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應用案例 | 電子元件樣品的切割

時間：2024/4/30閱讀：325

介紹

為達到質量控制或失效分析目的對電子元件進行切割是具有挑戰性的，因為必須確保不受制備引起的假象影響，顯示出樣品真實的結構。

不恰當的切割方式對樣品有高度破壞性，可能會導致假象，很容易被誤解為生產缺陷。為了避免這種情況，需要在遠離感興趣區域（ROI）的地方進行切割，并且需要長時間的研磨和拋光階段來恢復切割造成的損傷。

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背景

四種最常見的傳統切割方法是沖床、銑刀切割、鋸切和精密切割；每種方法都有其優缺點。

沖床切割速度快，缺點是設備尺寸較大，而且會對多層板造成明顯的形變。

銑刀切割和鋸切可以切割各種尺寸的零件，但會導致發熱，對密集的板子產生強烈的作用，并對多層板造成剪切應變。

精密切割可以顯著減少損壞，但會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

先進的精密切割機現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，可移動的X、Y和Z軸以及更高的扭矩電機，使得處理樣品的靈活性更高。

IsoMet High Speed Pro 有一個大的切割室，可移動的三軸，激光對準以視覺確認切割位置，2千瓦的電機功率和便捷的方法存儲。

圖1：對于批量件的切割，通過保存方法從主屏幕加載預編程參數，提高一致性。

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案例

為確定不同的切片方法所引起的損傷，對一塊12層的MIL-SPEC未填充板進行了橫切。

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

圖2：EpoKwick FC環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出現由于樣品制備而導致的電路板分層。

樣品的制備采用了下頁所示的通用電子元件的標準SumMet方法：

樣品在垂直于剖面的方向上進行研磨和拋光，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。

對樣品進行了拍照和測量，以顯示切割所引起的損傷。(圖3-圖6)

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

注意各個銅層都是平行的，對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。

結論

切割方法會對板材材料造成損傷，需要后續的研磨和拋光步驟來去除。

根據不同的切割方式，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構。以這種方式切割可能會導致樣品變得不均勻，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，如 IsoMet High Speed Pro，可以確保他們接近觀察區域且不易引起損害。

應用案例 | 電子元件樣品的切割

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