手动微切片法介绍及应用

2016-07-141手动微切片法介绍及应用

（版本：D）大纲手动微切片法PTH典型不良微切片的其他应用-典型故障2手动微切片法手动微切片法PTH典型不良微切片的其他应用-典型故障3手动微切片法42.0适用文件1.0范围3测试样板5.0操作程序4仪器/物料6.0注意事项手动微切片法5范围评价压合系统和PTH的质量基础工艺适用文件IPC-MS-81DASTM-E3测试样板2.54mm包含3个最小尺寸镀通孔给出了一些切割用具手动微切片法6序号仪器/物料序号仪器/物料4.1样板取得方法4.11砂纸4.2安装模、固定环4.12抛光布（无绒布&绒布）4.3光滑、平坦安装表面4.13抛光胶（0.3~0.04μm）4.4脱模剂（可选）4.14钻石抛光剂（6~0.1μm）4.5样品夹（可选）4.15抛光润滑剂4.6金相研磨/抛光系统4.16样板蚀刻剂4.7带式砂轮机（可选）4.17棉球、棉签4.8金相显微镜4.18异丙醇4.9真空设备（可选）4.19样板标记系统4.10室温固化灌封材料4.20超声波清洗机4.11砂纸包含：180、240、320、400、600手动微切片法7样品准备安装金相样品研磨和抛光测量评价手动微切片法85.1样品准备

在180、240、320目砂轮机上打磨样品，使最终抛光深度在1.27mm的范围内，安装前去除每一边的毛刺批锋手动微切片法95.2安装金相样品清洁安装表面→干燥→脱模剂用异丙醇或乙醇彻底清洁样品做温度冲击的样品切片时，残留的助焊剂会使灌封材料粘性很差→形成缝隙将样品竖立在安装环中。使用样板支持夹或双面胶使样品和底板垂直使待测面面向安装表面小心使用灌封材料从一边将安装环灌满稀释剂→填满小孔径PTH孔使用手套→防止皮肤过敏手动微切片法105.2安装金相样品灌胶后样品必须向上保存，孔应被灌封材料填满环氧灌封材料，需要真空排气固化后，取出样品，应有的最低品质为：灌封材料和样品间无缝隙PTH孔灌满灌封材料灌封材料中无气泡标识样品用永久方法，不被溶剂和润滑剂影响样品锥度对厚度测量影响大：30°角读数增大一倍手动微切片法11粗磨180目砂纸磨至接近孔壁边细磨依次使用240、320、400、600目砂纸磨至孔中心磨盘转速(200~300)r/min抛光粗抛：6μm→1~3μm，磨盘转速(200~300)r/min精抛：0.1μm钻石或0.05μm氧化铝，磨盘转速(100~150)r/min微蚀氨水+双氧水微蚀时间一般为2~3s5.3研磨和抛光手动微切片法125.3研磨和抛光180目砂纸，粗磨至接近孔壁边大量水洗→防止烧焦、冲走碎片依次使用240、320、400、600目砂纸精细研磨至PTH中心，过程中大量水洗。磨盘转速度为200~300r/min两相邻的研磨，旋转样品90°，研磨时间为磨掉前道磨痕时间的2到3倍研磨平面要在同一水平面上当研磨粒子小于30μm时，变形会小很多所以，400、600目砂纸，可以延长研磨时间手动微切片法135.3研磨和抛光用流水冲洗后，用过滤空气吹干。如果有要求，每一步间使用超声波清洗强烈推荐超声波清洗，特别是更精细的研磨中，在粗抛光前和所有的抛光步骤中印制板特别是温度冲击后的环氧树脂基材料有这样特征：包含有隐藏研磨和抛光粒子的气孔，其中的粒子在普通清洗时不能除去。但应小心过度超声波清洗会破坏样品，即使多一分钟的清洗，也会破坏抛光表面。手动微切片法145.3研磨和抛光用6μm钻石研磨剂、硬度低或无绒毛的布粗抛光样品仔细检查，确保除去600目砂纸的磨痕如果有要求，使用超声波清洗用1~3μm钻石研磨剂、硬度低或无绒毛的布继续抛光样品如果切片已经磨水平，通常用中等压力抛光几分钟就很有效以上抛光，转速度为200~300r/min手动微切片法155.3研磨和抛光最后抛光使用软织布或中绒毛布、1~0.1μm钻石抛光剂、0.05氧化铝或其他氧化物若抛光剂为氧化物或二氧化硅，低到中等压力抛光10~20s当使用钻石抛光剂和软织布，可能需要几分钟通常使用抛光速度为100~150r/min典型的抛光剂：6μm、1μm、0.04二氧化硅胶或0.05μm氧化铝其他的抛光剂：6μm、3μm、0.25μm的钻石研磨膏手动微切片法165.3研磨和抛光警告：使用绒布可造成差的边缘保持力，组织间高低不平，因为它加快了物质去除的速度铅锡合金和更软的灌封材料的磨去速度要比铜或玻璃布基材快绒布的绒越长，影响越大需要缩短研磨时间和充分的润滑，并在最后的抛光中用小一些的压力手动微切片法175.3研磨和抛光用中性热肥皂水或溶剂洗，并吹干检查的重新抛光。如果需要，用6μm钻石膏开始研磨，直到：没有大于被最后的抛光膏引起的磨痕样品不高或低于安装材料没有铜渣镀到PTH或基材中切片平面在孔中心几乎没有可见的，由准备引起的基材玻璃纤维的破坏手动微切片法185.3研磨和抛光当已经获得要求品质的切片，按5.4.1规定，检查刚抛光的多层印制板，标示内层分离怀疑区为黑线或部分黑线，这些区域应在微蚀后确认。用规定的显微镜检查样品，这些可能是所有标识为“抛光”和标识为“微蚀”后的一比一相交性。手动微切片法195.3研磨和抛光用合适的微蚀液擦切片样品（见6.4）典型的微蚀时间为2~3秒，以展现镀层交界面过度微蚀将造成铜箔和电铜分界线模糊用流水或去离子水清洗，去除微蚀剂用溶剂洗后，吹干手动微切片法205.4测量评价使用100倍显微镜来测量标准或规定要求的值。使用金相像片设定来照明观察区如果没有其他规定，使用200倍显微镜作仲裁手动微切片法215.4测量评价测镀层厚度至少量3个PTH孔，表面铜总厚也可用同样样品截面上测量记录测量镀层厚度和镀层质量镀层厚度测量不应在镀瘤、空洞、或裂缝处测量手动微切片法225.4测量评价质量检查包括如下方面起泡、压合空洞、裂缝树脂凹缩、孔壁剥离镀层不均匀、毛刺、结瘤镀层空洞芯吸手动微切片法235.4测量评价多层印制板电镀质量还包括：内层连接到PTH孔树脂胶渣玻璃纤维凸出树脂回缩在抛光好微蚀前观察样品切片就可发现一些电镀等质量问题手动微切片法246.0注意事项6.1在灌封前，按ASTM3将样品镀一层铜（或其他金属），可提供良好的边缘保持力，从而可进行更精确的厚度测量6.2对更精确评价可能内层分离，推荐6.2.1和6.2.2包含的程序6.2.1为“重新研磨程序”6.2.2为“机械/化学同时抛光”手动微切片法256.0注意事项6.2.1重新研磨程序抛光和金相显微镜检查后，关掉最后研磨轮通常重新研磨样品需要大量水，使用600目砂纸，磨轮在和PTH孔壁平行的稳定位置，6到8双循环足够除去在抛光时的互连分离铜渣按照5.3.3到5.3.7，清洗、干燥并抛光样品，然后用金相显微镜重新检查是否存在互连分离微蚀后，重新检查是否互连分离和其他特征手动微切片法266.0注意事项6.2.2机械/化学同时抛光使用95%的二氧化硅胶和5%体积比的双氧水（30%浓度）混合物，和抗化学药水抛光布，进行机械和化学同时对样品的研磨机械抛光过度，将会有很多划痕化学抛光过度，将会过蚀要求有最优平衡状态手动微切片法276.0注意事项6.3为获取更多对互连分离的观察，在水平盘上重新研磨和抛光（垂直于原垂直平面），检查半圆周表面当分离影响少于50%的内层厚度（标识为垂直切片），这种方法成功率比较低手动微切片法286.0注意事项6.3微蚀液25ml氨水（25%~30%）、25ml双氧水（体积比3%~5%）需要较长时间微蚀时，使用25ml蒸馏水或过滤水稀释溶液使用前等待5min，每几小时更换药水还有其他微蚀液，参考IPC-MS-810等IMC微蚀液，25ml盐酸/硫酸（5%）、25ml乙醇（95%），可适当加水稀释，已防止过蚀。手动微切片法29一、谨慎&耐心切片前要确认清楚；切片操作要有耐心二、胆大&心细不关心部分大胆研磨、每道程序间仔细确认三、创新&延伸不局限于PTH切片；当做一种工具PTH典型不良手动微切片法PTH典型不良微切片的其他应用-典型故障30PTH典型不良311、内层环宽PTH典型不良322、焊盘起翘注：热应力测试或模拟返工后，允许焊盘起翘PTH典型不良333、铜箔裂缝-内层（C型裂缝）PTH典型不良344、铜箔裂缝-外层PTH典型不良355、镀层裂缝（孔壁）-E型裂缝PTH典型不良366、镀层裂缝（拐角）-F型裂缝PTH典型不良377、镀层结瘤PTH典型不良388、铜镀层厚度-孔壁PTH典型不良399、包覆铜电镀PTH典型不良4010、镀层空洞PTH典型不良4111、焊料涂层厚度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、内层分离-垂直（轴向）切片PTH典型不良4615、内层分离-水平（横向）切片PTH典型不良4716、盲/埋导通孔的材料填塞PTH典型不良4817、填塞孔的盖覆电镀微切片的其他应用手动微切片法PTH典型不良微切片的其他应用-典型故障49微切片的其他应用501、MLCC之机械裂纹1）热应力失效2）SMT不良3）机械应力4）本体不良微切片的其他应用512、IMC（IntermetallicCompound）良性：Cu6Sn5恶性：Cu3Sn热量充足：鹅卵状热量不足：短棒状微切片的其他应用523、HIP（Head-in-Pillow）1）回流曲线不合理2）BGA氧化3）应力应变有铅锡膏焊接无铅