顯微課堂 | 電子器件橫截面分析

2025-03-20 17:15:12 61閱讀次數

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電子器件橫截面分析

電子器件橫截面分析可用于檢查印刷電路板（PCB）、組件（PCBA）和集成電路（IC）等電子元件的內部微觀結構。這些元件通常由不透明的材料制成。為進行橫截面分析，需制作元件的橫截面并使用光學和電子顯微鏡以及光譜技術對其進行分析，以揭示紋理、物相、分層、界面、裂紋、空隙、缺陷等的結構和成分。橫截面分析可用于PCB、PCBA、IC和其他電子元件的質量控制（QC）、故障分析（FA）和研發（R&D）。

什么是制造業中的橫截面？

金屬合金、陶瓷、印刷電路板（PCB）或組件（PCBA）或集成電路（IC）等材料的橫截面切片，將在材料體上以特定方向切片，以暴露其主體。從而可以觀察其內部微觀結構。對于PCB和IC，橫截面切片對于進行質量控制和故障分析大有助益。

什么是材料或產品的橫截面？

截面是諸如金屬、陶瓷、聚合物、復合材料、礦物、電路板或集成電路等材料或產品的切片，可以通過其檢查內部結構。對材料或產品的樣品沿特定方向軸進行切割、打磨，然后拋光，以形成光滑、平整的表面。通常使用光學或電子顯微鏡或光譜技術進行分析。

橫截面切片的目的是什么？

橫截面切片對于進行質量控制和故障分析大有助益。它可用于評估印刷電路板（PCB）和組件（PCBA）、集成電路（IC）等電子元件、基材材料和材料層、互連裝置、絲焊、焊接點和封裝材料的結構完整性。橫截面分析有助于識別可能導致元件故障的缺陷。

PCB/PCBA橫截面的制備

PCB/PCBA橫截面的制備包括多個步驟：

從選定區域切割出一片印刷電路板（PCB）或組件（PCBA）的切片。

對橫截面進行清潔、安裝、打磨、拋光、離子銑削，有時還需蝕刻，以呈現PCB/PCBA的內部微觀結構和各層狀況。

從而打造出光滑平整的表面，可以輕松使用光學顯微鏡（OM）或電子顯微鏡（EM）進行觀察。借助OM或EM進行檢查可以評估微觀結構和各層狀況。

使用 EM TXP 系統制備的印刷電路板橫截面，顯示有焊接引腳的區域。

IC橫截面的制備

制備集成電路（IC）的橫截面需要：

選擇并切割出待分析的特定區域

去除封裝材料

將IC樣品包埋在環氧樹脂中

通過鋸切或離子束銑削切出薄片，以呈現IC內部結構

打磨和拋光以獲得光滑表面

為呈現特定IC結構，可能會使用選擇性蝕刻

使用光學和電子顯微鏡和光譜技術（例如，配備LIBS的復合顯微鏡或配備EDS的SEM）使IC橫截面可視化并對其進行分析，以揭示微小細節和內部微觀結構。

[Translate to chinese:] Cross section of a chip capacitor on a package substrate, where single layers of Cu and Ni are clearly visible, prepared with a Leica ion-beam milling system.