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線路板金相切片制作及分析
閱讀：5876 發(fā)布時(shí)間：2013-7-24
線路板金相切片制作及分析
線路板金相切片由：金相顯微鏡套裝,、金相磨拋機(jī)、金相取樣機(jī),、金相研磨機(jī),、金相拋光機(jī)等等組成 。切片（Mircosection）分析是PCB行業(yè)中zui基礎(chǔ)也是zui重要的分析方法之一﹐通常被用作品質(zhì)判定和品質(zhì)異常分析,。對(duì)於外層品質(zhì)或者外觀不良,，我們可以通過(guò)AOI或者目檢進(jìn)行判定；但對(duì)於壓合後的內(nèi)層或者孔的品質(zhì)確認(rèn),，則須要通過(guò)切片進(jìn)行分析判定,。因此﹐制作出好的切片對(duì)於產(chǎn)品品質(zhì)判定和分析是非常重要的。通過(guò)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)﹐我已經(jīng)熟練掌握了切片的制作﹐也學(xué)會(huì)了通過(guò)切片進(jìn)行品質(zhì)判定和對(duì)不良的原因作出初步分析,。詳細(xì):
一,、線路板金相切片制作及分析分類：
1. 縱切片：沿垂直於板面的方向切開，研磨並觀察剖面狀況的切片稱為縱切片,。通常用來(lái)觀察孔在鍍銅後的品質(zhì),、疊構(gòu)以及內(nèi)部結(jié)合面的狀況，如孔銅厚度確認(rèn),，物性確認(rèn),，有無(wú)內(nèi)斷、內(nèi)連異常等品質(zhì)問題,。除此以外,，像電鍍下陷、銅顆粒等不良我們也會(huì)做縱切片加以分析,?？v切片也是我們切片分析中zui常用的方式,。
2. 水平切片：水平切片是順著板子疊合方向一層層向下研磨，用來(lái)觀察每一層面的狀況,。通常用來(lái)輔助縱切片進(jìn)行品質(zhì)異常的分析判定,，如內(nèi)連異常，我們可以在縱切片的基礎(chǔ)上加做水平切片觀察內(nèi)連異常的范圍,；此外,，還可以用來(lái)確認(rèn)內(nèi)O內(nèi)S等。
二,、線路板金相切片制作及分析的制作步驟﹕
1.取樣：
取樣是指將板子上需要分析確認(rèn)的部分切割下來(lái),。取樣時(shí)首先要確認(rèn)好切片位置：如確認(rèn)孔銅厚度，通常選擇密集zui小孔取樣,；如果是確認(rèn)物性,，則通常選擇密集孔區(qū)域取樣，取樣大小為5cm*5cm,；若是確認(rèn)品質(zhì)問題,，則取樣位置為出現(xiàn)品質(zhì)異常的區(qū)域。選定好取樣位置後,，先用小撈機(jī)撈下略大的一塊,，再用切割機(jī)切成剛好可以放入壓克力模的大小。待觀察區(qū)域應(yīng)與切片邊緣相距2mm左右﹐過(guò)大則研磨費(fèi)時(shí)﹔過(guò)小則切割時(shí)的應(yīng)力容易導(dǎo)致孔壁失真﹒如果是確認(rèn)物性,，則應(yīng)該在做完熱應(yīng)力後再用切割機(jī)切成小塊,。
2.灌膠：
灌膠的目的是利用樹脂的固化使切片緊固于壓克力模中，以便于研磨,，并且將孔內(nèi)填滿以防止出現(xiàn)研磨時(shí)孔銅翹起而造成的失真,。灌膠前，要保証切片垂直并緊貼于壓克力中,，以保証切片的美觀並便于研磨,。配膠時(shí)應(yīng)把握好樹脂粉與固化劑的用量，以免造成浪費(fèi),。調(diào)膠時(shí),，應(yīng)輕輕攪拌以趕走膠液中的氣泡，膠液的濃度以剛好可以沿?cái)嚢璋艟€性流下為宜,，太濃則膠不易封入孔中（尤其是小孔）,，太稀則固化時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，并且由于樹脂固化后收縮會(huì)使得樹脂與孔壁分離,，從而造成研磨時(shí)會(huì)產(chǎn)生翹銅,。灌膠時(shí)，為了能使小孔得以填滿樹脂，應(yīng)以攪拌棒引流從切片的一邊灌起,，孔太小時(shí),，還可以灌滿一面后攪動(dòng)幾下，以促使孔內(nèi)膠的流動(dòng)與填充,。灌完膠后,，將壓克力靜置等樹脂固化后便可以研磨了。
3.研磨：
磨片是利用快速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂紙的切削力將切片磨到所需觀察的位置,，為避免出現(xiàn)大小頭以及磨過(guò)的現(xiàn)象,，研磨時(shí)要均勻用力，并且不停的轉(zhuǎn)動(dòng)切片,，過(guò)程中還
要不斷觀察以防止磨過(guò),，并在磨偏時(shí)及時(shí)作調(diào)整。廠內(nèi)研磨用的砂紙有3種﹕180目﹑1200目﹑2400/4000目,，研磨時(shí)應(yīng)依目數(shù)由小到大進(jìn)行。
首先用切削力較大的180目砂紙進(jìn)行初步研磨,。磨通孔時(shí),，應(yīng)將切片磨到接近孔的中心處，磨Laser孔時(shí),，由于孔徑太小,，而砂紙磨削量又很大，很容易將孔磨過(guò),，所以只需要磨到擋pad即可,。
然後用1200目的砂紙研磨，一方面是將切片磨到所需觀察的位置,，另一方面是要消除180目研磨留下來(lái)的劃痕,。與180目砂紙相比﹐，它的切削量要小得多,，因而便于控制,；但其仍然有一定切削量，研磨時(shí)要多觀察切片情況,，以防磨過(guò),。
zui後再用2400/4000目砂紙研磨，由于目數(shù)較大,，只要不是過(guò)分用力或時(shí)間過(guò)長(zhǎng),，這次研磨對(duì)切片的切削量會(huì)很小。其主要作用在于消除前一次研磨后的砂紙劃痕,，使切片表面光滑平整,。
4.拋光：
即使4000目的砂紙研磨后的劃痕也會(huì)影響切片的觀察，所以需要再進(jìn)行拋光以消除砂紙研磨留下的劃痕。拋光時(shí),，先在拋光絨布上加入少量Al２O３拋光液,，然后像研磨一樣去拋光，用力要輕,。檢驗(yàn)拋光是否OK,，可用手指觸摸切片拋光面，有稍微突起的感覺就可以了,，zui后用清水將切片洗凈並擦干即可,。
5.微蝕：
微蝕的作用是讓各金屬分界面顯現(xiàn)出來(lái)，使我們可以對(duì)切片進(jìn)行判讀分析,。廠內(nèi)使用的微蝕液有2種：（1）,、氨水與純水按1:1配比再加少量H２O２；（2）,、K２Cr２O７溶液,；一般所用的都是前一種體系。微蝕時(shí),，先用棉花棒沾上微蝕液,，在切片表面輕輕擦拭2~3s，然用用軟紙輕輕擦干,，注意不能有刮傷,。微蝕的效果對(duì)觀察很重要，良好的微蝕后銅面各鍍層界線應(yīng)很清楚,，如微蝕過(guò)度則表面會(huì)呈現(xiàn)棕黑色及顆粒粗造,，嚴(yán)重影響觀察。
6.判讀及照相：
微蝕后的切片可以直接在顯微鏡下判讀,，判讀是對(duì)切片進(jìn)行質(zhì)量分析,，找出不良及分析原因。有時(shí)為了紀(jì)錄保存的需要,，常常還要照像,，照像時(shí)首先用顯微鏡將切片放大到適當(dāng)倍數(shù)（孔徑50X或者100X；銅厚,、內(nèi)層連接用200X,；Crack用400X），再在聯(lián)機(jī)電腦中用相應(yīng)軟件將圖像抓取,，並做相關(guān)數(shù)據(jù)的量取,。
三、:
切片的制作固然重要,，但它只是一個(gè)基礎(chǔ),，更重要的是切片的分析和判讀,。只有對(duì)切片做出正確的判讀，我們才能找出發(fā)生的不良,；而只有對(duì)不良切片做出正確的分析,，才能給出正確有效的措施，降低損失和預(yù)防不良的再次發(fā)生,。下面就這段時(shí)間所做的切片嘗試做簡(jiǎn)單分析,。
不良項(xiàng)目：孔粗
控制規(guī)格：重要認(rèn)可板及HW板不可有,其他客戶板不影響孔徑和信賴性可以接受
產(chǎn)生原因：
1.材料本身的原因，在NC正常作業(yè)時(shí),，仍會(huì)對(duì)孔壁造成過(guò)量的切削造成孔粗,。
2.NC時(shí)鑽針的缺陷（如缺口等）。
3.Desmear咬蝕量過(guò)大,。
此處應(yīng)該是鑽針缺陷對(duì)孔壁拉扯造成的孔粗,。
不良項(xiàng)目：孔口burr
控制規(guī)格：不影響孔徑可以接受
產(chǎn)生原因：
NC時(shí)在孔口形成了burr，高壓水洗時(shí)沒能將其*去除,，於是在PTH時(shí)沉上了化學(xué)銅,，電鍍後出現(xiàn)這種孔口burr。
不良項(xiàng)目：結(jié)晶異常
控制規(guī)格：重要認(rèn)可板不可有,其他客戶板不影響信賴性就可以接受
產(chǎn)生原因：
由於電鍍藥水的濃度異常,，污染值超標(biāo),，打氣太小造成電鍍時(shí)沉銅晶體排列無(wú)序化，從而導(dǎo)致晶體異常,。追查發(fā)現(xiàn)有藥水濃度異常，可能是造成此處不良的主要原因,。
不良項(xiàng)目：一次銅與二次銅分離
控制規(guī)格：熱應(yīng)力前出現(xiàn)就報(bào)廢;熱應(yīng)力后才出現(xiàn)且為非重要認(rèn)可板時(shí)可接受
產(chǎn)生原因：
一次銅面有油污,，氧化沒有除干淨(jìng)，或者沾上贓物都可以導(dǎo)致一次銅與二次銅分離,。
不良項(xiàng)目：氧化面爆板
控制規(guī)格：外觀OK,沒有造成其他品質(zhì)問題可以接受
產(chǎn)生原因：
1. 材料本身不良造成爆板,。
2. 材料吸濕受強(qiáng)熱后爆板。
3. 黑棕化不良引起爆板,。
不良項(xiàng)目：樹脂內(nèi)縮
控制規(guī)格：SIMENS SV03&SV07,BOSCH的樣品板熱應(yīng)力前<5%,熱應(yīng)力后<15%,；其他客戶板不管制
產(chǎn)生原因：
此處內(nèi)縮是由于材料含膠量高，受熱后產(chǎn)生樹脂內(nèi)縮,。此外:板子在藥水槽超時(shí),，材料吸濕，受熱冷卻后出現(xiàn)樹脂內(nèi)縮,。
不良項(xiàng)目：貫孔不良
控制規(guī)格：非航空板,汽車板,重要認(rèn)可板;單邊,<孔面積5%且不可出現(xiàn)在孔環(huán)處
產(chǎn)生原因：
在PTH,，鍍銅，DF的蝕刻都可能發(fā)生貫孔不良,。從左圖可以看出,，內(nèi)層孔環(huán)都有電鍍銅，貫孔不良區(qū)域沒有連成一片，所以此不良應(yīng)該是化學(xué)銅沒有沈上造成的,。
不良項(xiàng)目：滲鍍
控制規(guī)格：不影響zui小CLEARANCE可接受
產(chǎn)生原因：
材料本身存在問題,，NC時(shí)有玻纖被扯出，或是desmear咬蝕量過(guò)大,，以至PTH時(shí)有化學(xué)銅在玻纖間沉積,，電鍍之後就會(huì)有滲鍍現(xiàn)象。從圖中可以看出滲鍍細(xì)長(zhǎng),，應(yīng)該是NC扯出玻纖造成的,。
不良項(xiàng)目：內(nèi)層斷開
控制規(guī)格：汽車板、航空板,、重要認(rèn)可板不有,；其他客戶板可以降低規(guī)格確認(rèn)
產(chǎn)生原因：
1. PTH時(shí)沉銅速率過(guò)快。
2. PTH沉銅前除油未淨(jìng)或微蝕效果不好,。
3. 化學(xué)銅後超時(shí),。
切片發(fā)現(xiàn)有化學(xué)銅超厚，應(yīng)該是PTH時(shí)沉銅速率過(guò)快熱應(yīng)力后造成此處內(nèi)斷,。
不良項(xiàng)目：反回蝕
控制規(guī)格：汽車板,、航空板、重要認(rèn)可板要求<0.5mil且無(wú)內(nèi)連異常;其他板要求無(wú)內(nèi)連異常
產(chǎn)生原因：
因機(jī)臺(tái)故障,、停電,、操作失誤等原因?qū)е掳遄?/span>PTH時(shí)在微蝕槽浸泡超時(shí)，內(nèi)層銅咬蝕量太大,，造成反回蝕,。追查發(fā)現(xiàn)圖中板子在生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)機(jī)臺(tái)故障，板子在微蝕槽超時(shí),，追蹤發(fā)現(xiàn)有反回蝕,。
不良項(xiàng)目：Crack
控制規(guī)格：汽車板、航空板,、重要認(rèn)可板不可有,；其他要求<50%
產(chǎn)生原因：
當(dāng)槽液中光澤劑不在規(guī)格、CU離子濃度偏低或污染值偏高時(shí),，電鍍銅結(jié)晶不規(guī)則,，在熱因力后會(huì)出現(xiàn)Crack﹔當(dāng)出現(xiàn)爆板時(shí)也會(huì)使銅層裂開造成Crack。據(jù)查圖中板子出現(xiàn)crack時(shí)有CU離子濃度偏低,，可能由此造成crack,。