PCB切片制作及分析

切片制作及分析切片(Mircosection)分析是PCB行業中最基礎也是最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。一、切片分類：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最常用的方式。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、切片的制作步驟﹕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，通常選擇密集最小孔取樣；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。最後再用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Al２O３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，最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H２O２；(2)、K２Cr２O７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、切片分析: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：SIMENSSV03&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：在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：不影响最小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咬蝕量過大，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。