电路板之微切片与切孔

电路板之微切片与切孔

1.概述

电路板品质的好坏，问题的发生与解决，制程改进的情况，在在都需要微切片(microsectioning)做为观察研究与判断的根据，微切片做的好不好，真不真与讨论研判的正确与否大有关系在焉。一般生产线为品质监视(monitoring)或出货时品管为求品质的保证等所做的多量切片，因系在匆忙及经验不足情况下所赶出的，故至多只能看到真相的六、七成而已，有的在缺乏指导及比较情况下，甚至连一半的实情都看不到，在一片模糊及含混的影像下，能看出什么来？这样的切片有什么意义？若只是为了应付公事当然不在话下，若的确想要做好品质及彻底找出问题解决问题，则必须仔细做切、磨、抛及咬等功夫才会有清晰可看的微切片，不致造成误判。

2.分类

电路板的解剖式破坏性切片法大体上可分为三类：

(1) 一般切片(正式名称为微切片)

可对通孔区及板面其它区域灌满封胶后做了垂直切片(Vertical Section)，也可对通孔做水平切片(Horizontal Section)是一般常见的做法。(见杂志NO：4 P37，附图见后)

(2) 切孔
是小心用钻石锯片将一排通孔自正中央切成两半，或用砂纸将一排通孔磨去一半，将切半不封胶的通孔置于20x-40x的立体显微镜(或称实体显微镜)下观察半个孔壁的全部情况。此时若也将通孔的后背再磨的很薄时，则底材将呈透明状，可进行背光法(Back light)检查孔铜层敷盖的情形。

(3) 斜切片(45°或30°)
可对多层板面区或通孔区做层次间45°的斜切，然后以实体显微镜观察45°切面上导体间的情形。

3.制作技巧

除第二类切孔法是用以观察半个孔壁的原状表面情况外，其余第一及第三类都需最后的仔细抛光，才能看到各种真实的情况，此点为切片的成败关键，此点至为重要不可掉以轻心。以下为制作过程的重点。

3.1取样：

以特殊的切模自板上任何处取样或用剪床剪样，注意不可太逼近孔边，以防造成通孔受拉力而变形，也应注意取样的方法，最好先切剪下来，再用钻石锯片切下所要的切样，减少机械应力的后患。

3.2封胶

封胶的目的是将通孔灌满，把要观察的孔壁固定夹紧，使在磨削时不致被拖立延伸而失真，封胶一般多用特殊的尃密商品，以Buhler的各系列的尃用封胶为宜，但价格很贵，可改用其它种类，但以透明度良好硬度大，气泡少者为佳，例如：黑色用于小零件封胶用的环氧树脂，牙膏状的二液型环氧树脂封填胶，南宝树脂，甚至绿漆也可充用，注意以减少气泡为要，为使硬化完全，多需烤箱催化使快速反应。
　

为使切样的封胶方便进行，正式的方法是用一种卷挠式的弹簧夹具，将样片夹入，使在封胶时保持直立状态。正式切片的封胶体是灌注于圆柱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样片圆柱推出，非常方便。此种特用的橡皮模也是Buhler 的产品且国内不易买到，一般较麻烦的做法及简易的做法有：

3.2. 1在锯短的铝管内壁喷以脱模剂，另将样片用双面胶带直立在玻璃板上，再把铝管套在样片周围，要使管的下缘与玻璃板的表面密合，使胶液不致漏出，待硬化后即可将圆柱取出或改用漏斗斜壁形的模具更容易脱模。

3.2.2用胶粉在热压模具以渐增之压力使能灌满通孔并同时进行硬化成为实体，在各种切片圆体中，以此种最美观。

3.2.3将多个切片以钢梢串起，在于特殊的模具中将多片同时以液胶灌满，同时可磨多片，称为Nelson-Zimmer法，可同时磨九个圆柱，而每个柱中可封入5.6个切片之多，是一种大量的做法。

3.2.4用购买现成的压克力模具，将样片置入，封胶即可。

3.2.5最简单的做法是将胶体涂在PE纸上，使切样上的各通孔缓缓的刮过胶面，强迫胶膏挤入孔内，然后倒插入木板槽缝中，集中入烤箱，使其烤硬，也可改用绿漆填胶。

3.2.6少量切样可用竹签条直接在孔口处填胶，然后直立烤硬，最后两种因胶体很少，故磨削时间能够节省，但要保持磨面的水平，要靠功夫及手势了，但真正的好切片是由此种简单的方法做出来的。

3.3磨片(Grinding) ：

是利用砂纸的切削力将样片磨到孔的正中央，以便观察孔壁断面情况的步骤。为节省时间大量制作，多用快速转盘做快速磨削法，可用有背胶的砂纸贴在盘面上，也可用边缘匝状固定器将纱纸固定，或纸有中心洞套入转轴心上，在水湿及高速转动时；砂纸会平贴在盘面上而可以进行磨削。少量简单的切样只要用手在一般砂纸上平磨即可连转盘也可省掉，以上所用的砂纸番号以下述为宜。

3.3.1 220 号粗磨到孔壁断层的两条并行线将要出现为止，注意要喷水或他种液体以减热。

3.3.2改用400号再磨到 “孔中央”的“指示线”出现。

3.3.3改用600号以上细砂纸轻磨几下，以改正不平行的斜磨即可。

3.4抛光(Polish)

要看到切片的真相，必须要做仔细的抛光，消除砂纸的刮痕。大量时，转盘式毛毯加氧化铝悬浮液当做助剂，做转微接触式的抛光，注意在抛光时要时常改变切样的方向，使有更均匀的效果，直到砂痕完全消失为止。少量切样可改用一般布头，及擦铜油膏即可进行，也要时常改变抛动的方向，前后左右

以及圆周式运动，手艺功夫做的好时，效果要比高速转盘抛光要更为清晰，更能保存真相，但较费时。抛光的压力要轻，往复次数要多，效果才更好，而且油性抛光所得铜面的真相要比水性抛光更好。

3.5微蚀 (microetch) ：

将抛光面用水或稀酒精洗净及吹干后，即可进行微蚀，以找出金属的各自层面，以及结晶状况，此种微蚀看似简单，但要看到清楚细腻的真像，却很不容易，不是每次一定成功的。不行时只有再轻抛数次，重做微蚀，以找出真像。微蚀液配方如下：

“10 cc氨水 + 10 cc纯水 + 2?3滴双氧水”

混合均匀后，即可用棉花棒沾液，在切片表面轻擦约2秒钟，注意铜面处发出气泡的现象，2?3秒后立即用水将蚀液冲掉，并立即用卫生纸擦干，勿使铜面继续氧化，否则100x显微下会出现棕黑色及粗糙不堪的铜面，良好的微蚀将呈现鲜红铜色，且结晶及分界清楚。

注意上述微蚀液至多只能维持1小时，棉花棒用1-2次后也要换掉，以免污染切面上铜面的结晶。读者需多做摸索，自可找出其中原由。

早期用“铬酸(Cr03)加入少量硫酸及食盐的方法”已经落伍，而且会使锡铅层发黑，不宜再用，氨水法则锡铅面仍呈现洁白，其中常见之黑点分布那是铅量较多区现象。

要做研究判断的切片必须要做仔细的抛光及微蚀的工作，否则只有白费功夫而已，一般出货性大量的切片，只好集体抛光，检查前再做微蚀，如此至少也可看到真像8.9分。

3.6照像

原抛光片若为100分时，则由显微镜下看到的倒立影像，按显微镜的性能只可看到85%?95%的程度，而用拍立得照下来时，最好也只有80%?90%，经拍立得像片再翻照成幻灯片时，当然更要打折75%?85%了，但为求记录及沟通起见，照相是最好的方法了，此种像片价格很贵，一定要有画面才去面影，否则实在毫无意义。照像最难处在焦距的对准，此点困难很多。

3.6.1 目视焦距与摄影焦距不完全相同，不可以目视为准，需多牺牲几张找出真正摄影焦距来。

3.6.2曝光所需之光量＝光强度x时间，好的像片要尽量使时间延长及减少光强度，加上各种滤光片后可得各种不同效果的像片。

3.6.3影像表面须平整，否则倍数大时，(100x以上)会出现局部清楚局部模糊现象，得像后，要阴干透彻后才得触摸，避免造成画面受损。

4.判读﹕

切片的画面清晰可爱只是制件手法，要能判读画面所出现的各种现象，并利用作为决策的根据，则更需丰富的电路板学识才行，尤其是成因及改进的方法更要学识与经验的配合才行，无法在短时间内

所能凑功的。以下将就常见的各种缺点配合幻灯片的讲解，让者能做较深入的了解。

4.1空板通孔直切切片(含炸过油或喷过锡的板子)可看到各种现象有：

板材结构、孔铜厚度、孔铜完整情形、破铜(VOID)、流锡情形、钻孔对准及层间对准(layer to layer regisatration)、平环(Annular ring)、蚀刻情形、胶渣(Smear)情形、压板及钻孔情形、(有挖破Gouging、钉头、Nailheading )、渗铜扫把(Wicking)、孔铜浮离(Pullaway)、反蚀回(Negative Etchback)等，现分述于下：

4.1.1孔铜厚度

至少在1 mil以上，微蚀良好时可看清楚一次铜二次铜甚至厚化铜的层次，要注意有些制程会出现孔铜厚度差别很大的情形，由切片上左右两条铜壁厚度可明显的看出。

4.1.2孔铜完整情形

有否镀瘤(Nodule)夹杂物(Inclusion)孔口之阶梯式镀层(Step plating)及铜层结晶情形。

4.1.3破铜

一个切片只允许有三个破洞出现，破洞是焊锡时吹孔(Blow Hole)最大原因，若破洞出现在直切片的同高度时，可解释或判定为全孔环断。

4.1.4流锡

可看到毛细现象的半月形流锡的结果，最高境界可看到铜锡合金(IMC)的50微吋的特殊夹层介于铜锡之间的白色长条薄层。

4.1.5对准情形

可由孔壁两侧的内层长短情形看出层间对准情形及钻孔与印刷之间的对准情形。

4.1.6蚀刻

可看到侧蚀(undercut)及算出蚀刻因子，也可看到印刷或干膜的侧壁情形。

4.1.7胶渣

可看到除胶渣或回蚀(Etch back)的情形，过度除胶造成玻璃突出孔壁粗糙以致孔铜不平整也可能造成吹孔，除胶渣不足时，内层与孔铜之间有黑线或分隔(Separation)出现。

4.1.8钻孔及压板

孔壁是否有粗糙及挖破情形，钉头是否超过50%，压板后介电层是否太薄(Dielectic thickness)。

4.1.9渗洞

原因是六价铬除胶渣液吃掉玻璃表面的硅氧层后而出现铜层的沉积渗入，但不可超过 1 mil。

4.1.10孔壁浮离

系由于铜层应力太，化铜附着力不良，造成受热后的大片浮起。

4.1.11反蚀回

可能是PTH 过程中微蚀过度所造成，此时内层会稍有退回，很可能在一次镀铜时已镀上的化铜层再浮起，再经电镀的继续加厚造成浮起部份及底材部份都同时镀铜，要很高明的手法才能看出真相。

*注意上述各种缺点，若是用简单式的手涂胶切片时，尚可进一步小心再做水平切片，做深入的再证明，但若为圆柱形的正式切片时，则无能为力了。

4.2灌过锡的通孔切片：

(一般均与288℃，10秒钟之热应力试验)可看到下列各种情形：

4.2.1断角(Corner Crack

ing)

高温焊锡时，板子产生较大的Z方向膨胀，若镀铜层本身的延展性不好时，(至少要10%的延性．062的板子才不会断角)，就会在转角处被拉断，此时要做镀铜槽的活性炭处理才能解决问题，孔铜断裂也可能出现在其它位置。

4.2.2树脂下陷(Resin Recession)

孔壁在焊锡前都完整无缺，灌锡后因树脂局部硬化不足，或挥发逸走，造成局部下陷自孔铜背后缩下， (见杂志NO6.P30)。

4.2.3压数空洞(Lamination Void)

情形类似板子A区(热区)树脂下陷，但此种空洞却出现在板子的B区(压板区，或非通孔区)严重时，甚至出现分层。

4.2.4配圈浮起(Lifted Land)

由于剧烈的Z方向膨胀再泠缩回来后，热应力试验后在配圈外围所发生的浮离，但不可超过1 mil 。

4.2.5吹孔(Blow hole)

由孔壁铜层的破洞处的藏湿在高温下气化吹出 (Outgassing)能把液锡赶开而形成的空洞，此种通孔称之为吹孔。

4.2.6内层铜箔微裂

由Z方膨胀所引起的，要手艺很好才看得到的。

4.2.7通孔的焊锡性(Solder abity)的好坏。

4.3斜切片(45°，30°)

可看出各层间导体之间的关系，本层上导间黑化粉尘随流胶移动的情形，以及孔壁与内层较多接合面出现的情形，要用40x实体显微镜观察，但磨片的手艺较难，也不易照像。

4.4水平切片

简易者先将切样平置，灌胶后再以强力瞬间胶贴上一直立的握片，以方便拿磨切，此水平法可对简单的垂直切再进一步的证明，但手艺较困难，要小心慢磨以防真相误失，尤其是铜箔在1/2 OZ 或1/4 OZ时更要非常谨慎才行，稍有不平即能出错。水平切片也看出除胶渣，孔铜厚度，钻孔粗造等，一般垂直切片情形而且更能看到平切的特殊画面。例如：

4.4.1粉红圈(Pink Ring ，Red Ring， Red Halo)

系钻孔动作太猛或PTH的化铜前有酸液攻入黑化层，吃掉氧化铜露出铜金属表面的原色，此粉红圈的大小也是一种制程好坏的指标。

4.4.2印刷与钻孔之间的对准情形

最容易在平切片平切上看到全貌，平环的最小宽度，是否有破出(Break out)等现象都要比直切片更为清楚及真实。

4.4.3孔铜厚度的分布也比直切要准。

4.5切孔：

需用40x实体显微观察半个圆形壁的全景，可看的更完全，更接近实。情，无需用言语解释，以下为切孔的特点。

4.5.1吹孔的真实情况

在喷锡，熔锡的孔壁上，可极清楚的看到，有气体吹出的静止画面的样子，任何人一看就懂而且印象深刻，比任何文字及语言的解释都更为有效有力。

4.5.2未镀前的原始钻孔孔壁的情形，

如纵向玻璃束被挖空崩的情形，整犁沟出现的情形。

4.5.3经过无电铜(化学铜)后，可将背后尽量磨簿，做背光法检查铜壁是否覆盖(Coverage)良好或有破洞情形。

简单的做法是：

取─500 ml烧杯将侧壁外面及杯底外面全部贴满胶带，使杯底朝上，杯中放入─小手电筒的光源，并在杯底胶带上割出一个小长缝，使光线射出，再将切孔样片的孔面朝上正压在光缝上，由20或40 倍实体显微镜下可清楚看到孔壁玻璃上是否已盖满了铜层，有任何光点或朦胧的光漏出，即表铜层的覆盖力有问题，铜层是不透光的，必须全黑才表示铜层已覆盖完整。

编辑：（tanjunrong)



1.概述

電路板品質的好壞，問題的發生與解決，製程改進的情況，在在都需要微切
片(microsectioning)做為觀察研究與判斷的根據，微切片做的好不好，真不真與討論研判的正確與否大有關係在焉。一般生產線為品質監視(monitoring)或出貨時品管為求品質的保証等所做的多量切片，因係在匆忙及經驗不足情況下所趕出的，故至多只能看到真相的六、七成而已，有的在缺乏指導及比較情況下，甚至連一半的實情都看不到，在一片模糊及含混的影像下，能看出什麼來？這樣的切片有什麼意義？若只是為了應付公事當然不在話下，若的確想要做好品質及徹底找出問題解決問題，則必須仔細做切、磨、拋及咬等功夫才會有清晰可看的微切片，不致造成誤判。
2.分類

電路板的解剖式破壞性切片法大體上可分為三類：

(1) 一般切片(正式名稱為微切片)

可對通孔區及板面其他區域灌滿封膠後做了垂直切片(Vertical Section)，也可對通孔做水平切片(Horizontal Section)是一般常見的做法。(見雜誌NO：4 P37，附圖見後)

(2) 切孔
是小心用鑽石鋸片將一排通孔自正中央切成兩半，或用砂紙將一排通孔磨去一半，將切半不封膠的通孔置於20x-40x的立體顯微鏡(或稱實體顯微鏡)下觀察半個孔壁的全部情況。此時若也將通孔的後背再磨的很薄時，則底材將呈透明狀，可進行背光法(Back light)檢查孔銅層敷蓋的情形。

(3) 斜切片(45°或30°)
可對多層板面區或通孔區做層次間45°的斜切，然後以實體顯微鏡觀察45°切面上導體間的情形。


3.製作技巧
除第二類切孔法是用以觀察半個孔壁的原狀表面情況外，其餘第一及第三類
都需最後的仔細拋光，才能看到各種真實的情況，此點為切片的成敗關鍵，此點至為重要不可掉以輕心。以下為製作過程的重點。

3.1取樣：

以特殊的切模自板上任何處取樣或用剪床剪樣，注意不可太逼近孔邊，

以防造成通孔受拉力而變形，也應注意取樣的方法，最好先切剪下來，再用鑽石鋸片切下所要的切樣，減少機械應力的後患。

3.2封膠

封膠的目的是將通孔灌滿，把要觀察的孔壁固定夾緊，使在磨削時不致被拖立延伸而失真，封膠一般多用特殊的尃密商品，以Buhler的各系列的尃用封膠為宜，但價格很貴，可改用其他種類，但以透明度良好硬度大，氣泡少者為佳，例如：黑色用於小零件封膠用的環氧樹脂，牙膏狀的二液型環氧樹脂封填膠，南寶樹脂，甚至綠漆也可充用，注意以減少氣泡為要，為使硬化完全，多需烤箱催化使快速反應。

為使切樣的封膠方便進行，正式的方法是用一種捲撓式的彈簧夾具，將樣片夾入，使在封膠時保持直立狀態。正式切片的封膠體是灌注於圓柱狀的藍色橡皮模具內，硬化後只要推擠橡皮模子即可輕易將樣片圓柱推出，非常方便。此種特用的橡皮模也是Buhler 的產品且國內不易買到，一般較麻煩的做法及簡易的做法有：
3.2. 1在鋸短的鋁管內壁噴以脫模劑，另將樣片用雙面膠帶直立在玻璃板上，再把鋁管套在樣片周圍，要使管的下緣與玻璃板的表面密合，使膠液不致漏出，待硬化後即可將圓柱取出或改用漏斗斜壁形的模具更容易脫模。

3.2.2用膠粉在熱壓模具以漸增之壓力使能灌滿通孔並同時進行硬化成為實體，在各種切片圓體中，以此種最美觀。

3.2.3將多個切片以鋼梢串起，在於特殊的模具中將多片同時以液膠灌滿，同時可磨多片，稱為Nelson-Zimmer法，可同時磨九個圓柱，而每個柱中可封入5.6個切片之多，是一種大量的做法。

3.2.4用購買現成的壓克力模具，將樣片置入，封膠即可。

3.2.5最簡單的做法是將膠體塗在PE紙上，使切樣上的各通孔緩緩的刮過膠面，強迫膠膏擠入孔內，然後倒插入木板槽縫中，集中入烤箱，使其烤硬，也可改用綠漆填膠。

3.2.6少量切樣可用竹籤條直接在孔口處填膠，然後直立烤硬，最後兩種因膠體很少，故磨削時間能夠節省，但要保持磨面的水平，要靠功夫及手勢了，但真正的好切片是由此種簡單的方法做出來的。

3.3磨片(Grinding) ：

是利用砂紙的切削力將樣片磨到孔的正中央，以便觀察孔壁斷面情況的步驟。為節省時間大量製作，多用快速轉盤做快速磨削法，可用有背膠的砂紙貼在盤面上，也可用邊緣匝狀固定器將紗紙固定，或紙有中心洞套入轉軸心上，在水濕及高速轉動時；砂紙會平貼在盤面上而可以進行磨削。少量簡單的切樣只要用手在一般砂紙上平磨即可連轉盤也可省掉，以上所用的砂紙番號以下述

為宜。

3.3.1 220 號粗磨到孔壁斷層的兩條平行線將要出現為止，注意要噴水或他種液體以減熱。

3.3.2改用400號再磨到 “孔中央”的“指示線”出現。

3.3.3改用600號以上細砂紙輕磨幾下，以改正不平行的斜磨即可。

3.4拋光(Polish)

要看到切片的真相，必須要做仔細的拋光，消除砂紙的刮痕。大量時，轉盤式毛毯加氧化鋁懸浮液當做助劑，做轉微接觸式的拋光，注意在拋光時要時常改變切樣的方向，使有更均勻的效果，直到砂痕完全消失為止。少量切樣可改用一般布頭，及擦銅油膏即可進行，也要時常改變拋動的方向，前後左右以及圓周式運動，手藝功夫做的好時，效果要比高速轉盤拋光要更為清晰，更能保存真相，但較費時。拋光的壓力要輕，往復次數要多，效果才更好，而且油性拋光所得銅面的真相要比水性拋光更好。

3.5微蝕 (microetch) ：

將拋光面用水或稀酒精洗淨及吹乾後，即可進行微蝕，以找出金屬的各自層面，以及結晶狀況，此種微蝕看似簡單，但要看到清楚細膩的真像，卻很不容易，不是每次一定成功的。不行時只有再輕拋數次，重做微蝕，以找出真像。微蝕液配方如下：

“10 cc氨水 + 10 cc純水 + 2?3滴雙氧水”

混合均勻後，即可用棉花棒沾液，在切片表面輕擦約2秒鐘，注意銅面處發出氣泡的現象，2?3秒後立即用水將蝕液沖掉，並立即用衛生紙擦乾，勿使銅面繼續氧化，否則100x顯微下會出現棕黑色及粗糙不堪的銅面，良好的微蝕將呈現鮮紅銅色，且結晶及分界清楚。

注意上述微蝕液至多只能維持1小時，棉花棒用1-2次後也要換掉，以免污染切面上銅面的結晶。讀者需多做摸索，自可找出其中原由。

早期用“鉻酸(Cr03)加入少量硫酸及食鹽的方法”已經落伍，而且會使錫鉛層發黑，不宜再用，氨水法則錫鉛面仍呈現潔白，其中常見之黑點分佈那是鉛量較多區現象。

要做研究判斷的切片必須要做仔細的拋光及微蝕的工作，否則只有白費功夫而已，一般出貨性大量的切片，只好集體拋光，檢查前再做微蝕，如此至少也可看到真像8.9分。

3.6照像

原拋光片若為100分時，則由顯微鏡下看到的倒立影像，按顯微鏡的性能只可看到85%?95%的程度，而用拍立得照下來時，最好也只有80%?90%，經拍立得像片再翻照成幻燈片時，當然更要打折75%?85%了，但為求記錄及溝通起見，照相是最好的方法了，此種像片價格很貴，一定要有畫面才去面影，否則實在毫無意義。照像最難處在焦距的對準，此點困難很多。

3.6.1 目視焦距與攝影焦距不完全

相同，不可以目視為準，需多犧牲幾張找出真正攝影焦距來。

3.6.2曝光所需之光量＝光強度x時間，好的像片要儘量使時間延長及減少光強度，加上各種濾光片後可得各種不同效果的像片。

3.6.3影像表面須平整，否則倍數大時，(100x以上)會出現局部清楚局部模糊現象，得像後，要陰乾透徹後才得觸摸，避免造成畫面受損。

4.判讀﹕

切片的畫面清晰可愛只是製件手法，要能判讀畫面所出現的各種現象，並利用作為決策的根據，則更需豐富的電路板學識才行，尤其是成因及改進的方法更要學識與經驗的配合才行，無法在短時間內所能湊功的。以下將就常見的各種缺點配合幻燈片的講解，讓者能做較深入的瞭解。

4.1空板通孔直切切片(含炸過油或噴過錫的板子)可看到各種現象有：

板材結構、孔銅厚度、孔銅完整情形、破銅(VOID)、流錫情形、鑽孔對準及層間對準(layer to layer regisatration)、平環(Annular ring)、蝕刻情形、膠渣(Smear)情形、壓板及鑽孔情形、(有挖破Gouging、釘頭、Nailheading )、滲銅掃把(Wicking)、孔銅浮離(Pullaway)、反蝕回(Negative Etchback)等，現分述於下：

4.1.1孔銅厚度

至少在1 mil以上，微蝕良好時可看清楚一次銅二次銅甚至厚化銅的層次，要注意有些製程會出現孔銅厚度差別很大的情形，由切片上左右兩條銅壁厚度可明顯的看出。

4.1.2孔銅完整情形

有否鍍瘤(Nodule)夾雜物(Inclusion)孔口之階梯式鍍層(Step plating)及銅層結晶情形。

4.1.3破銅

一個切片只允許有三個破洞出現，破洞是焊錫時吹孔(Blow Hole)最大原因，若破洞出現在直切片的同高度時，可解釋或判定為全孔環斷。

4.1.4流錫

可看到毛細現象的半月形流錫的結果，最高境界可看到銅錫合金(IMC)的50微吋的特殊夾層介於銅錫之間的白色長條薄層。

4.1.5對準情形

可由孔壁兩側的內層長短情形看出層間對準情形及鑽孔與印刷之間的對準情形。

4.1.6蝕刻

可看到側蝕(undercut)及算出蝕刻因子，也可看到印刷或乾膜的側壁情形。

4.1.7膠渣

可看到除膠渣或回蝕(Etch back)的情形，過度除膠造成玻璃突出孔壁粗糙以致孔銅不平整也可能造成吹孔，除膠渣不足時，內層與孔銅之間有黑線或分隔(Separation)出現。

4.1.8鑽孔及壓板

孔壁是否有粗糙及挖破情形，釘頭是否超過50%，壓板後介電層是否太薄(Dielectic thickness)。

4.1.9滲洞

原因是六價鉻除膠渣液吃掉玻璃表面的矽氧層後而出現銅層的沉積滲入，但不可超過 1 mil。

4.1.10孔壁浮離

係

由於銅層應力太，化銅附著力不良，造成受熱後的大片浮起。

4.1.11反蝕回

可能是PTH 過程中微蝕過度所造成，此時內層會稍有退回，很可能在一次鍍銅時已鍍上的化銅層再浮起，再經電鍍的繼續加厚造成浮起部份及底材部份都同時鍍銅，要很高明的手法才能看出真相。

*注意上述各種缺點，若是用簡單式的手塗膠切片時，尚可進一步小心再做水平切片，做深入的再證明，但若為圓柱形的正式切片時，則無能為力了。

4.2灌過錫的通孔切片：

(一般均與288℃，10秒鐘之熱應力試驗)可看到下列各種情形：

4.2.1斷角(Corner Cracking)

高溫焊錫時，板子產生較大的Z方向膨脹，若鍍銅層本身的延展性不好時，(至少要10%的延性．062的板子才不會斷角)，就會在轉角處被拉斷，此時要做鍍銅槽的活性炭處理才能解決問題，孔銅斷裂也可能出現在其他位置。

4.2.2樹脂下陷(Resin Recession)

孔壁在焊錫前都完整無缺，灌錫後因樹脂局部硬化不足，或揮發逸走，造成局部下陷自孔銅背後縮下， (見雜誌NO6.P30)。

4.2.3壓數空洞(Lamination Void)

情形類似板子A區(熱區)樹脂下陷，但此種空洞卻出現在板子的B區(壓板區，或非通孔區)嚴重時，甚至出現分層。

4.2.4配圈浮起(Lifted Land)

由於劇烈的Z方向膨脹再泠縮回來後，熱應力試驗後在配圈外圍所發生的浮離，但不可超過1 mil 。

4.2.5吹孔(Blow hole)

由孔壁銅層的破洞處的藏濕在高溫下氣化吹出 (Outgassing)能把液錫趕開而形成的空洞，此種通孔稱之為吹孔。

4.2.6內層銅箔微裂

由Z方膨脹所引起的，要手藝很好才看得到的。

4.2.7通孔的焊錫性(Solder abity)的好壞。

4.3斜切片(45°，30°)

可看出各層間導體之間的關係，本層上導間黑化粉塵隨流膠移動的情形，以及孔壁與內層較多接合面出現的情形，要用40x實體顯微鏡觀察，但磨片的手藝較難，也不易照像。

4.4水平切片

簡易者先將切樣平置，灌膠後再以強力瞬間膠貼上一直立的握片，以方便拿磨切，此水平法可對簡單的垂直切再進一步的證明，但手藝較困難，要小心慢磨以防真相誤失，尤其是銅箔在1/2 OZ 或1/4 OZ時更要非常謹慎才行，稍有不平即能出錯。水平切片也看出除膠渣，孔銅厚度，鑽孔粗造等，一般垂直切片情形而且更能看到平切的特殊畫面。例如：

4.4.1粉紅圈(Pink Ring ，Red Ring， Red Halo)

係鑽孔動作太猛或PTH的化銅前有酸液攻入黑化層，吃掉氧化銅露出銅金屬表面的原色，此粉紅圈的大小也是一種製程好壞的指標。

4.4.2

印刷與鑽孔之間的對準情形

最容易在平切片平切上看到全貌，平環的最小寬度，是否有破出(Break out)等現象都要比直切片更為清楚及真實。

4.4.3孔銅厚度的分佈也比直切要準。

4.5切孔：

需用40x實體顯微觀察半個圓形壁的全景，可看的更完全，更接近實。情，無需用言語解釋，以下為切孔的特點。

4.5.1吹孔的真實情況

在噴錫，熔錫的孔壁上，可極清楚的看到，有氣體吹出的靜止畫面的樣子，任何人一看就懂而且印象深刻，比任何文字及語言的解釋都更為有效有力。

4.5.2未鍍前的原始鑽孔孔壁的情形，如縱向玻璃束被挖空崩的情形，整犁溝出現的情形。

4.5.3經過無電銅(化學銅)後，可將背後儘量磨簿，做背光法檢查銅壁是否覆蓋(Coverage)良好或有破洞情形。

簡單的做法是：
取─500 ml燒杯將側壁外面及杯底外面全部貼滿膠帶，使杯底朝上，杯中放入─小手電筒的光源，並在杯底膠帶上割出一個小長縫，使光線射出，再將切孔樣片的孔面朝上正壓在光縫上，由20或40 倍實體顯微鏡下可清楚看到孔壁玻璃上是否已蓋滿了銅層，有任何光點或朦朧的光漏出，即表銅層的覆蓋力有問題，銅層是不透光的，必須全黑才表示銅層已覆蓋完整。

5.結論：

切片對電路板正猶如X光片對醫生看病一樣，可找出問題的真相，找出生產線的苦惱所在，並找出解決的辦法。良好的切片，常有意想不到的好處，使做的人有很大的成就感，是故為業界所不斷的追求及研究者也。




印制线路板切片测试方法

1.目的
用于评估电镀孔质量和评估线路板表面和孔壁及覆盖层的金相切片，也可以用于装配或其它区域
2.测试样品
从线路板上或测试模上切下一块样品，样品检查区域周围应留有空白地带，以免损伤检查区域，建议每块样品至少包含三个最小孔位的电镀孔
3.设备
1）样板裁切机
2）凹模（有减压的啤孔）
3）锣机或锯床
4）固定带
5）光滑装配台
6）防粘剂
7）样板支撑架
8）金相抛光台
9）砂带磨光机
10）金相图
11）室温处理封装物质
12）金刚砂纸
13）用于抛光轮的步
14）抛光润滑剂
15）微酸液
16）用于清洁及微蚀的棉纱
17）酒精
18）微蚀剂
4.程序
1）样品的准备：在180－220或320粒度的轮上研磨，并控制研磨深度在0.050inch
范围内（近似），安装前须去毛刺
2）安装金相样板
清洁，干燥装配台表面，然后，在台上及安装环内注入防粘剂将样品装入安装
环，并将其固定。必要时，将需检查的表面面对装配表面。小心将封装材料注入
装配环，

确保样板竖立，孔内充满封装材料。树脂封装材料可以要求真空除气，
容许样品在室温下固化，用蚀刻或其它永久性方法在样板上作标记。
3）研磨及抛光
使用金相设备，在180粒度的砂带磨光机上粗磨样板。注意：必须使用流水来防
止样板起燃。依次使用320粒度，400粒度，600粒度的圆盘砂纸细磨样品至电镀孔的
中心剖面处，直至磨去毛刺及划痕，转动样品90°，在连续的粒度砂纸下研磨，直至
样品由粗粒度造成的划痕被磨去。用自来水洗样板，再用气管吹干，然后用刚玉来抛
光样品，使之呈现清晰的镀层表面。使用5微米的软膏移去因600粒度砂纸留下的划
痕，接着使用0.3微米软膏。然后用酒精冲洗并吹干。检查切片，若有划痕，再抛
光，直至划痕全消失。用合适的微酸液来擦样片（通常用2－－3秒）以得到高清晰的
层与层之间的分层线。用自来水来中和微酸液，再用酒精冲洗吹干。
* 在抛光操作重，可以用操声波清洁器来降低抛光介质中的费酸洗液
4）检查
用100倍的显微镜检查孔壁厚度，至少选三个电镀孔，也可以用同一切片来确定表面
的总厚度
5）评估
将测的平均镀层厚度及镀层质量记录下来
5.注意事项
1）镀层厚度测量不能于瘤块，空缺，裂纹及不规则与薄层处测量。
2）镀层质量检查可包括下面：
起泡、层压空缺、裂纹、树脂收缩、镀层平整度、毛刺及瘤、镀层空缺。另外，
对于多层板的镀层质量应包括：内层与孔壁的结合，树脂污物，玻璃纤维突起，
树脂回蚀。这些情况中的一部分，可以在样品抛光后，微蚀前检查到
3）在封装前，在样品上镀上一层镍或其它硬金属，可以提高样品的质量和可读性
4）金刚石膏比刚玉膏好，因为线路不拿是作为高可靠性应用的评估，用6微米及1微
米金刚石膏代替上面提到的刚玉。金刚石膏充分地降低样品污物或烧板的危险。
5）微蚀液的建议配方
25ml浓缩氢氧化钠
25ml蒸馏水
3滴30％的双氧水，静置5分钟再用。当天用当天配（这是用于铅锡蚀刻的典型药
水）