各種基板の断面観察で狙った位置での切断を実現する断面試料作製装置（超音波アシスト切断）

各種基板の狙った位置での断面試料作製

各種基板の断面試料作製は、次世代基板、高密度半導体パッケージ基板、2.5D/3Dパッケージ、チップレット、インターポーザ、VIA、貫通電極（TSV・TGV）、FCBGA、サブストレート、BGAのバンプ、FOWLPといった基板を対象に断面試料を観察のために切り出す工程です。半導体パッケージや実装基板における不良解析・構造解析の現場で広く行われています。

観察対象としては、チップ-バンプ間やバンプ-基板間の接合界面、ビアの内部構造などがあげられます。これらの部位における界面剥離、クラックやボイドといった欠陥部の観察は、デバイスの信頼性評価において極めて重要です。しかし、こうした欠陥などは外観から位置を特定しにくく、断面観察においてはあらかじめ狙いを定めた一点（一直線）を高精度に切り出すことが求められます。観察対象となる界面やターゲットを確実に断面に出せるかどうかが、その後の解析の成否を左右します。

断面観察における課題

狙った位置からのずれと斜め切断

ワイヤーソーやホイールソーによる粗切断と、その後の研磨機での手研磨の仕上げを組み合わせた従来の手法では、粗切断の精度限界や手作業の研磨によるばらつきの影響により、狙った位置から深さ方向にずれたり、断面が斜めに切れたりする場合があります。特にBGAバンプの断面では、本来円形に現れるべき断面が徐々に小さくなるなど、観察したい一点（一直線）を正確に捉えることが難しいという課題があります。

パッケージ内部の見えにくさ

樹脂などでモールド封止されたパッケージでは外観から内部構造の位置を把握しづらく、非破壊検査で内部の不具合が検出された場合でも、その位置を断面として正確に切り出すのが難しい場合があります。観察対象であるハンダ接合部やビア内部を研磨し過ぎてしまうなど、貴重な試料を無駄にする恐れもあります。

断面観察用 超音波カッティング装置 CSX-100Labによる解決

両端支持による高精度な切断

CSX-100Labは、ブレードの両側を支持する独自のスピンドル機構（両端支持機構）を備えています。片側のみで支える従来方式では、切断時の負荷によりブレードがたわみやすく、狙った位置からずれる蛇行切断が生じやすくなります。これに対し、両端支持機構はブレードを安定した姿勢に保持し、高い負荷がかかる場面でも狙った位置を高精度に切断することが可能です。

モニタ画面を用いた精密な位置決めに対応しており、さらに回転するブレードに超音波による微細な上下振動を付与した超音波アシスト切断により、銅などの延性材料に対しても引き延ばしを抑えながら、安定して切断を進められます。

スケルトンカット®による内部位置認識

オプションのスケルトンカット®システムは、別途X線撮影装置にて撮影したX線画像などと装置内カメラの画像を重ね合わせることで、外観からは確認できない試料内部の切断位置を可視化し、専用アプリケーションの画面上で狙い位置を把握したうえで切断できる機能です。非破壊検査で検出された内部の不具合に対し、その位置を正確に狙って断面を切り出す破壊検査に対応します。モールド封止されたパッケージなど、内部構造が見えない試料においても狙った位置を捉えられます。

CSX-100Lab活用による期待効果

貴重な試料の失敗リスク低減

狙った位置を高精度に切断できるため、不良解析・故障解析の対象となる貴重な試料を無駄にすることなく、効率的な断面試料作製が可能です。限られた試料数しか確保できない場面においても、観察対象となる界面やターゲットの断面を出しやすくなります。

観察したい内部不良の捕捉

スケルトンカット®と高精度な超音波アシスト切断を組み合わせることで、パッケージ内部に存在する外観からは確認できない不具合や、チップと基板の界面に形成されたハンダ接合部など、観察対象を正確に捉えやすくなります。これにより、不良解析や構造解析の精度向上が見込まれます。

不良解析の効率化と属人化解消

タッチパネルによる簡便な4ステップの操作と加工レシピの保存機能により、作業者のスキルに依存することなく、安定した品質の断面試料を作製しやすくなります。従来の手作業による研磨工程で生じていた断面試料作製の属人化を抑え、解析対象試料が増加する場面においても、効率的な対応につながることが期待できます。