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應(yīng)用案例 | 電子元件樣品的切割

來源:廣州領(lǐng)拓儀器科技有限公司   2024年04月30日 09:57  

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電子元件樣品的切割

標(biāo)樂先進(jìn)的制樣技術(shù)


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介紹



為達(dá)到質(zhì)量控制或失效分析目的對(duì)電子元件進(jìn)行切割是具有挑戰(zhàn)性的,因?yàn)楸仨毚_保不受制備引起的假象影響,顯示出樣品真實(shí)的結(jié)構(gòu)。
不恰當(dāng)?shù)那懈罘绞綄?duì)樣品有高度破壞性,可能會(huì)導(dǎo)致假象,很容易被誤解為生產(chǎn)缺陷。為了避免這種情況,需要在遠(yuǎn)離感興趣區(qū)域(ROI)的地方進(jìn)行切割,并且需要長(zhǎng)時(shí)間的研磨和拋光階段來恢復(fù)切割造成的損傷。




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背景



四種最常見的傳統(tǒng)切割方法是沖床、銑刀切割、鋸切和精密切割;每種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)。
沖床切割速度快,缺點(diǎn)是設(shè)備尺寸較大,而且會(huì)對(duì)多層板造成明顯的形變。

切割鋸切可以切割各種尺寸的零件,但會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱,對(duì)密集的板子產(chǎn)生強(qiáng)烈的作用,并對(duì)多層板造成剪切應(yīng)變。

精密切割可以顯著減少損壞,但會(huì)受到電路板尺寸的限制,而且與前面幾種方法相比,切割速率明顯變慢。




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解決方案



先進(jìn)的精密切割機(jī)現(xiàn)在可以快速切割較大的安裝或未安裝元件的集成電路板。

容量增大的切割室,可移動(dòng)的X、Y和Z軸以及更高的扭矩電機(jī),使得處理樣品的靈活性更高。
IsoMet High Speed Pro 有一個(gè)大的切割室,可移動(dòng)的三軸,激光對(duì)準(zhǔn)以視覺確認(rèn)切割位置,2千瓦的電機(jī)功率和便捷的方法存儲(chǔ)。

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圖1:對(duì)于批量件的切割,通過保存方法從主屏幕加載預(yù)編程參數(shù),提高一致性。





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為確定不同的切片方法所引起的損傷,對(duì)一塊12層的MIL-SPEC未填充板進(jìn)行了橫切。

每件樣品都被澆鑄在EpoKwick FC中,以確保在制備過程中保持優(yōu)異的保邊性(圖2)。

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圖2:EpoKwick FC環(huán)氧樹脂具有出色的保邊性、低收縮性和低粘度。這確保了在研磨和拋光步驟中不會(huì)出現(xiàn)由于樣品制備而導(dǎo)致的電路板分層。


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樣品的制備采用了下頁所示的通用電子元件的標(biāo)準(zhǔn)SumMet方法:
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樣品在垂直于剖面的方向上進(jìn)行研磨和拋光,這樣就可以很容易地檢查每一種切割方法留下的表面,以及引起的次表面損傷。


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對(duì)樣品進(jìn)行了拍照和測(cè)量,以顯示切割所引起的損傷。(圖3-圖6)


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圖3

鋸切割造成的損壞

注意到板子在垂直于層的方向開裂,從切割的邊緣延伸~1500微米(1.5毫米)存在分層現(xiàn)象;在距前緣2500微米(2.5毫米)處有玻璃纖維碎裂。




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圖4

沖床切割造成的損害

注意最后幾層電路板的分層現(xiàn)象,從切割的邊緣延伸到~1200微米(1.2毫米)存在變形;在距前緣1600微米(1.6毫米)處有玻璃纖維碎裂。




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圖5

銑刀切割造成的損害

注意銅層的變形和最后兩層的輕微分層,從切割邊緣延伸到約400微米(0.4毫米)存在玻璃纖維崩裂現(xiàn)象。




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圖6

用 IsoMet HS Pro 配 IsoMet 15HC 刀片切割造成的損壞

注意各個(gè)銅層都是平行的,對(duì)玻璃纖維的損害很小;從切割的邊緣延伸~20微米(0.02毫米)存在損傷。




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結(jié)論



切割方法會(huì)對(duì)板材材料造成損傷,需要后續(xù)的研磨和拋光步驟來去除。

根據(jù)不同的切割方式,樣品損傷可能超過2.5毫米,需要操作者深度磨拋,以確保顯露材料原本的微觀組織結(jié)構(gòu)。以這種方式切割可能會(huì)導(dǎo)致樣品變得不均勻,或者如果取樣離觀察位置太近,易造成無效取樣。

使用精密切割機(jī),如 IsoMet High Speed Pro,可以確保他們接近觀察區(qū)域且不易引起損害。


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