Analyse transversale pour l’électronique
L’analyse transversale pour l’électronique est utilisée pour examiner la microstructure interne des composants électroniques tels que les cartes (PCB) et assemblages de cartes de circuits imprimés (PCBA) et les circuits intégrés (IC). Ces composants sont souvent fabriqués à partir de matériaux opaques et non transparents. Pour l’analyse transversale, une coupe transversale du composant est réalisée et analysée par microscopie optique et électronique ainsi que par spectroscopie afin de révéler la structure et la composition des grains, des phases, des couches, des interfaces, des fissures, des vides, des défauts, etc. L’analyse transversale est utile pour le contrôle de la qualité (QC), l’analyse des défaillances (FA) et la recherche et le développement (R&D) des PCB, des PCBA, des IC et d’autres composants électroniques.
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Qu’est-ce qu’une coupe transversale dans le domaine de la fabrication ?
Pour la coupe transversale de matériaux tels que les alliages métalliques, les céramiques, les cartes (PCB) et assemblages de cartes de circuits imprimés (PCBA), ou encore les circuits intégrés (IC), une tranche est réalisée à travers son volume dans une orientation spécifique afin d’exposer la masse. La microstructure interne peut alors être observée. Pour les circuits imprimés et les circuits intégrés, la coupe transversale est utile pour le contrôle de la qualité et l’analyse des défaillances.
Qu’est-ce qu’une coupe transversale d’un matériau ou d’un produit ?
Une coupe transversale est une tranche d’un matériau ou d’un produit, par exemple un métal, une céramique, un polymère, un matériau composite, un minéral, un circuit imprimé ou un circuit intégré, qui permet d’examiner la structure interne. Un échantillon du matériau ou du produit est découpé le long d’un axe d’orientation spécifique, rectifié, puis poli afin de créer une surface lisse et plane. L’analyse se fait souvent par microscopie optique ou électronique ou par spectroscopie.
Quel est l’objectif de la coupe transversale ?
La coupe transversale est très utile pour le contrôle de la qualité et l’analyse des défaillances. Elle est utilisé pour évaluer l’intégrité structurelle des composants électroniques, tels que les cartes (PCB) et assemblages de cartes de circuits imprimés (PCBA), les circuits intégrés (IC), les matériaux et les couches du substrat, les interconnexions, les liaisons de fils, les joints de soudure et les matériaux d’encapsulation. L’analyse transversale permet d’identifier les défauts qui peuvent entraîner la défaillance d’un composant.
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Préparation d’une coupe transversale de PCB/PCBA
La préparation d’une coupe transversale de PCB/PCBA comporte plusieurs étapes :
- Découpe d’une tranche de la carte (PCB) ou de l’assemblage de cartes de circuits imprimés (PCBA) à partir d’une zone sélectionnée.
- Nettoyage, montage, rectificatyion, polissage, polissage ionique et parfois gravure de la section transversale pour révéler la microstructure interne et les différentes couches du PCB/PCBA.
Le résultat est une surface lisse et plate qui peut être facilement observée au microscope optique (OM) ou électronique (EM). L’examen par OM ou EM permet d’évaluer la microstructure et les différentes couches.
Préparation d’une coupe transversale d’IC
La préparation d’une coupe transversale d’un circuit intégré (IC) nécessite les étapes suivantes :
- Sélection et découpe d’une zone spécifique à analyser
- Retrait des matériaux d’encapsulation
- Incorporation de l’échantillon de circuit intégré dans une résine époxy
- Découpe d’une fine tranche par sciage ou fraisage par faisceau d’ions pour exposer la structure interne du circuit intégré
- Rectification et polissage pour obtenir une surface lisse
- La gravure sélective peut être utilisée pour révéler des structures spécifiques du circuit intégré
- Visualisation et analyse de la coupe transversale du circuit intégré au moyen de la microscopie optique et électronique et de la spectroscopie, par exemple à l’aide d’un microscope composé avec LIBS ou d’un SEM avec EDS, afin de révéler les détails fins et la microstructure interne.
