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Research Microscopy Solutions
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Des défauts enfouis à la cause racine :

Accélérez l’analyse de défaillances avec ZEISS

Du packaging avancé aux batteries Li-ion, l’analyse de défaillances exige aujourd’hui une lecture multi-échelle capable de relier géométrie 3D, interfaces, microstructure et chimie locale. ZEISS combine imagerie non destructive 3D, microscopie électronique, optique, logiciels avancés et workflows corrélatifs pour transformer un défaut invisible en décision exploitable.

Solutions de microscopies pour les géosciences
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Pourquoi l’analyse de défaillances est devenue multi-technologies

Dans les architectures industrielles modernes, les défauts critiques ne sont plus uniquement visibles en surface. Ils se cachent dans des empilements 3D, se propagent depuis une interface, modifient localement la chimie ou n’apparaissent qu’après usage.

Exemples de contextes industriels concernés

  • #1

    Semi-conducteurs

    Défauts enfouis dans les dispositifs semi-conducteurs à large bande

    L’analyse des semi-conducteurs est devenue un véritable défi, par des défauts souvent localisés à des interfaces critiques ou dans des architectures complexes. Leur caractérisation nécessite des solutions capables de relier l’observation non destructive, la coupe ciblée, l’analyse élémentaire et l’imagerie haute résolution.

    Exemples de défauts à caractériser :

    ■  Défauts cristallins dans le SiC ou le GaN
    ■  Défauts de métallisation et d’interconnexion
    ■  Défauts d’interface
    ■  Variations de dopage
    ■  Défauts MEMS 

    Solutions technologiques

    • Microscopie XRM 3D non destructive : localisez un défaut enfoui sans détruire l’échantillon, pour inspection du système complet jusqu’aux interconnexions avant analyse ciblée.
    • Technologie FIB-SEM : réalisez une coupe ciblée ou une lamelle pour analyser finement interfaces, dopages, précipités ou défauts de métallisation.
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  • #2

    Packaging électroniques avancés

    Inspection des défauts internes dans les assemblages électroniques

    Dans les composants électroniques avancés, de nombreux défauts critiques restent invisibles en surface, tout en impactant fortement la fiabilité et les performances.
    La microscopie X non destructive permet de localiser et caractériser en 3D ces défauts internes sans endommager l’échantillon.

    Exemples de défauts à caractériser :

    ■  Voids dans les joints de brasure
    ■  Défauts dans les piliers cuivre ou micro-bumps
    ■  Décollements ou délaminations
    ■  Fissures internes
    ■  Défauts de remplissage
    ■  Anomalies d'assemblage

    Solutions technologiques

    • Tomographie : observez les défauts critiques à l'intérieur des packages électroniques, sans compromettre l'échantillon.
    • Modules de reconstruction IA : accélérez les acquisitions et améliorez la qualité des images, pour identifier rapidement les structures enfouies et les défauts subtils.
    • Microscopie XRM 3D non destructive : pour les investigations exigeantes demandant une résolution élevée ou des échantillons volumineux.
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  • #3

    Métallurgie et pièces industrielles

    Comprendre l’origine du défaut, sécuriser la performance

    Dans les métaux, des défauts comme les fissures, porosités ou corrosion peuvent provoquer des défaillances en production ou en service.
    L’analyse de défaillance par microscopie permet d’identifier la cause racine en reliant l’observation des défauts à l’étude fine de la microstructure, pour fiabiliser les procédés.

    Exemples de défauts à caractériser :

    ■  Fissures de fabrication ou solidification
    ■  Porosités et cavités internes
    ■  Inclusions non métalliques 
    ■  Oxydation à haute température 
    ■  Rupture ductile 
    ■  Fatigue mécanique/thermique

    Solutions technologiques

    • Microscopie optique : pour une première lecture critique mettant en évidence les indices terrain qui orientent l’analyse de défaillance.
    • Systèmes FE-SEM avec EDS, WDS ou EBSD : reliez morphologie, composition et structure cristallographique pour identifier les modes de rupture.
    • Solutions logicielles : fluidifie le passage de la microscopie optique au SEM en relocalisant rapidement les défauts identifiés.
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  • #4

    Batteries lithium-ion

    Dégradation post-cyclage des cellules Li-ion

    Dans les cathodes et électrodes Li-ion, certaines anomalies sont invisibles en surface mais affectent directement performance, durée de vie et sécurité. Le défi est de localiser un défaut interne avant de l’analyser chimiquement à l’échelle micro/nano.

    Exemples de défauts à caractériser :

    ■  Fissure des particules actives de cathode
    ■  Expansion des électrodes 
    ■  Perte de contact électrique 
    ■  Modification du séparateur polymère 
    ■  Couches ou dépôts de surface sur l'anoce 

    Solutions Technologiques

    • Technologie FE-SEM : observez finement les dégradations morphologiques après cyclage. Couplée à l’EDX, elle aide à relier ces défauts à la composition des matériaux de cathode.
    • Rise Microscopy - Intégration SEM et Raman : complétez l'analyse SEM avec une lecture chimique et structurale des matériaux, pour une compréhension complète des mécanismes de vieillissement de la cellule.
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Solutions pour les semi-conducteurs

Solutions pour les packagings électroniques avancés

Solutions pour la métallurgie et pièces industrielles

Solutions pour les Batteries Lithium-ion

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FAQ

  • Une unique technique donne rarement toute l’information : la microscopie optique apporte le contexte, la microscopie électronique révèle les détails de surface et la chimie, le FIB-SEM ouvre l’accès aux zones ciblées, et la microscopie à rayons X donne une vision 3D non destructive.

    La combinaison des modalités accélère l’identification de la cause racine.

  • Les solutions ZEISS permettent de relier plusieurs niveaux d’information : structure interne, morphologie, composition chimique, cristallographie et contexte de fabrication.

  • Oui. Elle peut soutenir les workflows de contrôle qualité, d’assurance qualité, de qualification produit, d’analyse de retour client ou d’optimisation procédé.

  • ZEISS intègre nativement la conformité qualité :

    • Métadonnées automatiques : Chaque image/volume est horodaté, géoréférencé, avec des paramètres acquisition traçables
    • Formats ouverts : Export OME-ZARR, HDF5 pour archivage long terme (> 10 ans)
    • Intégration LIMS : API Python (pylibczi) connecte directement aux systèmes qualité (SAP, Teamcenter)
    • Rapports standardisés : Templates Atlas 5 conformes ISO 17025, IATF 16949, AS9100

     

  • L'analyse non-destructive (CT, ultrasons, thermographie) permet d'inspecter un composant sans le détruire, ce qui est idéal pour pièces de valeur ou nécessitant des tests post-analyse.

    L'analyse destructive (FIB cross-section, polissage, dissolution chimique) offre une résolution ultime et un accès à la composition locale, mais détruit l'échantillon.

    ZEISS propose une approche par un workflow corrélé commençant par la tomographie (3D global non-destructif) afin de cibler les zones critiques, puis les technologies FIB-SEM (destructif local haute résolution), optimisant temps et préservation d'échantillon. 

Sources et ressources complémentaires

Advanced Analysis for Complex New Materials and Structures Faster Time to Market with Accurate Failure Analysis
Carl Zeiss Microscopy GmbH
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Visualize and characterize embedded structures and defects : ZEISS Xradia Context microCT
Carl Zeiss Microscopy GmbH
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Microscopy in Metal Failure Investigations 
Dr. Roger BarnettCarl Zeiss Microscopy, Cambridge UK
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Integrated SEM and Raman Imaging of Lithium Ion Batteries
Stefanie Freitag, Dr. Christina Berger (Carl Zeiss Microscopy GmbH, Germany), Christian Weisenberger, Andreas Kopp, Dr. Timo Bernthaler (Institut für Materialforschung, Hochschule Aalen, Germany), Dr. Ute Schmidt, Dr. Philippe Ayasse (Witec GmbH, Germany)
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