显微课堂：电子器件的横截面分析指南
电子器件横截面分析是什么？
电子器件横截面分析（Cross-Section Analysis）是对 PCB、PCBA、IC 等电子组件的内部结构进行剖切、制样与显微观察，用于揭示：
- 微观结构（texture / microstructure）
- 材料层状结构（layer stack-up）
- 界面品质（interfaces）
- 缺陷（cracks、voids、delamination）
- 材料相成分（phase / composition）
横截面分析广泛应用于：
质量控制（QC）、故障分析（FA）和研发（R&D）。
由于 PCB 和 IC 多由不透明材料组成，必须通过切割截面后使用 光学显微镜（OM）、电子显微镜（SEM）及光谱技术（LIBS、EDS） 才能观察其内部。
什么是制造业中的“横截面”？
横截面是指 将金属合金、陶瓷、PCB、PCBA、IC 等材料沿指定方向切割后形成的切片，用于暴露材料内部结构。
横截面观察可用于评估：
- 铜层与介质层状况
- 通孔（via）填充
- 焊点完整性
- 封装层与基材结合质量
- 金属晶粒及材料组织
它是 PCB 与 IC 行业最关键的 工艺验证手段。
横截面切片的目的是什么？
横截面切片的核心目的是评估电子元件的 结构完整性（integrity）。包括：
- PCB / PCBA 的层压品质
- IC 封装材料的均匀性
- 焊点、键合线（wire bonding）质量
- 互连装置（interconnect）可靠性
- 裂纹、空洞、脱层等缺陷定位
这对提升器件寿命、提高可靠性和分析失效根因极为重要。
PCB/PCBA 横截面的制备流程
典型流程包括：
1. 样品切割
选择分析区域 → 切割 PCB/PCBA 截片
2. 预处理
清洁、烘干、镶嵌（环氧树脂 embedding）
3. 精密制样
- 打磨（grinding）
- 抛光（polishing）
- 离子束铣削（ion milling，适用于高精度结构）
- 选择性蚀刻（用于呈现材料对比）
4. 显微观察
- 光学显微镜（OM）
- 电子显微镜（SEM）
- 光谱分析技术（LIBS、EDS）
示例图：
IC（集成电路）横截面的制备流程
IC 制备更复杂，需要高度精细的步骤：
1. 区域选择与切割
确定分析区 → 精密切割 IC
2. 去除封装材料
采用机械、化学或等离子方式去除塑封
3. 包埋（embedding）
环氧树脂包埋便于后续精密加工
4. 超精密制样
- 锯切或超薄切割
- 离子束铣削（FIB 或多束 IBE）
- 超级抛光
5. 显微成像与分析
- 光学显微镜（OM）观察结构布局
- SEM + EDS 进行材料成分、界面分析
- LIBS （激光诱导击穿光谱）进行快速元素分布分析
示例图：
横截面分析在制造业中的三大典型场景
1. 组装与返工（Assembly & Rework）
横截面分析有助于：
- 判断焊点是否可靠
- 确认返工后焊接质量
- 分析焊料润湿、桥连、缺陷等因素
徕卡的人体工学显微镜可提升观察舒适度与准确性。
2. 电子器件检测（Electronics Inspection）
在量产中，显微检测对以下步骤至关重要：
- 早期检测生产缺陷
- 建立稳定品质监控体系
- 三维观察组件，实现精准返工
显微镜为工程师提供即时、可重复、可靠的判定依据。
3. 汽车行业检测（Automotive Components）
汽车电子需遵循极高可靠性标准。横截面可用于：
- 分析连接器、焊点、元件封装可靠性
- 验证材料耐久性
- 检查长寿命器件的内部结构
徕卡显微系统已广泛应用于车规级电子质量控制。
4. 医疗器械检测（Medical Device Inspection）
对于支架、导管等植入式医疗器械，横截面分析用于：
- 验证结构完整性
- 检查微裂纹、腐蚀点
- 监控制造一致性
显微镜在医疗器械 QC 中是不可或缺的工具。
徕卡横截面分析相关产品
EM TIC 3X 三离子束切割仪
- 适用于金属、陶瓷、复合材料的超平整横截面制备
- 大面积连续切割
EM TXP 精研一体机
- 插卡式研磨抛光
- 快速制样与高重复性
DM6 M LIBS
- 将光学显微与 LIBS 元素分析整合
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- 适用于 PCB、IC、金属零件、半导体等材料分析
徕卡显微咨询电话：400-630-7761
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