白蓉生《电路板微切片手册》(1)

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⽩蓉⽣《电路板微切⽚⼿册》(1)
关于《电路板微切⽚⼿册》
⼀、⽩蓉⽣教授⾃序
微切⽚(Microsectioning)技术应⽤范围很⼴,电路板只是其中之⼀。

对多层板品质监视与⼯程改善,倒是⼀种花费不多却收获颇⼤的传统⼿艺。

不过由于电路板业扩展迅速⼈材青黄不接,尤其是纯⼿艺的技术员更是凤⽑麟⾓。

虽然每家公司也都聊备设施安置⼈员,也都有模样的切磨抛看,然⽽若就⼀般判读标准⽽⾔,则多半所得到书⾯的成绩,虽不⾄惨不忍睹的地步,多也只停留在不知所云的阶段。

考其原因不外:客户内⾏者太少、⽼板们不深⼊也不重视,⼯程师好⾼骛远甚少落宝基本。

是以在⽋缺教材乏⼈指导下,当然只有⾃我摸索闭门造车了。

⾄于国外同业的⽔准,经笔者多年⽤⼼观察与⽐较下,除了设备⽐我们贵与好之外,⼿艺⽅⾯则不仅乏善可陈,⽽且还颇为优越⾃⼤。

甚⾄IPC贩售录影带中的讲师,也只是西装笔挺振振有词,根本拿不出⼏张晶莹剔透眉清⽬秀的宝物彩照,何况是经年累⽉众多量产的⼼⾎结晶。

国外同业在诸多故障⽅⾯的累积经验,也远去国内⼚商甚多。

持远来和尚会念经的想法,想要从国外引进微切⽚技者应只是缘⽊求鱼⽵篮打⽔罢了。

笔者⼆⼗五年前进⼊PCB业,即对动⼿微切⽚发⽣兴趣,每每找到重点再印证于产品改善时,不仅⼼情雀跃深获成就感外,且种种经验刻⾻铭⼼⾄今不忘。

如此亲⾝实地之经验累积,⽐诸书本当然⼤有不同在焉。

多年来共集存了⼆千多张各式微切⽚原照,特于投⽼之际仔细选出730张编辑成书,希望为业界后起留下⼀些可资⽐较的样本,盼在⽆师之下⽽能⾃通,抛开包袱减少误导。

由于版⾯有限许多珍贵照⽚必须裁剪以利编辑,每在下⼑之际就有切肤之痛难以割舍,实乃岁⽉不居件件⾟苦得之不易也。

本书除以全彩印刷极⾼成本之外,每帧照⽚也都绝对是费时耗⼒所有赀,放眼全球业界以如此⼤⼿笔成书者应属⾸见。

本书能顺利编辑,须感谢台湾电路公司切⽚实验室⼩姐先⽣们之⿍⼒协助,若以简易切⽚⽅式⽽⾔,从⼴经阅历的笔者看来,台路的⼏位⽼⼿们应列国内之顶尖。

本书某些照⽚即得其等慷慨馈赠,⽽部份内容亦在多次讨论中获益匪浅,在此特别感谢任礼君先⽣、余瑞珍⼩姐与黄国珍先⽣之协助,使本书更为增⾊。

⼆、书⽬
第⼀章琢磨好⼿艺
1.1 微切⽚制作--说来话⼜长
1.2 封胶后研磨--⽣⽓不争⽓ 1.3 打底靠抛光--细⽪嫩⾁秀 1.4 微蚀算⽼⼏--⼩兵⽴⼤功 1.5 有照⽚为证--秋毫待明察第⼆章制程可解惑
2.1 图说故事⼗则
2.2 化铜厚化铜
2.3 电镀镍⾦有得瞧
2.4 化学镍⾦不好玩
2.5 绿漆要塞孔
2.6 焊接⾮等闲
2.7 ⿊孔话沧桑
第三章品检有⼤千
3.1 孔壁怎粗糙
3.2 互连后分离
3.3 孔铜今昔
3.4 断⾓之痛
3.5 外环浮起
3.6 内环裂伤
3.7 何物灯芯
3.8 树脂缩陷/基材空洞
3.9 铜瘤⾮同瘤
3.10 钉头何⽅圣
3.11 粉红⾃⿊化
3.12 机关枪点放
3.13 摺镀岂夹杂
3.14 回蚀反回蚀
3.15 断垣残壁惨
3.16 銮壁不借光
3.17 腰斩为那椿
3.18 绿漆会⽣⽓
3.19 胶渣有涂辜
3.20 ⾯⼦出问题
第四章⾼科技解读(⽋缺)
4.1 深孔怎镀铜
4.2 按图索骥⼗则
4.3 诸葛孔不明
4.4 ⼲嘛要塞孔
4.5 雷射烧增层
4.6 BGA Vs CSP
微切⽚制作(⼀)
⼀、概述
电路板品质的好坏、问题的发⽣与解决、制程改进的评估,在都需要微切⽚做为客观检查、研究与判断的根据(Microsectioning此字才是名词,⼀般⼈常说的Microsection是动词,当成名词并不正确)。

微切⽚做的好不好真不真,与研判的正确与否⼤有关系焉。

⼀般⽣产线为监视(Monitoring)制程的变异,或出货时之品质保证,常需制作多量的切⽚。

次等常规作品多半是在匆忙⼏经验不⾜情况下所赶出来的,故顶多只能看到真相的七、⼋成⽽已。

甚⾄更多缺乏正确指导与客观⽐较不⾜下,连⼀半的实情都看不到。

其等含糊不清的影像中,到底能看出什么来?这样的切⽚⼜有什么意义?若只是为了应付公事当然不在话下。

然⽽若确想改善品质彻底找出症结解决问题者,则必须仔细做好切取、研磨、抛光及微蚀,甚⾄摄影等功夫,才会有清晰可看的微切⽚画⾯,也才不致误导误判。

⼆、分类
电路板解剖式的破坏性微切法,⼤体上可分为三类:
1、微切⽚
系指通孔区或其他板材区,经截取切样灌满封胶后,封垂直于板⾯⽅向所做的纵断⾯切⽚(Vertical Section),或对通孔做横断⾯之⽔平切⽚(Horizontal section),都是⼀般常见的微切⽚。

图1.左为200X之通孔直⽴纵断⾯切⽚,右为100X通孔横断⾯⽔平切⽚。

若以孔与环
之对准度⽽⾔,纵断⾯上只能看到⼀点,但横断⾯却只可看到全貌的破环。

2、微切孔
是⼩⼼⽤钻⽯锯⽚将⼀排待件通孔⾃正中央直⽴剖成两半,或⽤砂纸将⼀排通孔垂直纵向磨去⼀般,将此等不封胶直接切到的半壁的通孔,置于20X~40X的⽴体显微镜下(或称实体显微镜),在全视野下观察剩余半壁的整体情况。

此时若另将通孔的背后板材也磨到很薄时,则其半透明底材的半孔,还可进⾏背光法(Back Light)检查其最初孔铜层的敷盖情形。

图2.为求检验与改善⾏动之效率与迅速全盘了解起见,最⽅便的⽅法就是强光之下以性能良好的⽴体显微镜(40X~60X)直接观察孔壁。

这种“⽴体显微镜”看起来很简单,价格却⾼达30~40万台币,⽐起长相⼗分科技的断层⾼倍显微镜还贵上⼀倍。

⽬前国内PCB业者⼏乎均未具备此种“慧眼”去看清板⼦。

图3.⽤钻⽯⼑⽚将孔腔剖锯开来,两个半壁将⽴即摊在阳光下,任何缺点都原貌呈现⽆所遁形。

若欲进⼀步了解细部详情时,可再去做技术性与学理性的微切⽚。

切孔后直接⽤⽴体显微镜观察⽐微切⽚更有整体观念,但摄影则需借助电⼦显微镜SEM 才会有更亮丽的成绩。

3、斜切⽚
多层板填胶通孔,对其直⽴⽅向进⾏45°或30°的斜剖斜磨,然后以实体显微镜或⾼倍断层显微镜,观察其斜切平⾯上各层导体线路的变异情形。

如此可兼顾直切与横剖的双重特性。

不过本发并不好做,也不易摆设成⽔平位置进⾏显微观察。

图4.此明视与暗视200X之斜切⽚,是⼀⽚⼋层板中的L2/L3(即第⼆层讯号线与第三层接地层),此⼆层导体系出⾃⼀张,010
1/1 的Thin Core。

由于斜切的关系故GND层显得特别厚,且左图中的⿊化层也很明显。

三、制作技巧
除第⼆类微切孔法是⽤以观察半个孔壁的原始表⾯情况外,其余第⼀及第三类皆需填胶抛光与微蚀,才能看清各种真实品质,此为微切⽚成效好坏的关键,关系⾄为重要不可掉以轻⼼。

以下为制作过程的重点:
1、取样(Samplc culling)
以特殊专⽤的钻⽯锯⾃板上任何位置取样,或⽤剪床剪掉⽆⽤板材⽽得切样。

注意后者不可太逼近孔边,以防造成通孔受到拉扯变形。

此时,最好先将⼤样剪下来,再⽤钻⽯锯⽚切出所要的真样,以减少机械应⼒造成失真。

2、封胶(Resin Encapsulation)
封胶之⽬的是为夹紧检体减少变形,系采⽤适宜的树脂类将通孔灌满及将板样封牢。

把要观察的孔壁与板材予以夹紧固定,使在削磨过程中其铜层不致被拖拉延伸⽽失真。

图5.此为Buehler公司所售之低速钻⽯圆⼑锯,图另有单样⼿动削磨与抛光的转盘机,注意其⼑⽚容易折断,需⼩⼼操作。

封胶⼀般多采⽤特殊的专密商品,以Buhler公司各系列的透明压克⼒专⽤封胶为宜,但价格却很贵。

也可⽤其他树脂类,以透明度良好硬度⼤与⽓泡少者为佳。

例如:⽤于电⼦⼩零件封胶⽤的⿊⾊环氧树脂、⼩⽛膏状的⼆液型环氧树脂(俗称AB胶)、各种商品树脂,甚⾄烘烤型绿漆也可充⽤。

注意以⽓泡少者为宜,为使硬化完全,常需烤箱催化加快反应以节省时间。

为⽅便进⾏切样的封胶,正式做法是⽤⼀种⾦属⽚材卷扰式的弹性夹具,将样⽚直⽴夹⼊,使在封胶时保持直⽴状态。

正式标准切⽚的封胶体,是灌注于杯状的蓝⾊橡⽪模具内,硬化后只要推挤橡⽪模⼦即可轻易将切样之柱体推出,⾮常⽅便。

此种特⽤的橡⽪模也是Buhler产品,且国内不易买到。

外国客户多要求此种短柱形的切样,取其平坦度良好容易显微观察之优点,并可在体外柱⾯上书写⽂字记录。

其他简易做法尚有:
(1) 在锯短的铝管内壁涂以脱模剂,另将样⽚⽤胶带直⽴在玻璃板上,再把铝管套在样⽚周围,务必使得下缘管⼝与玻璃板的表⾯密合,不让胶液漏出。

待所填之封胶硬化后即可将圆柱取出,或改⽤稍呈漏⽃斜壁形的模具⽽更容易脱模。

(2) 或⽤胶粉在热压模具中将切样填满,再以渐增之压⼒挤紧胶粉并赶出空⽓,使通孔能完全填实,随后置于⾼温中进⾏硬化⽽成为透明实体。

某些透明材质图章内所封⼊的各种形象即采此法。

在各种切⽚封体中,其外形与显微画⾯均以此种最为美观。

(3)将多个切样以钢梢串妥,在于特殊的模具中将此多⽚同时灌胶⽽成柱体,称之Nelson-Zimmer法。

可同时研磨九个柱样,⽽每个柱样中⼜可封⼊五六个切⽚,是⼀种标准切样的⼤量做法。

(4)购买现成的压克⼒⽅形⼩模具,将样⽚逐⼀插妥再灌⼊封胶即可。

还可将其置⼊真空箱内进⾏减少⽓泡的处理。

(5)最简单的做法,是将双液型的AB胶按⽐例挤涂在PE薄模上,⼩⼼⽤⽛签调匀⾄⽆⽓泡全透明的液态,再使切样上的各通孔缓缓的刮过胶⾯,强迫液胶挤⼊孔内。

或⽤⽛签将胶液⼩⼼填⼊通孔与板⾯的封包。

然后倒插在有槽缝的垫板上,集中送⼊烤箱缓缓烤硬。

此简易法不但好做,⽽且切削抛光也⾮常省时。

不过因微视状态下之真平性不佳,⾼倍时聚焦回出现局部模糊的画⾯,常不为客户所接受,只能做内部研究之⽤。

此简易法的画⾯效果与⼿法好坏关系极⼤,须多加练习。

笔者之切样绝⼤部分都是采⽤本法。

3、磨⽚(Crinding)
在⾼速转盘上利⽤砂纸的切削⼒,将切样磨到通孔正中央的剖⾯,亦即圆⼼所座落的平⾯上,以便正确观察孔壁之截⾯情况。

此旋转磨盘的制备法,是将有背胶的砂纸平贴在盘⾯上,或将⼀般圆形砂纸背⾯打湿平贴在之后再套合上箍环。

在⾼速转动的离⼼⼒与湿贴附著⼒双重拉紧下,盘⾯砂纸上即可进⾏压迫削磨。

⾄于少量简单的切样,只要⼿执试样在⼀般砂纸上来回平磨即可,连转盘也可省掉。

以上所⽤的砂纸番号与顺序如下:
(1) 先以220号粗磨到通孔的两⾏平⾏孔壁即将出现为⽌,注意应适量冲⽔以⽅便减热与滑润。

(2) 改⽤600号再磨到“孔中央”所预设“指⽰线”的出现,并伺机修平改正已磨歪磨斜的表⾯(如图6如⽰)。

(3) 改⽤1200号与2400号细砂纸,尽量⼩⼼消除切⾯上的伤痕,以减少抛光的时间与增加真平的效果。

图6.此亦为Buehler公司所售之多样⾃动削磨与抛光之转盘机(ECOMETIV原品名为Nelson Zemmer),其试样夹具(有9个样位)可⾃转及公转。

图7.左为ECOMET⾃动转盘机所配备的切样夹具,共有9个样位每位可放置3~5个柱形切样(⽤钢梢串起),可多样同时磨抛光。

右为另⼀专业供应商Strvers的机种,不过此等⾃动机只能制作板边固定的常规切⽚,很难做板内的故障分析与制程研究切⽚。

4、抛光(Poish)
要看清切⽚的真相必须仔细抛光,以消除砂纸的刮痕。

多量切样之快速抛光法,是在转盘打湿的⽑毡上,另加氧化铝⽩⾊悬浮液当作抛光助剂,随后进⾏轻微接触之快速摩擦抛光。

注意切样在抛光时要时常改变⽅向,使产⽣更均匀的效果,知道砂痕完全消失切⾯光亮为⽌。

少量切样可改⽤⼀般棉质布类,以擦铜油膏当成助剂即可进⾏更细腻的抛光。

此法亦应时常改变抛光⽅向,⼿艺功夫到家时其效果要⽐⾼速转盘抛光更为清晰,也更能呈现板材的真相,但却很费时。

抛光时所加的压⼒要轻,往复次数要多,效果才好,⽽且油性抛光所得的真相要⽐⽔性抛光要好。

5、微蚀(Microetch)
将抛光⾯洗净擦⼲后即可进⾏微蚀,以界分出⾦属之各层⾯与其结晶状况。

此种微简单,但要看到清楚细腻的真相却很不容易,不是每次都会成功的。

效果不好时只有抛掉不良铜⾯重做微蚀。

微蚀液配⽅如下:
“5~10cc 氨⽔+45cc 纯⽔+2~3滴双氧⽔”
混合均匀后即可⽤棉花棒沾着蚀液,在切⽚表⾯轻擦约2~3秒锺,注意铜层表⾯发⽣⽓泡的现象。

2~3秒后⽴即⽤卫⽣纸擦⼲,勿使铜⾯继续变⾊氧化,否则100X显微下会出现暗棕⾊及粗糙不堪的铜⾯。

良好的微蚀将呈现鲜红铜⾊,且结晶分界清楚层次区隔井然的精彩画⾯。

此时须⽴即摄影保存,以免逐渐氧化变丑。

不过当微蚀仍未能显现“秋毫”时还需再来过。

图8.左1000X画⾯之抛光成绩⾮常良好,可惜未做微蚀看不见铜层的组织。

右200X正⽚法者微蚀良好,各种缺失⼀⽬了然。

注意上述微蚀液⾄多只能维持⼀⼆⼩时,棉花棒擦过后也要换掉,以免少量铜盐污染微观铜⾯的结晶。

读者需摸索多做,才可找出其中的窍门。

早期所⽤“铬酸加⼊少量硫酸及⾷盐”的微蚀⽅法已经落伍,⽽且还会使锡铅层发⿊,不宜再⽤。

氨⽔法得到的铜⾯结晶较为细腻,锡铅⾯仍可呈现洁⽩,其中常见之⿊点部分即为锡铅量较多的区域。

为能仔细研究正确判断起见,切⽚必须要认真抛光及⼩⼼微蚀,否则只有⽩费⼒⽓⽽已。

⼀般出货性的多量切⽚,平均⾄多能看出七⼋分真相⽽已。

图9.左⼆明视400X切⽚系经特殊“电浆”微蚀处理,效果极为突出,第三图1000X之暗视图亦为专密处理之效果。

右400X之软板切⽚则为⼀般氨⽔微蚀之画⾯,成绩平平。

6、摄影(Photography)
假设良好抛光表⾯的真正效果为100分时,则透过显微镜所看到的颠倒影像,按机种性能的好坏只约看到90~95%。

⽽⽤拍⽴得照像之最好效果也只有九成左右。

若再将拍⽴得像⽚转变成印刷品之画⾯时,当然还会有折扣存在。

为了记录及沟通起见,照像还是最好⽅法。

此种像⽚之价格很贵(平均每张约台币40~50元),⼀定要有好画⾯才去摄影,否则只是⽆谓浪费⽽已。


微照像之焦距对准最为不易,其困难点有:
(1) ⽬视焦距与摄影焦距并不完全雷同,不可以⽬视为准,⾼倍时不免要牺牲⼏张以找出真正摄影焦距,并将经验传承与后续之⼯作。

(2) 曝光所需之光量=光强度*时间,良好的像⽚要尽量延长时间与减少光强度,还要加上各种滤光⽚后才可得不同的效果,⼀般⾃动控制光量之曝光效果很难达到最好。

(3) 切样表⾯必须极端真平,否则倍数增⼤时(200X以上)就会出现局部清楚局部模糊的影像。

⾃“拍⽴得”⽚盒中所拉出的夹层像⽚,要等上⼀分钟左右才能撕开,使能完成画⾯的⾊泽。

此时还可稍家烘烤以加速其热化⽼化。

随后须彻底阴⼲后才可触摸,以避免画⾯受损。

图10.左上为电脑列印画⾯,左上为光学摄影,后者画⾯质显然较佳,上⼆电脑画⾯系不易见到的最佳状态。

四、判读
切⽚画⾯的清晰可爱,只要⽕候到家时还不难臻⾄。

但要进⼀步判读画⾯所呈现的各种⽞机,并⽤以做为决策的根据,则⾮丰富的电路板学养⽽莫办。

尤其是追究肇因与改善⽅法,更要学理与经验的配合才⾏,短时间是⽆法急就凑功的。

唯有不断的阅读与实做才能逐渐增进功⼒。

以下简介切⽚切孔之各种待检项⽬:(详细内容请阅读“99切⽚⼿册”之说明与图⽚)
1、空板通孔切⽚(含喷过锡的板⼦)可看到各种现象有:板材结构、孔铜厚度、孔铜品质、孔壁破洞、流锡情形、钻孔对准、层间对准、孔环变异、蚀刻情形、胶渣情形、钻孔情形(如挖破、钉头)、灯芯渗铜、孔铜拉离、反蚀回、环壁互连品质(ICD)、粉红圈、点状孔破(Wedge V oid)等,将在本⼿册中逐⼀详加讨论。

图11.上述各种品质项⽬均将本⼿册后⽂中以最佳画⾯详加叙述,此处仅举数例说明以引起读者兴趣。

左500X图可见到因整孔剂浮游颗粒⽽发⽣的镀铜空⼼瘤与粉红圈,右500X 为“反回蚀”及“灯芯效应”之真相。

图12.左200X图为纯钯直接电镀与镀铜后所发现的粉红圈与楔形孔破(Wedge Void),右200X者为粉红圈尚未恶化为楔形孔破之⼀例。

*注意:上述所见各缺点,如系出⾃⽛签涂胶的简单切样时,尚可进⼀步⼩⼼将原样再做⽔平切⽚,以深⼊问题的所在。

但若所检视者为正规柱形之切样,则只好⽆能为⼒了。

2、热应⼒填锡的通孔切⽚:(⼀般均为2880C,10秒钟之热应⼒试验)
z断⾓(Corncr cracking)
⾼温漂锡时板⼦Z向会产⽣很⼤的膨胀,若镀铜层本⾝的延展性不好时(铜箔之⾼温延伸率⾄少要2%以上,62mil的板⼦才不会断⾓,此铜箔称为THE Foil)。

⼀旦孔⼝转⾓
处镀铜层被拉断时,其镀铜槽液须做活性炭处理才能解决问题。

孔铜断裂也可能出现在孔壁的其他位置。

z树脂缩陷(Rcsin Recession)
孔壁背后的基材在漂锡前多半完整⽆缺,漂锡后因树脂局部继续硬化聚合,或挥发份的逸⾛,造成局部缩陷⽽⾃孔铜背后退缩之现象即为本词。

此缺点虽然IPC-6012已可允收,但⽇本客户仍坚持拘收。

图13.左100X漂锡后的切⽚可明显见到“树脂缩陷”(Resin Recession)的实像。

右为200X 漂锡后断⾓情况,此图已超过20年,仍可明显看清焦磷酸⼀次铜的⽚状组织(LaminarStructure)。

z压合空洞(Lamination Void)
多层板除了在感热之通孔“A区”会产⽣树脂缩陷外,板⼦的“B区”(接受强热通孔以外的板材区)也会在⾼热后出现空洞,称之为压合或板材空洞。

z焊环浮起(Lifted Land)
由于Z⽅向的剧烈胀缩,热应⼒试验后某些板⾯焊环的外缘,常会发⽣浮离,IPC-6012规定不可超过1mil。

z内环铜箔微裂
由于Z⽅向膨胀所引起内环铜箔的微裂,切⽚⼿艺要很好才能看得清楚。

z通孔焊锡好坏
图14.左图为300X垂直切⽚所见到内环铜箔上的微裂情形,似乎不是多了不起的⽑病若另改做成500X的⽔平切⽚时,则整圈性铜箔孔环受到Z⽅向热胀的撕裂即赫然呈现,虽不致造成短路问题,但⾄少可靠度就有了瑕疵,其最简单的改善⽅法就是改⽤HTE铜箔。

图15.通孔焊锡性好坏与孔铜厚及孔壁破洞⼤有关系。

左上图系笔者⼗五年前所做的⼋层军⽤板,孔铜竟厚到2mil以上,今⽇看来未免觉得过分紧张。

右⼆50X图为零件脚插焊接时,因孔铜厚度不⾜以致焊性不佳,且下图可看出零件脚之焊性也有问题。

图16.左100X图为漂锡后其焊锡⾯(Solder Side)孔环浮离翘起的精彩写真,右为孔铜壁有破窟窿(Void)存在经漂锡时,出现⼤量⽔蒸⽓⾃破⼝处喷出的惊⼼动魄情形,这种会吹⽓⽽推开锡体的PTH特称为“吹孔”。

z吹孔(Blow Hole)
孔壁铜层存在的破洞处,其所储藏的湿⽓在⾼温中会胀⼤吹出,把尚未固化的液锡赶开⽽形成空洞,此种品质不良的通孔特称之为吹孔。

3、斜切⽚(45°,30°)
可看出各层导体间的互动关系。

各层导体⿊氧化之粉尘会随流胶⽽移动,可采⽤40X实体显微镜或⾼倍层显微镜去观察。

然⽽研磨平⾯的⼿艺较难,也不易照得出精彩的像⽚。

图17.左为⼀种⼋层板的L2接地层(100X)与右L3讯号线层(200X),两者系出⾃同⼀张薄基板,由于是30°斜切,故铜箔厚已夸张变厚了很多。

4、⽔平切⽚
简易者先将切样平置,灌胶及硬化后再以强⼒瞬间胶贴上⼀⼩时直⽴的握点,以⽅便捏紧进⾏切磨与抛光。

已完成的简易切样还可再做⽔平切⽚,以进⼀步证明缺点之真相。

但此
⼿艺却较困难,要⼩⼼慢磨以防误失真相。

尤其是铜箔在1/2 oz时要⾮常谨慎才⾏,稍有不平即将出错。

⽔平切⽚也可看到除胶渣、孔铜厚度、钻孔粗糙等异常情形。

图18.左为200X之轻微胶渣(Smear)。

右为同⼀样板之100X⽔平切⽚,其孔孔环与孔壁间不规则分布的残余胶渣昭然若揭。

⽔平切⽚的特殊画⾯可从粉红圈、孔环也孔间的对准情形、⽔平孔铜厚度等项⽬上,看得更清楚体会得更真实。

5、切孔
需改⽤40X实体显微镜去观察所余半壁的全景,如此可看得更完全,更接近实情,⽐断层画⾯更具说服⼒,以下即为切⼝检验的特点:
z吹孔的真实情况:在喷锡或熔锡的孔壁上,可极清楚看到有⽓体吹出的吹⼝,任何⼈⼀看就懂⽽且印象深刻,⽐任何⽂字语⾔的结实都更有⼒。

图19.左为100X之明视切孔图,系采⼀般截⾯式显微镜所摄之画⾯,故只有中间清楚⽽
已。

右为切孔以后50X⽴体摄影,其铜瘤均已实体呈现。

z未镀前原始钻孔经除胶渣后的孔壁情形:如纵向玻璃束被挖破挖崩情形,整条犛沟出现的情形。

z背光检查:经过化学铜后之孔壁,可将背后板材尽量磨薄,以进⾏背光法检查铜壁是否覆盖良好或有细碎不连的微破情形。

图20.在为切孔后再把背板板材削到很薄,⽽看到孔壁100X的背光情形,右为200X细部真相,其中⽩⾊部分即为⽆铜层透光的破壁。

在缺乏⾼倍显微镜时,背光检查简单的做法是:
取⼀500mil烧杯将侧壁及杯底外⾯全部贴满胶带,设法将杯⼦架⾼并使⽤杯底朝上,杯内放⼊⼀⼩⼿电筒的光源,并在杯底胶带上割出⼀条⼩长缝可使光线射出,再将切孔样⽚的孔⾯朝上放置在光缝处,另以20或40倍简易显微镜去观察,即可清楚看到孔壁玻纤布是否已盖满了铜层。

凡有任何光点或朦胧的光线漏出者,即表铜层的覆盖⼒有问题。

铜层本⾝是不透光的,必须全⿊才表⽰铜层已完整覆盖。

五、结论
微切⽚之于电路板,正犹如X光对医⽣看病⼀样,可⽤以找出问题的真相,协助问题的解决,⽽且还能破解各种新制程与新板类的奥秘。

良好的切⽚常有意想不到的发现,让动⼿的⼈时常获得很⼤的成就感。

业界⼯程师们实应勤加练习与⼴泛应⽤才是。

但为求快速了解板⾯与孔内之各种故障,以争取解决问题之时效者,则微切⽚不但耗时,也不⼀定能凑巧揭露事件的真相。

此时良好的“⽴体显微镜”将是最有⼒的帮⼿,可惜业界对⽐认知甚少,莫忘“实地观察”才是⼀切改善的开始。

微切⽚制作(⼆)
1.2封胶后研磨
在取得电路板试样后微切⽚制作过程,⾸先就是要进⾏封胶(其他板样)与填胶(针对通孔),⽬的是在研磨抛光的动态过程中,
避免纤细的真像受到不当的伤害。

尤其是后者还要尽量做到全孔填实,务求减少⽓泡的出现,以确保切样细部的真实与照相画⾯的美观。

⼀旦孔内出现⽓泡时,再得来不易的珍贵试样,其制作结果虽不⾄成为泡影,但⾄少会在画⾯上出现重⼤瑕疵,美中不⾜⽆法挽救之余,不管是研究或研判⽤途其整个结果都难免蒙上阴影遗憾连连。

封胶填胶最重的指标就是不能产⽣“⽓泡”。

⾄于所选胶料以使⽤⽅便为宜,原则上如Buehler专业供应商之各种压克⼒透明胶粉最佳,但价格很贵,常⽤代⽤品多为Dexter Hysol的“Epoxi-Patch”,也就是俗称的AB胶,如⼩⽛膏状双液型的配套,主成分为“Dielthylene Triamine”类。

常⽤主剂树脂之剂膏为2.54oz,⽽硬化剂剂膏之容量0.81oz。

其⽤胶量可按试样多寡⽽以3:1的⽅式调配,不但节省⽽且所形成的“样块”体积不⼤透明良好,硬度也够,观察保存都很适宜,是国内业者所发现的⼀项秘密武器。

由上可知调胶不能产⽣“⽓体”,因⽽以烘烤加速硬化时不可太猛也是成败的转折点。

调胶可在玻璃表⾯或抛弃型纸类或塑胶类上进⾏,先按⽐例剂胶再⽤⽛签不断搅动,知道完全混合稀流如⽔毫⽆⽓泡的地步才可使⽤。

⼩孔深孔的填胶⼗分不易,可采压迫式做法使液胶能单⾯完全进⼊,不宜双⾯涂抹以防孔内藏⽓。

完成填胶封胶并停置⼏分钟后,即可送⼊低温烤箱(70℃)中加速其硬化。

通孔研磨最重要的关卡就是:①达到截⾯圆⼼的“孔中央”。

②截⾯上两条孔壁必须平⾏,。

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