für eine andere Matrix unbrauchbar sein. Beispielsweise können bei einer Probe SAC305 die Bleiergebnisse für zwei häufig verwendete Wellenlängen übereinstimmen, aber bei einer Probe Gold-Zinn stimmen die Bleiergebnisse für dieselben zwei Wellenlängen nicht überein, so dass nur ein Ergebnis korrekt ist. Es ist wichtig, die Auswirkungen der einzelnen Elemente auf ein Emissionsspektrum sowie die mathematischen Zusammenhänge hinter den einzelnen Ergebnissen in einem Bericht zu verstehen.
Ich habe nur an der Oberfläche der Feinheiten gekratzt, die mit der Analyse von Metallen mittels ICP-OES verbunden sind. Hier bei der Indium Corporation nutzt unser Qualitätsteam seinen reichen Erfahrungsschatz in der analytischen Chemie, um Qualitätsprodukte zu liefern, die die Bedürfnisse, Erwartungen und Anforderungen der Kunden erfüllen oder übertreffen. Einen Katalog der von der Indium Corporation angebotenen Lötlegierungen finden Sieunter . Klicken Sie hier, um den Solder Alloy Selector Guide zu besuchen.
