Průřez (elektronika) - Cross section (electronics)

v elektronika, a průřez, průřeznebo mikroskop, je připravený elektronický vzorek, který umožňuje analýzu v rovině, která prořízne vzorek. Jedná se o destruktivní techniku, která vyžaduje, aby byla část vzorku odříznuta nebo vybroušena, aby byla vystavena vnitřní rovina pro analýzu. Běžně se připravují na výzkum, výrobu zajištění kvality, shoda dodavatele a analýza poruch.[1][2] Desky s plošnými spoji (PWB) a elektronické součástky a jejich pájené spoje jsou běžné průřezové vzorky. Zajímavé prvky, které mají být analyzovány v průřezu, mohou být kovové a dielektrické vrstvy v nanometrickém měřítku polovodiče[3] až makroskopické funkce, jako je množství pájky, která se naplnila do velkého průměru 0,185 palce (3,18 mm) pokovené průchozím otvorem.

Příprava

Průřezy lze připravit několika metodami, které se obvykle volí na základě měřítka sledovaného prvku, protože tato technika ovlivňuje hladkost konečného lesku. Hladší leštění umožňuje analýzu menších funkcí, ale může také trvat déle nebo může být nákladnější připravit. Průřez tvrdými materiály, jako jsou oxid hlinitý může vyžadovat jinou techniku ​​než měkký materiál zlato nebo měkký plast.

Mechanické broušení a leštění

Mechanické broušení a leštění je běžnou metodou přípravy k analýze vlastností řádově od 1 do 10 s mikronů[4] na makroskopické rysy. Vzorky mohou být nejprve rozřezány na velikost, například kolem a přes v PWB nebo kolem a keramický kondenzátor pájené na PWB. Vzorky mohou být připraveny zapouzdřením do tuhého materiálu, jako je např epoxid aby byl vzorek během broušení neporušený a pomocí vakuového kroku vyplnil vzduchové mezery a vytvořil pevný vzorek bez dutin. Průřezy některých vzorků však lze připravit bez zapouzdření.

Zapouzdřené vzorky se nejprve připraví pomocí hrubého mlecího média k odstranění materiálu ze vzorku, dokud se nedosáhne zájmové roviny. Zařízení může pomoci automatizovat proces tím, že drží drtící a lešticí médium pevně a poté jej odstředí, aby na něj bylo možné přitlačit vzorek. Typická mlecí média jsou karbid křemíku a diamant které mohou být ve formě disků na jedno použití impregnovaných mlecím médiem nebo kaše aplikované na opakovaně použitelnou podložku. Postupně se používají jemnější média k dokončení broušení do zájmové roviny a leštění v zájmové rovině. Každá postupně menší zrnitost se používá k odstranění škrábanců a poškození způsobených předchozí zrnitostí.

Mechanické řezání nebo frézování

Některá zařízení umožňují přípravu průřezů přímým řezáním nebo frézováním.[5][6]

Další techniky

Zaostřený iontový paprsek, frézování iontovým paprskem a štěpení[3] jsou běžné techniky v průmyslu výroby polovodičů.

Desky s plošnými spoji

Výrobci substrátů používaných v elektronice připravují průřezy konečného produktu pro zajištění kvality.[7] V průřezu lze posoudit kvalitu vyvrtaných otvorů a měřit kvalitu a tloušťku pokovení v průchodech. Mohou být vidět mezery v podkladových materiálech, které ukazují kvalitu procesu laminování.

Elektronické komponenty

Pohled na vnitřní struktury elektronických součástek v průřezu může odhalit problémy s výrobou a kvalitou materiálu. V integrovaných obvodech může průřez odhalit matrici a její aktivní vrstvy, lopatku matrice a vzájemná propojení 1. úrovně (drátové vazby nebo pájecí hroty).

Pájené spoje

Průřezy pájených spojů součástí se běžně připravují k posouzení kvality a rozsahu metalurgického spojení. Tuto analýzu lze použít k určení jakýchkoli problémů během procesu pájení, které by mohly vést k únava pájky a selhání. Průřezy pájených spojů se také běžně připravují během analýzy poruch, aby se zjistily trhliny v pájce. Morfologie trhlin může vést k identifikaci typu napětí a nakonec hlavní příčiny selhání pájeného spoje.[8][9]

Techniky analýzy průřezů

Analýza leštěných průřezů může být provedena různými technikami. Fotografie se běžně pořizují pomocí optická mikroskopie a rastrovací elektronová mikroskopie. Chemickou analýzu lze provést pomocí energeticky disperzní rentgenová spektroskopie (EDS). Lze také provést testování tvrdosti.

Reference

  1. ^ Robertson, Christopher T (2004). Reference designéra desek plošných spojů: Základy. Prentice Hall Professional. str. 45. ISBN  9780130674814.
  2. ^ http://circuitsassembly.com/ca/magazine/26141-inspection-1607.html
  3. ^ A b http://electroiq.com/blog/2014/12/from-transistors-to-bumps-preparing-sem-cross-sections-by-combining-site-specific-cleaving-and-broad-ion-milling/
  4. ^ http://saturnelectronics.com/microsectioning/
  5. ^ http://www.alliedhightech.com/equipment/mechanical-milling
  6. ^ https://www.buehler.com/sectioning.php
  7. ^ http://www.circuitinsight.com/pdf/alternative_methods_cross_sectioning_smta.pdf
  8. ^ „Archivovaná kopie“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 29. 8. 2017. Citováno 2017-10-13.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
  9. ^ https://nepp.nasa.gov/docuploads/D084F3EB-BFA9-4733-8F535584A99095F9/Dernning_BGAInspection.pdf