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技术支持

线路板金相切片制作及分析
发布时间:2013-07-24   点击次数:3610次
                 线路板金相切片制作及分析
线路板金相切片由:金相显微镜套装、金相磨抛机、金相取样机、金相研磨机、金相抛光机等等组成 。切片(Mircosection)分析是PCB行業中zui基礎也是zui重要的分析方法之一﹐通常被用作品質判定和品質異常分析。對於外層品質或者外觀不良,我們可以通過AOI或者目檢進行判定;但對於壓合後的內層或者孔的品質確認,則須要通過切片進行分析判定。因此﹐制作出好的切片對於產品品質判定和分析是非常重要的。通過這段時間的學習﹐我已經熟練掌握了切片的制作﹐也學會了通過切片進行品質判定和對不良的原因作出初步分析。详细:
 
一、线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。通常用來觀察孔在鍍銅後的品質、疊構以及內部結合面的狀況,如孔銅厚度確認,物性確認,有無內斷、內連異常等品質問題。除此以外,像電鍍下陷、銅顆粒等不良我們也會做縱切片加以分析。縱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,用來觀察每一層面的狀況。通常用來輔助縱切片進行品質異常的分析判定,如內連異常,我們可以在縱切片的基礎上加做水平切片觀察內連異常的范圍;此外,還可以用來確認內O內S等。
 
二、线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的部分切割下來。取樣時首先要確認好切片位置:如確認孔銅厚度,通常選擇密集zui小孔取樣;如果是確認物性,則通常選擇密集孔區域取樣,取樣大小為5cm*5cm;若是確認品質問題,則取樣位置為出現品質異常的區域。選定好取樣位置後,先用小撈機撈下略大的一塊,再用切割機切成剛好可以放入壓克力模的大小。待觀察區域應与切片邊緣相距2mm左右﹐過大則研磨費時﹔過小則切割時的應力容易導致孔壁失真﹒如果是確認物性,則應該在做完熱應力後再用切割機切成小塊。
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,并且將孔內填滿以防止出現研磨時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。配膠時應把握好樹脂粉與固化劑的用量,以免造成浪費。調膠時,應輕輕攪拌以赶走膠液中的气泡,膠液的濃度以剛好可以沿攪拌棒線性流下為宜,太濃則膠不易封入孔中(尤其是小孔),太稀則固化時間會延長,并且由于樹脂固化后收縮會使得樹脂与孔壁分离,從而造成研磨時會產生翹銅。灌膠時,為了能使小孔得以填滿樹脂,應以攪拌棒引流從切片的一邊灌起,孔太小時,還可以灌滿一面后攪動几下,以促使孔內膠的流動與填充。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:
磨片是利用快速轉動的砂紙的切削力將切片磨到所需觀察的位置,為避免出現大小頭以及磨過的現象,研磨時要均勻用力,并且不停的轉動切片,過程中還
要不斷觀察以防止磨過,并在磨偏時及時作調整。厂內研磨用的砂紙有3種﹕180目﹑1200目﹑2400/4000目,研磨時應依目數由小到大進行。
首先用切削力較大的180目砂紙進行初步研磨。磨通孔時,應將切片磨到接近孔的中心處,磨Laser孔時,由于孔徑太小,而砂紙磨削量又很大,很容易將孔磨過,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目研磨留下來的划痕。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,研磨時要多觀察切片情況,以防磨過。
zui後再用2400/4000目砂紙研磨,由于目數較大,只要不是過分用力或時間過長,這次研磨對切片的切削量會很小。其主要作用在于消除前一次研磨后的砂紙划痕,使切片表面光滑平整。
4.拋光:
即使4000目的砂紙研磨后的划痕也會影響切片的觀察,所以需要再進行拋光以消除砂紙研磨留下的划痕。拋光時,先在拋光絨布上加入少量AlO拋光液,然后像研磨一樣去拋光,用力要輕。檢驗拋光是否OK,可用手指触摸切片拋光面,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出來,使我們可以對切片進行判讀分析。厂內使用的微蝕液有2種:(1)、氨水与純水按1:1配比再加少量HO(2)KCrO溶液;一般所用的都是前一种体系。微蝕時,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。微蝕的效果對觀察很重要,良好的微蝕后銅面各鍍層界線應很清楚,如微蝕過度則表面會呈現棕黑色及顆粒粗造,嚴重影響觀察。
6.判讀及照相:
微蝕后的切片可以直接在顯微鏡下判讀,判讀是對切片進行質量分析,找出不良及分析原因。有時為了紀錄保存的需要,常常還要照像,照像時首先用顯微鏡將切片放大到适當倍數(孔徑50X或者100X;銅厚、內層連接用200X;Crack用400X),再在聯機電腦中用相應軟件將圖像抓取,並做相關數據的量取。
 
三、:
    切片的制作固然重要,但它只是一個基礎,更重要的是切片的分析和判讀。只有對切片做出正確的判讀,我們才能找出發生的不良;而只有對不良切片做出正確的分析,才能給出正確有效的措施,降低損失和預防不良的再次發生。下面就這段時間所做的切片嘗試做簡單分析。
不良項目:孔粗
控制規格:重要认可板及HW板不可有,其他客户板不影响孔径和信赖性可以接受
產生原因:
1.材料本身的原因,在NC正常作業時,仍會對孔壁造成過量的切削造成孔粗。
2.NC時鑽針的缺陷(如缺口等)。
3.Desmear咬蝕量過大。
此處應該是鑽針缺陷對孔壁拉扯造成的孔粗。
 
不良項目:孔口burr
控制規格:不影响孔径可以接受
產生原因:
NC時在孔口形成了burr,高壓水洗時沒能將其完全去除,於是在PTH時沉上了化學銅,電鍍後出現這種孔口burr

 
 
不良項目:結晶異常
控制規格:重要认可板不可有,其他客户板不影响信赖性就可以接受
產生原因:
由於電鍍藥水的濃度異常,污染值超標,打氣太小造成電鍍時沉銅晶體排列無序化,從而導致晶體異常。追查發現有藥水濃度異常,可能是造成此處不良的主要原因。

不良項目:一次銅與二次銅分離
控制規格:热应力前出现就报废;热应力后才出现且为非重要认可板时可接受
產生原因:
一次銅面有油污,氧化沒有除干淨,或者沾上贓物都可以導致一次銅與二次銅分離。

 
 
 
不良項目:氧化面爆板
控制規格:外观OK,没有造成其他品质问题可以接受
產生原因:
1.      材料本身不良造成爆板。
2.      材料吸濕受強熱后爆板。
3.      黑棕化不良引起爆板。

不良項目:樹脂內縮
控制規格:SIMENS SV03&SV07,BOSCH的样品板热应力前<5%,热应力后<15%;其他客户板不管制
產生原因:
此处内缩是由于材料含膠量高,受熱后產生樹脂內縮。此外:板子在藥水槽超時,材料吸濕,受熱冷卻后出現樹脂內縮。

 
不良項目:貫孔不良
控制規格:非航空板,汽车板,重要认可板;单边,<孔面积5%且不可出现在孔环处
產生原因:
PTH,鍍銅,DF的蝕刻都可能發生貫孔不良。從左圖可以看出,內層孔環都有電鍍銅,貫孔不良區域沒有連成一片,所以此不良應該是化學銅沒有沈上造成的。

不良項目:滲鍍
控制規格:不影响zui小CLEARANCE可接受
產生原因:
材料本身存在問題,NC時有玻纖被扯出,或是desmear量過大,以至PTH時有化學銅在玻纖間沉積,電鍍之後就會有滲鍍現象。從圖中可以看出滲鍍細長,應該是NC扯出玻纖造成的。
 
 
 
 
不良項目:內層斷開
控制規格:汽车板、航空板、重要认可板不有;其他客户板可以降低规格确认
產生原因:
1.      PTH時沉銅速率過快。
2.      PTH沉銅前除油未淨或微蝕效果不好。
3.      化學銅後超時。
切片發現有化學銅超厚,應該是PTH時沉銅速率過快热应力后造成此處內斷。

 
不良項目:反回蝕
控制規格:汽车板、航空板、重要认可板要求<0.5mil且无内连异常;其他板要求无内连异常
產生原因:
因機台故障、停電、操作失誤等原因導致板子PTH時在微蝕槽浸泡超時,內層銅咬蝕量太大,造成反回蝕。追查發現圖中板子在生產時出現機台故障,板子在微蝕槽超時,追蹤發現有反回蝕。
不良項目:Crack
控制規格:汽车板、航空板、重要认可板不可有;其他要求<50%
產生原因:
當槽液中光澤劑不在規格、CU離子濃度偏低或污染值偏高時,電鍍銅結晶不規則,在熱因力后會出現Crack﹔當出現爆板時也會使銅層裂開造成Crack。據查圖中板子出現crack時有CU離子濃度偏低,可能由此造成crack
 

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