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切片制作学习

漂锡后孔中出现空洞, 因空洞距正对面的孔 壁甚远故非吹孔
吹孔照片(Blow Hole是指高 温焊接中会吹气将熔锡推开 成空洞的通孔)
黑孔(Black Hole)
Black Bole槽液是一种以微小碳粉为基础的水溶性“悬浮液” (Suspension),其固态碳粉含量约为1.35%-1.45%。其余是水及添加劑 黑孔法的三個特点 一,不会产生"灯芯效应"(Wicking)
明视200X之斜切片
暗视200X之斜切片
三、制作技巧
微切片需填胶抛光与微蚀,才能看清各种真实品质.以下为制作过程 的重点:
1、 取 样(Sample 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。(本廠是採用金相切片機及沖片機取樣)
由于过度蚀铜而未将铜盐彻底去掉,以致造成化学镍层的浮离,或 进一步掏空现象 铜面前处理不良时,化学镍 虽可镀上去,但当镍层之内 应力太大时,产生浮离现象
焊接
通孔焊锡性的好坏与孔铜品质当然有直接的关系。凡镀铜太薄(低于 0.8mil)与钻孔粗糙者,就有可能会发生"吹孔",连带使插脚焊接的填 锡不足强度有问题,故需以漂锡方式检查通孔焊性
5、机 械 外 力 效 果
上三图均为电性测试时,发现断路(Continuity Failure 或Open)时,再去 做切片发现是因镀锡铅不良而于蚀刻时被咬断的孔。这种不通的孔常会多测 一两次,以致孔口出现被探针所顶挤变形的样,电测机所施加压力的影响可 见一般
上三图均为V-Cut之圖片。左邊上下切口对齐度较好,中間稍歪,右图未對齊 且上下切口深度不同(欧洲客户尤其是德国客戶十分在意V-Cut對準度)
200X之通孔直 立纵断面切片
100X通孔横断 面水平切片
微切孔的制作方法:小心用钻石锯片将一排待 檢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半,置于10X的显微 镜下,在全视野下观察剩余半壁的整体情况。 (切片厚度為2毫米)
背光切片 (Back Light)
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。(此種切片作起來很困難,也不易觀察)
3、 磨 片(Crinding) 在高速转盒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。研磨時(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。 (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、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。
因鑽針不够锐利撞断“某一” 画面上“立式”纵向的玻织纱 束而造成的孔壁粗糙度
因钻孔不良而引起的孔壁粗糙(挖破)
為減少因鑽孔不良引起粗糙度,PCB正厂对钻针与钻孔的管理原则是: 一,“0.062”厚的板子一般叠三片高; 二,全新钻针经1500击(Hits)后重磨; 三,后续每1500H重磨一次,共两次,连新针共重磨三次即报废。
二,孔壁只由一层厚铜所构成,此乃出于黑孔后 随即影像转移,及在孔壁与板面线路上镀满铜层, 形式上虽是负片法流程,但却只有一层孔铜而 已。 三,内层孔环与孔壁卸接处稍微出现低陷, 這是由于黑孔皮膜盖满板面与孔壁后,又经 微蚀而将面铜及各孔环侧面的铜层又咬掉一 些,以便露出底铜而再做进一步的流程所致。
黑孔孔壁全景(由于孔中央之黑膜太薄,致使皮膜 导电不良,造成孔中央全部镀不上电镀铜层而断孔)
由于Z方向膨胀所引起内环铜箔的微裂
焊 环 浮 起
整圈性铜箔孔环受到Z方向 热胀的撕裂
吹孔
孔铜壁有破窟窿(Void) ,在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”。
吹孔
通 孔 焊 锡 好 坏
通孔焊锡性好坏与孔铜厚及孔壁破洞大有关系(由下圖可以看出因孔铜厚度 不足以致焊性不佳,且可看出零件脚之焊錫性也有問題)
孔壁粗糙
孔壁粗糙是因為钻孔而造成不良, 其中又以钻针情况不佳为主因。说的更仔 细一点,那就是针尖上两个第一面(First Facet)的切削前缘(Cutting Lips)出现崩破(Chipping),无法顺利切削玻璃束所致。或针尖外侧两刃角 (Corner)崩损磨圆,失去原来直角修整孔壁的功能,在破烂刀具的又劈又撞 情形下,经常会把迎面而来的纵向玻织束撞成破裂陷落的坑洞,不过横向撞 折断者则尚可维持平坦。下附各图中读者可清楚的看到其孔壁放大的细部情 形 纵向纱束被劈散成坑
異常圖片講解
1、油 默 阻 剂(湿膜阻剂)
完成一次铜才加印油墨阻剂,再镀二次铜与锡铅后所做 之切片.由此可了解油墨阻剂的边缘是扁平渐薄的。致使 二铜与锡铅很容易就横向增加宽度而将油墨包夹其中 剥膜及蚀刻后尚未熔锡之画面,其二铜与锡铅之横 向扩镀
网印负片法熔锡后的切片
由圖可以看出二铜镀得特别厚,不但超越油墨 而且还侧爬颇远 ,孔环外缘截面呈现缺口
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。
若以孔与环之对准度而言,纵断面上 只能看到一点,但横断面却可看到全 貌的破环。
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。拋光時加氧化铝 白色悬浮液当作抛光助剂在转盒打湿的毛毡上進行拋光.(注意切样在抛 光时要时常改变方向,使产生更均匀的效果直到砂痕完全消失切面光亮 为止)
5、 微蚀(Microetch) 微蝕液的配比: 5~10cc 氨水+45cc 纯水+2~3滴双氧水 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。用棉花棒沾着微蚀液,在切片表面轻擦约2~3 秒锺,2~3秒后立即擦干,否則銅面會變色氧化,良好的微蚀将 呈现鲜红铜色.
为微蚀过度以致铜 面出现氧化变暗 經過微蝕的切片,各銅層情 況一目了然
微蚀不足 适當微蚀
四、判 读
微切片可以檢驗到的項目有: 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 Void)等,
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,但日本客户仍坚持拒 收.
斷角 树 脂 缩 陷
压 合 空 洞(Lamination Void)
因整孔剂浮游颗粒而 发生的镀铜空心瘤
纯钯直接电镀与镀铜后 所发现的粉红圈与楔形 孔破(Wedge Void)
2、 热应力填锡的通孔切片:(一般均为288℃,10秒钟之热 应力试验) 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。
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。
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。
内 环 铜 箔 微 裂
6.蚀 刻 因 子 Etching factor
X
V 所谓蚀刻因子(F)系指向下的蚀深V,除 以侧蚀X所得商值F之谓也(F=V/X)。而X 定义是指“从阻剂边缘横量到最细铜腰 之宽距而言”
同一孔壁处被咬薄的放大特写镜头,其两端虽已塞有绿漆,但可能仍留有 细缝,造成蚀刻液的毛细渗入而局部咬薄的现象。
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 (封膠形式有很多種,本廠是购买现成的 压克力成型模塊,将待檢切片固定在模塊槽中灌入冷凝胶封膠。)
过度钉头几乎一定会出现较大的挖破,出自钻 孔的纵向玻璃纱束之挖破,除与钻针尖部的"刃 角"损耗有密切关系外,也与钻针的偏转(Run Out)或摇摆(Wobble)有关
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