大型試料のミリング前処理に課題をお抱えではありませんか？
一般的なイオンミリングの試料搭載可能サイズは10-20 mmです。前処理として、切り出し、トリミング、仕上げ研磨といった工程が必要となります。硬い材料なら切り出しだけで数十分かかり、大きな試料ほど前処理回数が増え、仕上がりは作業者の手技に左右されます。大型試料のミリング前処理時間が多くの現場で課題となっています。
ArBlade® 5000の新機能がミリング前処理時間を短縮
ArBlade® 5000は大型PS試料台とワイドエリア断面ミリング加工により、ミリング前処理の課題を解決します。最大幅50 mmの試料を搭載でき、最大加工幅が40 mmと広域断面加工が可能です。この試料台を使用することで前処理回数を削減し、イオンミリング前処理時間の短縮を図ることができます。
| 一般的なイオンミリング | ArBlade® 5000 | |
|---|---|---|
| 試料搭載最大サイズ | 20×12×7 mm | 50×10×10 mm*1 |
| 最大加工幅 | 1 mm | 40 mm*2 |
| 前処理回数 | 複数回必要 | 大幅に削減 |
*1 大型PS試料台使用時
*2 アドバンストコントロールソフトウェア使用時
従来のワークフロー：複数回の前処理が必要
60 mm×10 mm×10 mmの樹脂包埋された電子部品を例に説明します。
今回の試料の場合、一般的なイオンミリングの為の前処理としては、4つの試料に切り出すことが必要となり、前処理に時間がかかります。従来のワークフローでは切り出し/トリミング回数5回、切り出し/トリミング時間が50分（10分×5か所）、仕上げ研磨回数8回=4試料×2か所（ミリング面とマスク密着面）、仕上げ研磨時間240分（60分×4試料）、ミリングセッティング時間40分（10分×4試料）が必要でした。
| 項目 | 従来フロー |
|---|---|
| 切り出し/トリミング回数 | 5回 |
| 切り出し/トリミング時間 | 50分=10分×5か所 |
| 仕上げ研磨回数 | 8回=4試料×2か所（ミリング面とマスク密着面） |
| 仕上げ研磨時間 | 240分＝60分×4試料 |
| ミリングセッティング時間 | 40分＝10分×4試料 |
最適化ワークフロー：3つの工程で効率化を実現
大型PS試料台の登場によって最適化されたワークフローをご説明いたします。
【工程①】ワイヤーソーにて60 mmの試料を50 mmに切断します。
MW-400
イオンミリング工程において、50 mm幅まで搭載できる大型PS試料台を使用するため、切り出し/トリミング回数は2回に削減できました。低負荷で低損傷な切断が可能なダイヤモンドワイヤーソー（マルトー製MW-400）を使用することで、試料へのダメージを抑えながらの切断が可能になります。
【工程②】研磨治具を使用した仕上げ研磨を行います。
50 mm幅の試料をクランプできる研磨治具
研磨治具を使用することでフリーハンドの研磨と比較して、作業者に依存しない仕上げ研磨が可能になります。50 mmの大型試料を搭載可能なマルトー製の試料研磨治具PSを使用することで、大型試料の仕上げ研磨も一度に行うことができ、研磨回数の削減につながります。
【工程③】ArBlade® 5000 大型PS試料台（最大50 mm）に搭載してワイドエリア加工を実施します。
大型PS試料台
ArBlade® 5000専用の大型PS試料台を使用しました。この機構により、最大40 mmの広域エリアにおける多点同時加工が可能となり、複数回の前処理が必要な従来の断面イオンミリングと比較して、作業時間の大幅な短縮が達成されています。
ArBlade® 5000の大型PS試料台と広域多点加工にて作製した電子回路基板断面の反射電子像（つなぎ全体像と拡大像）です。
接合界面が明瞭に観察できています。
本データのミリング及びSEM観察条件が記載されたアプリケーションデータシートはこちらからダウンロードできます。
従来フローと最適化フローの比較：大幅な時間短縮を実現
大型試料（幅約60 mm×10×10）の断面40 mmを加工した事例をもとに、従来フローと最適化フローを比較します。
| 項目 | 従来フロー | 最適化フロー | 変化 |
|---|---|---|---|
| 切り出し/トリミング回数 | 5回 | 2回 | ▲3回削減 |
| 切り出し/トリミング時間 | 50分 | 20分 | ▲30分短縮 |
| 仕上げ研磨回数 | 8回 | 1回 | ▲7回削減 |
| 仕上げ研磨時間 | 240分 | 60分 | ▲180分短縮 |
| 仕上がり品質 | 作業者に依存 | 治具で標準化（ばらつき低減） | 品質向上 |
| ミリングセッティング時間 | 40分 | 10分 | ▲30分短縮 |
| トータル時間 | 330分=50+240+40 | 90分=20+60+10 | ▲240分削減 |
最適化フローでは、切り出し/トリミング回数が5回から2回へ3回削減、切り出し時間が50分から20分へ30分短縮されました。仕上げ研磨回数が8回から1回へ7回削減、仕上げ研磨時間が240分から60分へ180分短縮されました。仕上がり品質は作業者に依存する状態から治具で標準化され、ばらつきが低減しました。また、ミリングセッティング時間も40分から10分へ30分短縮されました。
日々の業務への影響：営業日換算で月間約10日の余裕を創出
週5回の断面作製を行う現場の場合、従来は330分×5回＝1,650分/週（約27.5時間）、最適化後は90分×5回＝450分/週（約7.5時間）となり、差分は約20時間/週。月間では約80時間、営業日換算で約10日分の余裕が生まれます。この時間は、観察・分析・レポートなど本来注力すべき業務に充てることができます。上記は特定条件下でのシミュレーション例であり、実際の効果は試料・材質・条件等により異なります。
まずは、お手元の試料で考えてみませんか？
大型試料の前処理フローは、考え方を変えるだけで大きく効率化できます。
「自分の試料でも使えるのか？」——日立ハイテクがお応えします。
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