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应用案例 | 电子元件样品的切割

时间：2024-04-30 阅读：127

介绍

为达到质量控制或失效分析目的对电子元件进行切割是具有挑战性的，因为必须确保不受制备引起的假象影响，显示出样品真实的结构。

不恰当的切割方式对样品有高度破坏性，可能会导致假象，很容易被误解为生产缺陷。为了避免这种情况，需要在远离感兴趣区域（ROI）的地方进行切割，并且需要长时间的研磨和抛光阶段来恢复切割造成的损伤。

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背景

四种最常见的传统切割方法是冲床、铣刀切割、锯切和精密切割；每种方法都有其优缺点。

冲床切割速度快，缺点是设备尺寸较大，而且会对多层板造成明显的形变。

铣刀切割和锯切可以切割各种尺寸的零件，但会导致发热，对密集的板子产生强烈的作用，并对多层板造成剪切应变。

精密切割可以显著减少损坏，但会受到电路板尺寸的限制，而且与前面几种方法相比，切割速率明显变慢。

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解决方案

先进的精密切割机现在可以快速切割较大的安装或未安装元件的集成电路板。

容量增大的切割室，可移动的X、Y和Z轴以及更高的扭矩电机，使得处理样品的灵活性更高。

IsoMet High Speed Pro 有一个大的切割室，可移动的三轴，激光对准以视觉确认切割位置，2千瓦的电机功率和便捷的方法存储。

图1：对于批量件的切割，通过保存方法从主屏幕加载预编程参数，提高一致性。

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案例

为确定不同的切片方法所引起的损伤，对一块12层的MIL-SPEC未填充板进行了横切。

每件样品都被浇铸在EpoKwick FC中，以确保在制备过程中保持优异的保边性（图2）。

图2：EpoKwick FC环氧树脂具有出色的保边性、低收缩性和低粘度。这确保了在研磨和抛光步骤中不会出现由于样品制备而导致的电路板分层。

样品的制备采用了下页所示的通用电子元件的标准SumMet方法：

样品在垂直于剖面的方向上进行研磨和抛光，这样就可以很容易地检查每一种切割方法留下的表面，以及引起的次表面损伤。

对样品进行了拍照和测量，以显示切割所引起的损伤。(图3-图6)

图3

锯切割造成的损坏

注意到板子在垂直于层的方向开裂，从切割的边缘延伸~1500微米（1.5毫米）存在分层现象；在距前缘2500微米（2.5毫米）处有玻璃纤维碎裂。

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图4

冲床切割造成的损害

注意最后几层电路板的分层现象，从切割的边缘延伸到~1200微米（1.2毫米）存在变形；在距前缘1600微米(1.6毫米)处有玻璃纤维碎裂。

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图5

铣刀切割造成的损害

注意铜层的变形和最后两层的轻微分层，从切割边缘延伸到约400微米（0.4毫米）存在玻璃纤维崩裂现象。

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图6

用 IsoMet HS Pro 配 IsoMet 15HC 刀片切割造成的损坏

注意各个铜层都是平行的，对玻璃纤维的损害很小；从切割的边缘延伸~20微米（0.02毫米）存在损伤。

结论

切割方法会对板材材料造成损伤，需要后续的研磨和抛光步骤来去除。

根据不同的切割方式，样品损伤可能超过2.5毫米，需要操作者深度磨抛，以确保显露材料原本的微观组织结构。以这种方式切割可能会导致样品变得不均匀，或者如果取样离观察位置太近，易造成无效取样。

使用精密切割机，如 IsoMet High Speed Pro，可以确保他们接近观察区域且不易引起损害。