Rasterelektronenmikroskop - interessante Objekte?

[Rem U. (rem_user)]

Hallo,

ich habe zur Zeit an meiner Hochschule die Möglichkeit mit einem 
Rasterelektronenmikroskop zu messen. Das Gerät steht die meiste Zeit nur 
ungenutzt rum.

Was würdet ihr damit untersuchen?

Wer schon immer mal was ganz bestimmtes unterm REM sehen wollte - hier 
ist die Chance.

Leitfähige Proben können direkt untersucht werden. Die Auflösung ist 5 
Nanometer.
Alle anderen Proben müssen erst getrocknet und bedampft werden.

[Uwe M. (horsti)]

Hallo

Mich würde die Kante einer Rissprobe aus Kohlenstofffaser interessieren.

Desweiteren giesse ich selber "hobbymäßig" Aluminium, dort würde mich 
die Struktur eines Schnittes interessiern, in wieweit sie den 
Lehrbüchern ähneln.

MfG Uwe

[Harald W. (wilhelms)]

Rem User schrieb:

> ich habe zur Zeit an meiner Hochschule die Möglichkeit mit einem
> Rasterelektronenmikroskop zu messen. Was würdet ihr damit untersuchen?

Da REMs eine grosse Tiefenschärfe bieten, sind alle Proben mit 
deutlichen
Strukturen sehr "ansehnlich". Man kann sich z.B. Fliegen ansehen.

> Leitfähige Proben können direkt untersucht werden. Die Auflösung ist 5
> Nanometer.

Das ist für ein REM eher schlecht. Hat es nur eine Wolframkathode?
Ürigens gibt es nur wenige Proben, die im nm-Bereich interessante
Strukturen haben.
Gruss
Harald

[Harald W. (wilhelms)]

uwe mü schrieb:

> Desweiteren giesse ich selber "hobbymäßig" Aluminium, dort würde mich
> die Struktur eines Schnittes interessiern, in wieweit sie den
> Lehrbüchern ähneln.

Da wäre m.E. eher die Betrachtung in einem guten optischen
Mikroskop sinnvoll.
Gruss
Harald

[Uwe R. (aisnmann)]

Rem User schrieb:
> Hallo,
>
> ich habe zur Zeit an meiner Hochschule die Möglichkeit mit einem
> Rasterelektronenmikroskop zu messen. Das Gerät steht die meiste Zeit nur
> ungenutzt rum.
>
> Was würdet ihr damit untersuchen?
>
> Wer schon immer mal was ganz bestimmtes unterm REM sehen wollte - hier
> ist die Chance.

Hmm, forengerecht finde ich es interessant mal 2 controller vergleichend 
zu untersuchen. Ich dachte an sowas mit gleichen Grundeigenschaften und 
verschiedener Pherepherie. Z.B. eine xmega* A4 HU (mehrere ADC-Kanäle) 
mit einem der besondere oder besonders viele Schnittstellen hat, z.B. 
wasweissich (halt mit gleichermassen 32k/2k/1k speicher). Vielleicht 
auch mal vergleichend mit irgendwas altem.

Klar kennt man den Aufbau (mehr oder weniger Grob), vielleicht trotzdem 
ganz anschaulich und vor allem Greifbar.
Oder vielleicht einen RFID-Chip. Bei verschiedenen Typen wird man 
bestimmt mitstreiter in ComputerClubs finden die sich dafür 
interessieren.

bye uwe

[Rem U. (rem_user)]

uwe mü schrieb:
> Mich würde die Kante einer Rissprobe aus Kohlenstofffaser interessieren.
>
> Desweiteren giesse ich selber "hobbymäßig" Aluminium, dort würde mich
> die Struktur eines Schnittes interessiern, in wieweit sie den
> Lehrbüchern ähneln.

Du kannst mir ja mal Proben im Briefumschlag zuschicken. Versprechen 
kann ich nichts, aber es hat bestimmt keiner was dagegen wenn ich das 
REM mal dafür verwende. Was erwartet man denn bei dem Aluminium? 
Lufteinschlüsse?

Harald Wilhelms schrieb:
> Man kann sich z.B. Fliegen ansehen.

Ja das sind so die Standardobjekte. Und Blütenpollen.

Harald Wilhelms schrieb:
>> Leitfähige Proben können direkt untersucht werden. Die Auflösung ist 5
>> Nanometer.
> Das ist für ein REM eher schlecht. Hat es nur eine Wolframkathode?

Das REM ist älter und mit Wolframkathode. Welche Auflösung würdest du 
als gut bezeichnen? 1 nm?

Uwe R. schrieb:
> Hmm, forengerecht finde ich es interessant mal 2 controller vergleichend
> zu untersuchen.

Wär sicher interessant, aber wie bekommt man die Chips geöffnet ohne 
gleich Flusssäure zu benutzen?

[Ben _. (burning_silicon)]

Wenn ich schreibe wofür ich es gerne mal nutzen würde mache ich mich bei 
einigen Benutzern hier im Forum schwer unbeliebt. Also falls das 
überhaupt noch geht ... **kicher** Aber wenn ich recht überlege... 5nm - 
das ist sicher noch lange nicht ausreichend für den erdachten Versuch.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Rem User schrieb:
> aber wie bekommt man die Chips geöffnet ohne
> gleich Flusssäure zu benutzen?

HF willste nicht haben, nicht wegen der Säure selbst, aber du
willst ja auch was von den Chips übrig behalten.  HF ätzt SiO2.

Heiße Schwefel-/Salpetersäure benutzt man wohl für die Vergussmasse,
die lässt den Chip in Ruhe.

Habe als Student auch viel unterm REM fotografiert, allerdings waren
die Strukturen eher grob.  Sah trotzdem beeindruckend aus. ;-)

Vor einiger Zeit hat mal jemand ein REM auf ibäh versteigert.  Viel
gekostet hat es nicht, aber wer hat schon den passenden Keller für
sowas? :)  (War natürlich nur für Selbstabholer.)

[Purzel H. (hacky)]

Wir reden von einem Scanning Elektronen Mikroskop ? Dann kann man die 
Aufloesung einstellen. Und den Ausschnitt genauso. Ich wuerd die 
Aufloesung auf irgendwas unterhalb der sichtbaren Lichtwellenlaenge 
einstellen, zB 100nm.

Das andere ist ein TEM, ein Transmissions Elektronen Mikroskop. Damit 
kann man Kristallstrukturen anschauen. Wobei man aber nur das 
Beugungsbild sieht. DH es sit fuer Nichtfachleute eher unspektakulaer.

[Ich b. (ein_troll)]

Schau mal irgendeinen modernen CPU an. P4Prescott oder einen gegrillten 
i irgendwas. mich würde mal interessieren, ob wie gross die Transitoren 
sind und ob man diese überhapt noch mit einem SEM richtig sehen kann.

 Man müsste den Die runterlöten und dann bis auf den Transistorlayer 
runterschleifen. Soweit ich weiss, sind die Transistoren ganz tief 
unten, also nahe beim Si, die Leiterbahnen sind darauf aufgebaut und die 
Strukturgrösse nimmt in Richtung Kontaktierungsfläche zu.

Als ich zuletzt mit einem SEM zu tun hatte, hatten man grosse 
Schwierigkeiten, im Bereich unter 100nm zwischen Si(PolySi im Chip) und 
SiO2 (Isolator) zu unterscheiden. War allerdings kein elektronisches 
Bauteil

[Harald W. (wilhelms)]

Rem User schrieb:

> Das REM ist älter und mit Wolframkathode. Welche Auflösung würdest du
> als gut bezeichnen? 1 nm?

Ja, man braucht aber spezielle Proben (Gold auf Kohlenstoff), um das
überhaupt nachmessen zu können.

> Wär sicher interessant, aber wie bekommt man die Chips geöffnet ohne
> gleich Flusssäure zu benutzen?

Das sehe ich auch als Problem. Da ausserdem alle modernen Chips
mit einer Quarzglasschicht abgedeckt sind, sieht man sowieso
nicht viel. Flusssäure wäre zum Öffnen der Gehäuse übrigens nicht
geeignet, da sie den Chip selbst angreift.
Gruss
Harald

[Uwe R. (aisnmann)]

Harald Wilhelms schrieb:
> Rem User schrieb:

>> Wär sicher interessant, aber wie bekommt man die Chips geöffnet ohne
>> gleich Flusssäure zu benutzen?
>
> Das sehe ich auch als Problem. Da ausserdem alle modernen Chips
> mit einer Quarzglasschicht abgedeckt sind, sieht man sowieso
> nicht viel.

Hmm, das ist schade. Andererseits, ich dachte ohnehin nicht so sehr 
daran den internen schaltplan nachzuvollziehen, da er eh über mehrere 
schichten verläuft, sondern so eben verschiedene Funtkionseinheiten 
bildlich vor dem Auge zu haben. Wie ein Blockschaltbild quasi.


bye uwe

[Harald W. (wilhelms)]

Uwe R. schrieb:

> Hmm, das ist schade. Andererseits, ich dachte ohnehin nicht so sehr
> daran den internen schaltplan nachzuvollziehen, da er eh über mehrere
> schichten verläuft, sondern so eben verschiedene Funtkionseinheiten
> bildlich vor dem Auge zu haben. Wie ein Blockschaltbild quasi.

Ich habe sowas mit Chips gemacht. Es handelte sich dabei aber um
ICs aus den 70er-Jahren. Weil die Passivierschicht durchsichtig
ist, konnte man da schön einzelne Transistoren sehen. Spätere
Generationen haben aber derart kleine Strukturen, das man da nicht
viel sieht. Die Chips habe ich mir übrigens aus einer Chipfabrik
geholt, die es in unserer Stadt gab. So brauchte ich kein Gehäuse
entfernen.
Gruss
Harald

[Oliver S. (phetty)]

Google mal nach Kolophonium-Kombüse. Da kann man Chipgehäuse loswerden 
und Flußsäure zu bemühen.

[Martin M. (martin9)]

Versuche den Spitzenradius einer Rasierklinge zu bestimmen. Noch besser: 
Vergleich stumpfe/scharfe Klinge. Ein normales Messer wäre auch 
interessant, passt aber wohl nicht ins Mikroskop.

[Franzl F. (Firma: Elektroniker) (franzl-f)]

Nim nen ollen 80486 oder nen Pentium I im Keramikgehäuse und Löten den 
Metalldeckel runter dann kommt nan gut an den Chip ran oder schlag bei 
einem EPROM das fenster ein. Bei denen kommt mann halt ohne gro?em 
aufwand halt leicht an den Chip dran. Aber bitte erschalge keine ICs im 
Weißen-Kramikgehäuse davon gibt es schon fast keine mehr.

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Sind die alle den Goldsuchern zum Opfer gefallen? Ich habe noch ne ganze 
Menge davon. Leider nur ausgelötete, aber immerhin. Ich finde die auch 
schön :-)

[Rem U. (rem_user)]

Franzl F. schrieb:
> Nim nen ollen 80486 oder nen Pentium I im Keramikgehäuse und Löten den
> Metalldeckel runter

Gute Idee. Habe hier noch 3 Stück 486er und nen Pentium 1. Siehe Fotos. 
Der Pentium ist wohl spätestens jetzt hinüber weil ich beim Auflöten 
ungeduldig war und mit dem verzinnten Deckel auf den Die gekommen bin. 
Oder ist da noch die oben genannte Passivierungs-Glasschicht drauf? Die 
würde das Mikroskopieren mitm REM hindern.

Der Die scheint jeweils in das Chipgehäuse geklebt zu sein. Wär schön 
wenn man den da irgendwie rausholen könnte.

Strukturgrößen laut Wikipedia:
486er: 600-1000 nm
Pentium 1: 250-800 nm

Oliver Stellebaum schrieb:
> Google mal nach Kolophonium-Kombüse. Da kann man Chipgehäuse loswerden

Hier steht mehr dazu:
https://berlin.ccc.de/wiki/Experiment:_IC-Entkapselung_mit_Kolophonium
ist mir jetzt aber im Moment zu viel Aufwand.

[Franzl F. (Firma: Elektroniker) (franzl-f)]

Rem User schrieb:
> Der Pentium ist wohl spätestens jetzt hinüber

Wäre wahrscheinlich unter dem REM sowiso an ESD gestorben. ;)

Rem User schrieb:
> Der Die scheint jeweils in das Chipgehäuse geklebt zu sein. Wär schön
> wenn man den da irgendwie rausholen könnte.

Wird schwierig ohne ihn in Brösel zu verwandeln. Hat der 486 nicht platz 
im REM?

[Ich b. (ein_troll)]

Ich würde mal vermuten, dass die Si-Dies entweder geklebt oder gelötet 
sind, die Vergoldung des Grundmaterials lässt eher auf 2. schliessen. 
Kannst eventuell mal einen von denen auf eine Herdplatte legen und 
versuchen, ob sich der Die nach Erwärmung bewegen lässt. Ausser 
eventuell Polyimid kenne ich keinen Kleber der oberhalb 300°C noch 
sonderlich viel hält, bzw sich nicht zersetzt.

Zum anschauen würde ich den Chip in Epoxy einbetten (Chip mit 
interessanten Seite nach unten in Epoxy eingiessen) und anschliessend 
Layer für Layer runterpollieren, die Glaspassivierungsschicht als 
erstes. Ich hatte damals grosse runde Pollierscheiben, auf welchen ein 
Teller mit feinen Textilfasern befestigt war. Dort konnte man dann 
diverse Diamantpolituren mit 10um-50nm Korngrösse aufsprühen. Mit einem 
Stück Lein-gewebe auf einen Glasplatte funktioniert es ebenfalls.
Pollierpasten gibts bei Ebay:
http://www.ebay.com/itm/12-pieces-of-5-gram-Diamond-polish-polishing-lapping-paste-syringes-compound-/130816495997?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item1e7545517d

Mit der Methode könntest du dann im Prinzip den ganzen Chip Layer by 
Layer anschauen. Wenn's einem langweilig ist könnte man mit dem Rechner 
die Bilder dann zusammenpuzzeln, Netzlisten erstellen, die Transistoren 
mittels Bilderkennung in die Netzlisten einbinden und schlussendlich den 
kompletten CPU reverse engineeren. Wäre ein lustiges Projekt.

[Rem U. (rem_user)]

Die Kerne sind tatsächlich eingelötet. Mit sehr viel Hitze (Herdplatte 
von unten und Heißluft von oben) habe ich den Kern des 486ers entnehmen 
können. Das größte Problem dabei war, die Adhäsionskraft des flüssigen 
Lötzinns zu überwinden ohne den Kern zu zerstören. Es sind dabei ein 
paar Ecken abgesplittert. Die Bonddrähte habe ich mit einem Skalpell 
abgeschnitten (es fühlte sich mehr wie "abwischen" an).

Mit dem REM erhält man auf Anhieb schöne Bilder. Die Strukturen sind 
relativ groß. Auf der obersten Schicht sind anscheinend nur 
Verbindungsbahnen vorhanden. Man kann mit dem REM durch die oberste 
Schicht durchgucken auf die darunterliegende Schicht. Ansonsten sieht 
man noch Staub und anderes Zeugs was da offensichtlich nicht hingehört.

Ich bin schrieb:
> Zum anschauen würde ich den Chip in Epoxy einbetten (Chip mit
> interessanten Seite nach unten in Epoxy eingiessen) und anschliessend
> Layer für Layer runterpollieren

Ja so müsste man das wohl machen. Dafür bin ich aber zugegebenermaßen zu 
ungeduldig :)

Was man auch noch bräuchte wäre ein automatischer Probentisch und eine 
Software die aus Einzelbildern das große Ganze zusammensetzt.

[Barney G. (fuzzel)]

Lock Bits hacken faellt mir da spontan ein.

[Uwe R. (aisnmann)]

Hmm, schön, sieht ja ziemlich technisch aus. Schade das man halt nix 
damit anfangen kann ;o))
Ich hatte gehofft dasm man vielleicht sowas wie ein Osterei findet, Nen 
Bildchen oder ne Schrift, irgendwo wo Platz ist. Aber würde man sowas 
überall finden, wäre es ja kein Osterei ;o))

bye uwe

[Ich b. (ein_troll)]

Schöne Bilder. Interessant dass man durch den ersten Layer durchschauen 
kann. Beim AVR, den ich damals unterm REM hatte, ging das nicht, wird 
wohl damit zusammenhängen, dass ich ihn mit Gold bedampft hatte und 
dadurch die Elektronen weniger tief eindringen können.

Anhand der aufgeladenen Staubkörnchen vermute ich mal dass du ihn nicht 
mit Kohlenstoff/Gold bedampft/besputtert hast. Bild 486-9: Eventuell 
irgendwelche Testpads, wobei die Struktur schon etwas seltsam ist. Die 
I/O-Buffertransistoren sitzen wie man im Bild 3 sehen kann, direkt unter 
den Bonding-Pads.

Pollier den CPU eventuell mal um einige Lagen runter, dann können wir 
Logic-Gate rätseln.

[Harald W. (wilhelms)]

Uwe R. schrieb:

> Ich hatte gehofft dasm man vielleicht sowas wie ein Osterei findet, Nen
> Bildchen oder ne Schrift,

Es gibt im Gutenbergmuseum einen Druckstock vom "kleinsten Buch der
Welt" zu kaufen. Davon haben wir bei meinem AG verschiedene Bilder
gemacht. Dabei wirkte sich die grosse Tiefenschärfe einen REMs auch
bei kleinen Vergrößerungen positiv aus. Als einfaches Objekt sah
übrigens auch Zeitungspüapieer ganz interessant aus.
Gruss
Harald
PS: Sichwort Osterei: Wie wärs mit einer Eierschale?

[Rem U. (rem_user)]

So, es gibt wieder neue Bilder. Diesmal zusätzlich mit 
lichtmikroskopischen Vergleichsaufnahmen. Die Strukturgröße bei dem 
486er lässt das noch zu. Auf der linken Seite der angehängten Bilder ist 
die lichtmikroskopische Aufnahme und auf der rechten Seite die 
REM-Aufnahme.

Um die Transistoren sichtbar zu machen, habe ich die Oberfläche 
angeschliffen.

Ich besitze grobes Schleifpapier (unbekannte Korngröße), feines 
Schleifpapier (18um Korngröße) und Polierpapier (0,3um Korngröße). Die 
beiden letztgenannten jeweils mit Schleifkörnern aus Aluminiumoxid. Mit 
diesen konnte ich keine nennenswerte Schichtdicke abtragen, deswegen 
habe ich damit nur poliert.

Das Schleifergebnis ist nicht so der Hammer, aber die Strukturen der 
untersten Schichten sind zu erkennen.

Es handelt sich bei den Bildern "geschliffene Ecke 1-5" vermutlich um 
Speicherzellen.
Seht ihr das auch so?

Kann jemand die Transistoren lokalisieren? Dazu fehlen mir die 
Kenntnisse.

[Sven B. (scummos)]

Coole Bilder! Ich schau' mir auch gern noch mehr davon an. Danke für's 
Posten! ;)
Meinst du, man könnte Bilder von aufgesägten Dioden oder Transistoren 
machen?

[Rem U. (rem_user)]

Sven B. schrieb:
> Meinst du, man könnte Bilder von aufgesägten Dioden oder Transistoren
> machen?

Ja klar. Wenn du eine gute Säge hast, kannst du mir aufgesägte Teile 
zuschicken. Mit dem am REM angebrachten EDX-Detektor 
(Röntgenspektroskopie) kann man auch die Elemente im Material bestimmen. 
Bei obigem Prozessor gab es zwei große Peaks bei Silizium und 
Alumninium. Die Bonddrähte sind aus Gold.

> Coole Bilder! Ich schau' mir auch gern noch mehr davon an. Danke für's
> Posten! ;)

Gerne :)
Vielleicht kann mir jemand helfen, in den Bildern Transistoren oder gar 
Logikgatter/Speicherzellen zu finden. Ich muss kommende Woche einen 
15min Vortrag über das "Projekt" halten, und da wäre es cool wenn ich da 
was zu sagen könnte. Speziell in Bild "geschliffene_Ecke_4.jpg" sollte 
was zu erkennen sein denke ich.

[Peter _. (peterman)]

> Vielleicht kann mir jemand helfen, in den Bildern Transistoren oder gar
> Logikgatter/Speicherzellen zu finden. Ich muss kommende Woche einen
> 15min Vortrag über das "Projekt" halten, und da wäre es cool wenn ich da
> was zu sagen könnte. Speziell in Bild "geschliffene_Ecke_4.jpg" sollte
> was zu erkennen sein denke ich.

Na du brauchst ja einfach mal nach "transistor layout" zu googln, dann 
auf Bilder...

Transistorgrößen kannst du evtl.an der Bruchkante messen. (schnittbild)

Mich würde mal ein Düsenbild von nem Tintenstrahler interessieren.

Peter

[Peter _. (peterman)]

Hi,
hab grade noch was gefunden:
http://www.chipworks.com/en/newsroom/silicon-art-library/silicon-art-gallery-1

Die analysieren alle verfügbaren Chips.

Peter

[Ben _. (burning_silicon)]

Mich würde der aktive Teil des Gehirns eines BWLers interessieren. Aber 
der ist wahrscheinlich für das beste REM zu klein.

;)

[Barney G. (fuzzel)]

....sagte der Hauptschueler ohne Abschluss.

[Ben _. (burning_silicon)]

Tja und selbst damit ist man für BWL schon weit überqualifiziert.