Querschnittsanalyse in der Elektronik
Die Querschnittsanalyse für die Elektronik wird zur Untersuchung der internen Mikrostruktur von elektronischen Komponenten wie Leiterplatten (PCBs), Baugruppen (PCBAs) und integrierten Schaltkreisen (ICs) verwendet. Diese Komponenten bestehen meistens aus undurchsichtigen, nicht transparenten Materialien. Bei der Querschnittsanalyse wird ein Querschnitt des Bauteils angefertigt und mit Hilfe von optischer und elektronischer Mikroskopie und Spektroskopie analysiert, um die Struktur und Zusammensetzung von Körnern, Phasen, Schichten, Grenzflächen, Rissen, Hohlräumen, Defekten usw. aufzudecken. Die Querschnittsanalyse ist nützlich für die Qualitätskontrolle (QC), die Fehleranalyse (FA) und die Forschung und Entwicklung (F&E) von PCBs, PCBAs, ICs und anderen elektronischen Komponenten.
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Was ist ein Querschnitt?
Beim Querschnitt von Materialien wie Metalllegierungen, Keramiken, Leiterplatten (PCBs) oder Baugruppen (PCBAs) oder integrierten Schaltkreisen (ICs) wird ein Schnitt durch das Volumen in einer bestimmten Ausrichtung gemacht, um die Region von Interesse freizulegen. Dann kann die innere Mikrostruktur beobachtet werden. Bei PCBs und ICs ist ein Querschnitt nützlich für die Qualitätskontrolle und Fehleranalyse.
Was ist ein Querschnitt durch ein Material oder ein Produkt?
Ein Querschnitt ist ein Stück eines Materials oder Produkts, etwa eines Metalls, einer Keramik, eines Polymers, eines Verbundwerkstoffs, eines Minerals, einer Leiterplatte oder eines integrierten Schaltkreises, an dem die innere Struktur untersucht werden kann. Eine Probe des Materials oder Produkts wird entlang einer bestimmten Orientierungsachse geschnitten, geschliffen und dann poliert, um eine glatte, ebene Oberfläche zu erhalten. Die Analyse erfolgt häufig mit optischer oder elektronischer Mikroskopie oder Spektroskopie.
Was ist der Zweck eines Querschnitts?
Querschnitte sind sehr nützlich für die Qualitätskontrolle und die Fehleranalyse. Sie wird verwendet, um die strukturelle Integrität elektronischer Komponenten wie Leiterplatten (PCBs) und Baugruppen (PCBAs), integrierte Schaltkreise (ICs), Substratmaterialien und -schichten, Verbindungen, Drahtbindungen, Lötstellen und Verkapselungsmaterialien zu bewerten. Die Querschnittsanalyse hilft beim Erkennen von Fehlern, die zum Ausfall von Komponenten führen können.
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Vorbereitung eines PCB/PCBA-Querschnitts
Die Vorbereitung eines PCB/PCBA-Querschnitts geschieht in mehreren Schritten:
- Ausschneiden eines Stücks der Leiterplatte (PCB) oder Baugruppe (PCBA) aus einem ausgewählten Bereich.
- Reinigen, Montieren, Schleifen, Polieren, Ionenfräsen und manchmal Ätzen des Querschnitts, um die innere Mikrostruktur und die verschiedenen Schichten der Leiterplatte/PCBA sichtbar zu machen.
Das Ergebnis ist eine glatte und ebene Oberfläche, die mit optischer Mikroskopie (OM) oder Elektronenmikroskopie (EM) betrachtet werden kann. Die Untersuchung mit OM oder EM ermöglicht die Beurteilung der Mikrostruktur und der verschiedenen Schichten.
Vorbereitung eines IC-Querschnitts
Die Vorbereitung eines Querschnitts eines integrierten Schaltkreises (IC) umfasst:
- Auswahl und Ausschneiden eines bestimmten Bereichs, der analysiert werden soll
- Entfernung der Verkapselungsmaterialien
- Einbetten der IC-Probe in ein Epoxidharz
- Ausschneiden einer dünnen Scheibe durch Sägen oder Ionenstrahlfräsen, um die innere Struktur des IC freizulegen
- Schleifen und Polieren, um eine glatte Oberfläche zu erhalten
- Selektives Ätzen kann verwendet werden, um bestimmte IC-Strukturen sichtbar zu machen
- Visualisierung und Analyse des IC-Querschnitts mit optischer und elektronischer Mikroskopie und Spektroskopie, z.B. Material-Mikroskop mit LIBS oder SEM mit EDS, um die feinen Details und die innere Mikrostruktur aufzudecken.