断面（エレクトロニクス）

電子工学において、断面、クロスセクション、またはマイクロセクションは、サンプルを切断する面で分析できるように準備された電子部品サンプルです。これは、サンプルの一部を切り取るか研磨して内部の面を露出させて分析する必要がある破壊的な手法です。これらは通常、研究、製造品質保証、サプライヤーの適合性、および故障解析のために準備されます。^{[1] [2]} プリント配線基板 (PWB)と電子部品、およびそれらのはんだ接合部は、一般的な断面サンプルです。断面で分析される対象の特徴は、半導体のナノメートル規模の金属および誘電体層^{[3]から、直径 0.125 インチ (3.18 mm) の大きなメッキ}スルーホールに充填されたはんだの量などのマクロ的な特徴までさまざまです。

断面は、通常、対象の特徴のスケールに基づいて選択されるいくつかの方法で作成できます。これは、技法が最終的な研磨の滑らかさに影響するためです。より滑らかな研磨では、より小さな特徴を分析できますが、作成に時間がかかったり、費用が高くなったりする場合があります。アルミナなどの硬い材料の断面作成には、金や柔らかいプラスチックなどの柔らかい材料とは異なる技法が必要になる場合があります。

機械的な研削と研磨は、1～10ミクロン程度の特徴^[4]からマクロ的な特徴までを分析するための一般的な準備方法です。サンプルは、最初に、たとえばPWBのビアの周囲や、PWBにはんだ付けされたセラミックコンデンサの周囲など、サイズに合わせて切り取られます。サンプルは、研削中にサンプルが損傷を受けないようにエポキシなどの硬い材料でカプセル化し、真空処理で空気の隙間を埋めて空隙のない固体サンプルを作成することで準備できます。ただし、一部のサンプルの断面はカプセル化せずに準備できます。

カプセル化されたサンプルは、粗い研削媒体を使用して、対象面に到達する直前までサンプルから材料を除去して準備されます。機器は、研削および研磨媒体をしっかりと保持し、サンプルを押し付けることができるように回転させることにより、プロセスを自動化するのに役立ちます。一般的な研削媒体はシリコンカーバイドとダイヤモンドで、研削媒体を含浸させた使い捨てディスクの形、または再利用可能なパッドに塗布されたスラリーの形をしています。対象面までの研削を完了し、対象面で研磨するために、順次細かい媒体が使用されます。順次細かい粒度は、前の粒度によって引き起こされた傷や損傷を除去するために使用されます。

いくつかの装置では、直接切断またはフライス加工によって断面を作製することができる。^{[5] [6] [7]}

集束イオンビーム、イオンビームミリング、および劈開^[3]は、半導体製造業界では一般的な技術です。

電子機器に使用される基板の製造業者は、品質保証のために最終製品の断面を準備します。^[8]断面では、ドリル穴の品質を評価し、ビアのメッキ品質と厚さを測定できます。基板材料の空隙が見られる場合があり、これは積層プロセスの品質を示しています。

電子部品の内部構造を断面で観察すると、製造や材料の品質に関する問題が明らかになります。集積回路では、断面からダイ、そのアクティブ層、ダイ パドル、および第 1 レベルの相互接続 (ワイヤ ボンドまたははんだバンプ) が明らかになります。

部品のはんだ接合部の断面は、冶金接合の品質と程度を評価するために一般的に作成されます。この分析は、はんだ疲労や故障につながる可能性のあるはんだ付けプロセス中のあらゆる問題を特定するのに役立ちます。はんだ接合部の断面は、はんだの亀裂を確認するために故障解析中にも一般的に作成されます。亀裂の形態は、応力の種類を特定し、最終的にははんだ接合部の故障の根本原因につながる可能性があります。^{[9] [10]}

研磨された断面の分析は、さまざまな技術で実行できます。画像は通常、光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡で撮影されます。化学分析は、エネルギー分散型 X 線分光法(EDS)で行うことができます。硬度テストも実行できます。