Sección transversal (electrónica)

En electrónica , una sección transversal , sección transversal o microsección es una muestra electrónica preparada que permite el análisis en un plano que corta a través de la muestra. Es una técnica destructiva que requiere que una parte de la muestra se corte o esmerile para exponer el plano interno para su análisis. Se preparan comúnmente para investigación, garantía de calidad de fabricación , conformidad con el proveedor y análisis de fallas. ^{[1] [2]} Las placas de cableado impreso (PWB) y los componentes electrónicos y sus juntas de soldadura son muestras de sección transversal comunes. Las características de interés que se analizarán en la sección transversal pueden ser capas de metal y dieléctricas a escala nanométrica en semiconductores ^{[3] hasta características macroscópicas como la cantidad de soldadura que se ha llenado en un} orificio pasante chapado grande de 0,125 pulgadas (3,18 mm) de diámetro .

Las secciones transversales se pueden preparar mediante varios métodos que generalmente se eligen en función de la escala de la característica de interés, ya que la técnica afecta la suavidad del pulido final. Los pulidos más suaves permiten un análisis de características más pequeñas, pero también pueden llevar más tiempo o ser más costosos de preparar. El corte transversal de materiales duros, como la alúmina, puede requerir una técnica diferente a la de un material blando, como el oro o el plástico blando.

El pulido y esmerilado mecánico es un método común de preparación para analizar características del orden de 1 a 10 micras ^[4] hasta características macroscópicas. Las muestras pueden cortarse primero en tamaño, por ejemplo, alrededor de una vía en una placa de circuito impreso o alrededor de un condensador cerámico soldado a una placa de circuito impreso. Las muestras pueden prepararse mediante encapsulación en un material rígido como epoxi para mantener la muestra intacta durante el pulido y con un paso de vacío para rellenar los huecos de aire y crear una muestra sólida sin huecos. Sin embargo, las secciones transversales de algunas muestras pueden prepararse sin encapsulación.

Las muestras encapsuladas se preparan utilizando un medio de pulido grueso para eliminar material de la muestra hasta justo antes de que se alcance el plano de interés. El equipo puede ayudar a automatizar el proceso manteniendo firme el medio de pulido y pulido y luego girándolo para que se pueda presionar una muestra contra él. Los medios de pulido típicos son el carburo de silicio y el diamante , que pueden estar en forma de discos desechables impregnados con el medio de pulido o una suspensión aplicada a una almohadilla reutilizable. Se utilizan medios sucesivamente más finos para terminar de moler hasta el plano de interés y para pulir en el plano de interés. Cada grano sucesivamente más pequeño se utiliza para eliminar los rayones y daños causados ​​por el grano anterior.

Algunos equipos permiten la preparación de secciones transversales mediante corte directo o fresado. ^{[5] [6]}

El haz de iones enfocado , el fresado con haz de iones y el corte ^[3] son ​​técnicas comunes en la industria de fabricación de semiconductores.

Los fabricantes de sustratos utilizados en electrónica preparan secciones transversales de un producto final para garantizar la calidad. ^[7] En la sección transversal, se puede evaluar la calidad de los orificios perforados y se puede medir la calidad del recubrimiento y el espesor de las vías. Se pueden ver huecos en los materiales del sustrato que muestran la calidad del proceso de laminación.

La observación de las estructuras internas de los componentes electrónicos mediante una sección transversal puede revelar problemas de fabricación y calidad de los materiales. En los circuitos integrados, una sección transversal puede revelar el chip y sus capas activas, la paleta del chip y la interconexión de primer nivel (uniones de cables o protuberancias de soldadura).

Las secciones transversales de las uniones soldadas de los componentes se preparan comúnmente para evaluar la calidad y el alcance de la unión metalúrgica. Este análisis se puede utilizar para ayudar a determinar cualquier problema durante los procesos de soldadura que pueda provocar fatiga y falla de la soldadura. Las secciones transversales de las uniones soldadas también se preparan comúnmente durante el análisis de fallas para ver grietas en la soldadura. La morfología de las grietas puede conducir a la identificación del tipo de tensión y, en última instancia, la causa raíz de la falla de la unión soldada. ^{[8] [9]}

El análisis de secciones transversales pulidas se puede realizar con una variedad de técnicas. Las imágenes se toman comúnmente con microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido . El análisis químico se puede realizar con espectroscopia de rayos X de energía dispersiva (EDS) . También se pueden realizar pruebas de dureza.