2016-07-141手動微切片法介紹及應用

（版本：D）大綱手動微切片法PTH典型不良微切片的其他應用-典型故障2手動微切片法手動微切片法PTH典型不良微切片的其他應用-典型故障3手動微切片法42.0適用文件1.0范圍3測試樣板5.0操作程序4儀器/物料6.0注意事項手動微切片法5范圍評價壓合系統和PTH的質量基礎工藝適用文件IPC-MS-81DASTM-E3測試樣板2.54mm包含3個最小尺寸鍍通孔給出了一些切割用具手動微切片法6序號儀器/物料序號儀器/物料4.1樣板取得方法4.11砂紙4.2安裝模、固定環4.12拋光布（無絨布&絨布）4.3光滑、平坦安裝表面4.13拋光膠（0.3~0.04μm）4.4脫模劑（可選）4.14鉆石拋光劑（6~0.1μm）4.5樣品夾（可選）4.15拋光潤滑劑4.6金相研磨/拋光系統4.16樣板蝕刻劑4.7帶式砂輪機（可選）4.17棉球、棉簽4.8金相顯微鏡4.18異丙醇4.9真空設備（可選）4.19樣板標記系統4.10室溫固化灌封材料4.20超聲波清洗機4.11砂紙包含：180、240、320、400、600手動微切片法7樣品準備安裝金相樣品研磨和拋光測量評價手動微切片法85.1樣品準備

在180、240、320目砂輪機上打磨樣品，使最終拋光深度在1.27mm的范圍內，安裝前去除每一邊的毛刺批鋒手動微切片法95.2安裝金相樣品清潔安裝表面→干燥→脫模劑用異丙醇或乙醇徹底清潔樣品做溫度沖擊的樣品切片時，殘留的助焊劑會使灌封材料粘性很差→形成縫隙將樣品豎立在安裝環中。使用樣板支持夾或雙面膠使樣品和底板垂直使待測面面向安裝表面小心使用灌封材料從一邊將安裝環灌滿稀釋劑→填滿小孔徑PTH孔使用手套→防止皮膚過敏手動微切片法105.2安裝金相樣品灌膠后樣品必須向上保存，孔應被灌封材料填滿環氧灌封材料，需要真空排氣固化后，取出樣品，應有的最低品質為：灌封材料和樣品間無縫隙PTH孔灌滿灌封材料灌封材料中無氣泡標識樣品用永久方法，不被溶劑和潤滑劑影響樣品錐度對厚度測量影響大：30°角讀數增大一倍手動微切片法11粗磨180目砂紙磨至接近孔壁邊細磨依次使用240、320、400、600目砂紙磨至孔中心磨盤轉速(200~300)r/min拋光粗拋：6μm→1~3μm，磨盤轉速(200~300)r/min精拋：0.1μm鉆石或0.05μm氧化鋁，磨盤轉速(100~150)r/min微蝕氨水+雙氧水微蝕時間一般為2~3s5.3研磨和拋光手動微切片法125.3研磨和拋光180目砂紙，粗磨至接近孔壁邊大量水洗→防止燒焦、沖走碎片依次使用240、320、400、600目砂紙精細研磨至PTH中心，過程中大量水洗。磨盤轉速度為200~300r/min兩相鄰的研磨，旋轉樣品90°，研磨時間為磨掉前道磨痕時間的2到3倍研磨平面要在同一水平面上當研磨粒子小于30μm時，變形會小很多所以，400、600目砂紙，可以延長研磨時間手動微切片法135.3研磨和拋光用流水沖洗后，用過濾空氣吹干。如果有要求，每一步間使用超聲波清洗強烈推薦超聲波清洗，特別是更精細的研磨中，在粗拋光前和所有的拋光步驟中印制板特別是溫度沖擊后的環氧樹脂基材料有這樣特征：包含有隱藏研磨和拋光粒子的氣孔，其中的粒子在普通清洗時不能除去。但應小心過度超聲波清洗會破壞樣品，即使多一分鐘的清洗，也會破壞拋光表面。手動微切片法145.3研磨和拋光用6μm鉆石研磨劑、硬度低或無絨毛的布粗拋光樣品仔細檢查，確保除去600目砂紙的磨痕如果有要求，使用超聲波清洗用1~3μm鉆石研磨劑、硬度低或無絨毛的布繼續拋光樣品如果切片已經磨水平，通常用中等壓力拋光幾分鐘就很有效以上拋光，轉速度為200~300r/min手動微切片法155.3研磨和拋光最后拋光使用軟織布或中絨毛布、1~0.1μm鉆石拋光劑、0.05氧化鋁或其他氧化物若拋光劑為氧化物或二氧化硅，低到中等壓力拋光10~20s當使用鉆石拋光劑和軟織布，可能需要幾分鐘通常使用拋光速度為100~150r/min典型的拋光劑：6μm、1μm、0.04二氧化硅膠或0.05μm氧化鋁其他的拋光劑：6μm、3μm、0.25μm的鉆石研磨膏手動微切片法165.3研磨和拋光警告：使用絨布可造成差的邊緣保持力，組織間高低不平，因為它加快了物質去除的速度鉛錫合金和更軟的灌封材料的磨去速度要比銅或玻璃布基材快絨布的絨越長，影響越大需要縮短研磨時間和充分的潤滑，并在最后的拋光中用小一些的壓力手動微切片法175.3研磨和拋光用中性熱肥皂水或溶劑洗，并吹干檢查的重新拋光。如果需要，用6μm鉆石膏開始研磨，直到：沒有大于被最后的拋光膏引起的磨痕樣品不高或低于安裝材料沒有銅渣鍍到PTH或基材中切片平面在孔中心幾乎沒有可見的，由準備引起的基材玻璃纖維的破壞手動微切片法185.3研磨和拋光當已經獲得要求品質的切片，按5.4.1規定，檢查剛拋光的多層印制板，標示內層分離懷疑區為黑線或部分黑線，這些區域應在微蝕后確認。用規定的顯微鏡檢查樣品，這些可能是所有標識為“拋光”和標識為“微蝕”后的一比一相交性。手動微切片法195.3研磨和拋光用合適的微蝕液擦切片樣品（見6.4）典型的微蝕時間為2~3秒，以展現鍍層交界面過度微蝕將造成銅箔和電銅分界線模糊用流水或去離子水清洗，去除微蝕劑用溶劑洗后，吹干手動微切片法205.4測量評價使用100倍顯微鏡來測量標準或規定要求的值。使用金相像片設定來照明觀察區如果沒有其他規定，使用200倍顯微鏡作仲裁手動微切片法215.4測量評價測鍍層厚度至少量3個PTH孔，表面銅總厚也可用同樣樣品截面上測量記錄測量鍍層厚度和鍍層質量鍍層厚度測量不應在鍍瘤、空洞、或裂縫處測量手動微切片法225.4測量評價質量檢查包括如下方面起泡、壓合空洞、裂縫樹脂凹縮、孔壁剝離鍍層不均勻、毛刺、結瘤鍍層空洞芯吸手動微切片法235.4測量評價多層印制板電鍍質量還包括：內層連接到PTH孔樹脂膠渣玻璃纖維凸出樹脂回縮在拋光好微蝕前觀察樣品切片就可發現一些電鍍等質量問題手動微切片法246.0注意事項6.1在灌封前，按ASTM3將樣品鍍一層銅（或其他金屬），可提供良好的邊緣保持力，從而可進行更精確的厚度測量6.2對更精確評價可能內層分離，推薦6.2.1和6.2.2包含的程序6.2.1為“重新研磨程序”6.2.2為“機械/化學同時拋光”手動微切片法256.0注意事項6.2.1重新研磨程序拋光和金相顯微鏡檢查后，關掉最后研磨輪通常重新研磨樣品需要大量水，使用600目砂紙，磨輪在和PTH孔壁平行的穩定位置，6到8雙循環足夠除去在拋光時的互連分離銅渣按照5.3.3到5.3.7，清洗、干燥并拋光樣品，然后用金相顯微鏡重新檢查是否存在互連分離微蝕后，重新檢查是否互連分離和其他特征手動微切片法266.0注意事項6.2.2機械/化學同時拋光使用95%的二氧化硅膠和5%體積比的雙氧水（30%濃度）混合物，和抗化學藥水拋光布，進行機械和化學同時對樣品的研磨機械拋光過度，將會有很多劃痕化學拋光過度，將會過蝕要求有最優平衡狀態手動微切片法276.0注意事項6.3為獲取更多對互連分離的觀察，在水平盤上重新研磨和拋光（垂直于原垂直平面），檢查半圓周表面當分離影響少于50%的內層厚度（標識為垂直切片），這種方法成功率比較低手動微切片法286.0注意事項6.3微蝕液25ml氨水（25%~30%）、25ml雙氧水（體積比3%~5%）需要較長時間微蝕時，使用25ml蒸餾水或過濾水稀釋溶液使用前等待5min，每幾小時更換藥水還有其他微蝕液，參考IPC-MS-810等IMC微蝕液，25ml鹽酸/硫酸（5%）、25ml乙醇（95%），可適當加水稀釋，已防止過蝕。手動微切片法29一、謹慎&耐心切片前要確認清楚；切片操作要有耐心二、膽大&心細不關心部分大膽研磨、每道程序間仔細確認三、創新&延伸不局限于PTH切片；當做一種工具PTH典型不良手動微切片法PTH典型不良微切片的其他應用-典型故障30PTH典型不良311、內層環寬PTH典型不良322、焊盤起翹注：熱應力測試或模擬返工后，允許焊盤起翹PTH典型不良333、銅箔裂縫-內層（C型裂縫）PTH典型不良344、銅箔裂縫-外層PTH典型不良355、鍍層裂縫（孔壁）-E型裂縫PTH典型不良366、鍍層裂縫（拐角）-F型裂縫PTH典型不良377、鍍層結瘤PTH典型不良388、銅鍍層厚度-孔壁PTH典型不良399、包覆銅電鍍PTH典型不良4010、鍍層空洞PTH典型不良4111、焊料涂層厚度PTH典型不良4212、阻焊膜厚度PTH典型不良4313、芯吸PTH典型不良4413、芯吸PTH典型不良4514、內層分離-垂直（軸向）切片PTH典型不良4615、內層分離-水平（橫向）切片PTH典型不良4716、盲/埋導通孔的材料填塞PTH典型不良4817、填塞孔的蓋覆電鍍微切片的其他應用手動微切片法PTH典型不良微切片的其他應用-典型故障49微切片的其他應用501、MLCC之機械裂紋1）熱應力失效2）SMT不良3）機械應力4）本體不良微切片的其他應用512、IMC（IntermetallicCompound）良性：Cu6Sn5惡性：Cu3Sn熱量充足：鵝卵狀熱量不足：短棒狀微切片的其他應用523、HIP（Head-in-Pillow）1）回流曲線不合理2）BGA氧化3）應力應變有鉛錫膏焊接無鉛