微切片讲解演示文稿

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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。
本廠的孔壁粗糙度的允收標準為:
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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。
)
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。)
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
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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
过度除胶引起的孔壁 粗糙度
3、层 间 对 准
層間對準不夠好
層間對準良好
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4、高 纵 横 比 镀 铜
狗骨頭現象
左200X为当年之深孔镀铜情形(孔徑19.8mil或 0.5mm，板厚1.6mm，纵横比仅3.2/1而已)， 一次铜系采焦磷酸铜制程，其面铜与孔铜之厚 度比(S/H)为 (1.0/0.5)；二次铜为硫酸铜制 程，S/H比已改善到了1.0/0.67
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
由于Z方向膨胀所引起内环铜箔的微裂
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，
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
微切片讲解演示文稿
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优选微切片讲解
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一、概述
电路板品质的好坏、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。
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
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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
焊环浮起
整圈性铜箔孔环受到Z方向热胀的
撕裂
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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)
度不同(欧洲客户尤其是德国客戶十分在意V-Cut對準度)
6.蚀 刻 因 子 Etching factor
X
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
V
阻剂边缘横量到最细铜腰之宽距而言”
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同一孔壁处被咬薄的放大特写ห้องสมุดไป่ตู้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。
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3、斜 切 片(45°，30°)
斜切片可看出各层导体间的互动关系。各层导体黑氧化之粉尘会随流胶而移动
4、水 平 切 片
水平切片也可看到 除胶渣、孔铜厚度、
钻孔粗糙等异常情形
孔环与孔壁间不规 则分布的残余胶渣
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5、切 孔
切孔切片中看到的吹 孔現象
切孔切片中看到的铜 瘤現象
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
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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
2、干 膜 阻 剂
此200X画面的油墨阻剂(如同墙壁)出现异常，致使二次铜
一开始往墙外恻向伸出，有了镀铜层在非导体表面建立基 地，锡铅镀层当然就毫不客气顺理成章的成长，其结果不 免造成板子的报废。
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
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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
(Wedge Void)
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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
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。
200X之通孔直 立纵断面切片
100X通孔横断 面水平切片
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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)
鑽孔粗糙度<1200U” 電鍍孔壁粗糙度<1500U”
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互连后分离
多层板各内层孔环与后来之铜孔壁完成互连后（Interconnecting)还要耐得住后续各种高温考
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.
經過微蝕的切片,各銅層情況一 目了然
为微蚀过度以致铜 面出现氧化变暗
适當微蚀
微蚀不足
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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：
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)
明视200X之斜切片
暗视200X之斜切片
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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)
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
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3、 磨 片(Crinding)
在高速转盘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果。
轻微的撞破引起的孔壁 粗糙度及釘頭
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由于玻织纱束中的破洞造成的孔壁 粗糙度
画面右边的黑洞及中央的断层，由于落差太大连化学铜与一次铜都镀不上，可见 粗糙之严重性。这种由于玻织布中断纱太多而不良的基材板，进而又造成孔壁的 粗糙，並不是鑽孔造成的粗糙度
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
方式检查通孔焊性
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)
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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
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
光助剂在转盘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)
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5、 微蚀(Microetch)
微蝕液的配比: 5~10cc 氨水+45cc 纯水+2~3滴双氧水
黑孔法的三個特点
一，不会产生"灯芯效应"（Wicking)
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。
五、结 论
微切片之于电路板，正犹如X光对医生看病一样，可用以 找出问题的真相，协助问题的解决，而且还能破解各种新制程 与新板类的奥秘。
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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
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
能出现在孔壁的其他位置。
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
斷角
部继续硬化聚合，或挥发份的 逸走，造成局部缩陷而自孔铜
树脂缩陷
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.
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压 合 空 洞(Lamination Void)