进阶切片介绍.ppt

1、進階切片介紹,基礎切片簡介 從切片看問題 問題與製程的關係 常見客戶回饋問題 主講人:熊令怡,一基礎切片簡介,1 目的 針對無法用目視或直接從外觀檢驗出缺點運用切片達到品質檢驗的目的。例如：孔內鍍銅厚度.等等 針對多層板可以用較低的成本做品質信賴性的初步檢測。例如：層間對稱性.等等,2 切片種類 (1)縱切: 係將灌膠後之切片以垂直方式進行切片分析;一般適用於例行性切片分析,如銅厚及孔避粗糙度等 (2)平磨: 係將切片以水平方式進行切片分析(無須灌膠);一般適用於內層短斷路等缺點檢驗 (3)背光: 無須經過灌膠程序而是直接將孔以鑽石切割機將孔裁切一半,以下燈光源檢驗;一般用於背光檢驗,檢驗化學

2、銅沉積程度,二切片製作流程,取樣 (沖床)：以沖床剪床或鑽石切割刀將欲檢測區域取下，取樣時須注意切片的外觀未受沖床應力破壞，且待測區域必須完整 灌膠(封膠) ：灌膠的目的是為夾緊切片及保護孔壁不致因為研磨過程中的外力破壞切片，導致切片變形及孔內銅變形,目前廠內所使用的保護膠有： 紅膠(環氧樹脂系膠系) ：一般用於未鍍銅切片，觀察未鍍銅的孔壁狀況(一般機械鑽孔品質、雷射鑽孔品質) ，未鍍銅的板子切片因無銅可做清晰的分界，故運用紅膠紅色特質做一觀察判斷 白膠(壓克力膠) ：一般用於灌壓克力模(廠內為正方形Coupon) ，尤其是做須附給客戶的切片樣品或是研究問題切片時須使用白膠 ；其特點為硬化所需

3、時間較短(於室溫下約5分鐘即可硬化完全) ，硬化後透明，若需研磨特別標點的缺點或觀察點，就需要利用白膠做切片檢驗,黑膠(樹脂系膠類) ：一般用於廠內在製品檢驗，黑膠與白膠的差異性在於其硬化時間(黑膠於硬化過程中須經過100110烘烤約1520分鐘)，且黑膠硬度大於白膠，價格亦遠低於白膠，因此廠內一般切片檢驗均採用黑膠，但是黑膠為不透明的膠體因此在特定點異常問題切片(須邊研磨邊觀察問題點處)時仍須採用白膠；另外於客戶端為附客戶外型美觀的切片，亦使用白膠做切片檢驗並將切片附給客戶,研磨(磨片) ：在高速轉盤上(研磨機)利用砂紙的切削力，將切片磨到通孔正中央的剖面，亦即圓心所座落的平面上，以便正確觀

4、察孔壁之截面情況研磨所使用的砂紙依其粗細及使用順序為： 1、120目：廠內一般稱之為粗磨，其研磨程度 為切片須研磨到接近孔邊緣，不可 將孔磨出；因為通常所研磨的孔多 為導通孔、雷射或盲孔及埋孔，若 用120目砂紙研磨至孔出現非常容易 將切片磨過頭，導致無法觀察,2、600目：在廠內一般稱之為中磨，其研磨程 度為須研磨至孔破出但不可磨至孔 的正中央，因為600目砂紙其所研 磨出的品質仍過於粗糙，對於切片 的量測及問題的判斷極易造成誤判 因此只須磨至孔破出即可 3、1200目：在廠內一般稱之為細磨，其研磨 度為須磨至孔的正中央並修正切 面使切片平坦不偏斜，以利後續 拋光及切片量測及判斷時不致因 未

5、磨至孔中央或切片不平坦所造 的誤差或誤判,拋光： 1、4000目砂紙：切片在經過1200目砂紙研磨 至孔中央後為讓切片在量測及問題判斷更 精確，必須經過拋光的過程，以避免因為 研磨過程中所造成的刮痕或是拉扯成為判 斷或量測的干擾。一般來說在製品研磨至 4000目完成就可以進行量測及判讀的工作， 若需更進一步確認問題或是該切片為附給 客戶或是該切片所判讀的問題具爭議，必 須以無刮痕的面貌供作問題判斷，則須進 行下一個步驟的拋光,2、絨布拋光：即在打濕絨布上加上拋光粉（拋 光粉須加水並調勻使拋光絨布上無拋光粉的 顆粒），研磨盤以較緩慢的速度進行拋光動 作，且切片式樣在拋光時要時常改變方向， 使產生

6、更均勻的效果，拋光需拋到刮痕完全 消失研磨面光亮為止 拋光的作用一般在於為觀察細微缺點，例如 微裂或是PP中玻纖束等細微的缺點，或是客 戶所要求切片面光亮無刮痕的切片時，就需 要作絨布拋光此一步驟,微蝕：將拋光面洗淨擦乾淨後必須進行微蝕的動作，以藉以分出金屬(銅或是錫鉛等金屬)各層面與其結晶的狀況，此微蝕步驟非常重要並非每次會成功，效果不好時就必須將切片面重新拋掉再重作微蝕的工作，目前廠內一般所使用的微蝕液有兩種,1.鉻酸微蝕液 : 此微蝕液是鉻酸加入少量硫酸及食鹽，此微蝕液 可放置較長久的時間，無須不斷重複配置微蝕液 但是鉻酸微蝕液仍有其存在的缺點， 它會讓錫鉛 再微蝕後發黑並且其氧化速度很

7、快，若是需作細 錫鉛層中的缺點或是作稍長時間的切片分析就不 適合使用鉻酸微蝕液，但是目前廠內在製品切片 使用微蝕液的量很大若使用保存時間較短的微蝕 亦將造成作業時間家常以致延滯到時效性問題， 所以目前廠內仍以使用鉻酸微蝕液為主，但是仍 限制其使用時必須在銅面氧化前完成其量測及檢 驗的動作，若銅面氧化就須重新研磨,2.氨水微蝕液 : 此微蝕液配製方法 : 510cc 氨水 + 45cc 純水 + 23 低雙氧水 此微蝕液的缺點是有效時間很短，其微蝕效果至 多只能維持 12 小時，所以在發現微蝕液失效後 就必須重新配製 ; 但是此種微蝕液有其優點存在 使用此種微蝕液的微蝕效果不致使錫鉛層發黑， 且

8、其銅層氧化速度較慢，因此在觀察切片時可以 不被其他現象干擾導致誤判，且可花較長時間觀 察切片，但是仍需注意微蝕手法，若微蝕過量仍 會造成微蝕過度無法觀察切片 在此建議若是作缺點問題分析以使用氨水微蝕液 較佳,3. 微蝕液使用方式 : 微蝕液配製好後，在切片表面輕擦約 2 3 秒鐘， 若用鉻酸微蝕則需在微蝕後以高倍顯微鏡觀察 切片觀察面是否有被微蝕過度或是微蝕不足的 情形，若微蝕過度則需重新研磨但須注意切片 不可研磨過頭 ; 若微蝕不足則在繼續微蝕 若使用氨水微蝕則需注意銅層表面發生氣泡的 現象，23 秒後立即用衛生紙擦乾，勿使銅面繼 續變色氧化，造成切片於高倍顯微鏡下觀察時 造成無法觀察甚至是

9、誤判的情形的情形發生 良好的微蝕將呈現鮮紅銅色，且結晶分界清楚 層次區隔清楚井然有序,拍照(攝影) :,切片在研磨完成後有時必須留存證據及保存時可以用照相方式，以省去後續問題討論時因為切片已經氧化需要重新研磨的過程，另外若客戶提出需附照片需求時亦需將切片照相將照片附給客戶便於客戶觀察及保存,三、切片檢驗流程,(一) 量測: 一般而言切片的目的之一就是在於銅厚 的確認、孔壁粗糙度的量測、PP厚度的 率量測等等無法用目視或是一般檢驗設備 無法檢驗的項目,則需藉由切片方式進 行量測 目前廠內顯微鏡所使用的倍數有50X 100X 200X 500X及1000X等5種倍 率的鏡頭 , 再適用性方面一般來

10、說越高 倍的鏡頭所量測出來的數值越精確,但 是仍須以鏡頭所能量測範圍為主 , 勿超 出其量測範圍,(二) 判讀,產品於製程生產中可藉由切片觀察到的產品特性及問題可分成以下數類: 1. 製一課 : A. 內層銅厚 (Internal Layer Copper Thickness) 允收規格: 依客戶規格 , 若客戶未規定則依IPC Class或依據產品類型歸納其適用於哪一級 之允收規格,B. 內層線徑(寬) (Internal Conductor Width) 允收規格: 依客戶規格 C. 對稱性 (Registration) 此處所指的對稱性係指於內層曝光之對稱性 允收規格:不得大於3mil

11、D. 內層孔環 (Annular Ring) 允收規格: 依客戶規格 E. 粉紅圈 (Pink Ring) 允收規格: 不得有粉紅圈,2. 製二課 : A. 介電層厚度 (Dielectric Thickness) 允收規格: 依客戶規格 介電層厚度,B. 壓合空洞、起泡 (Laminate Void 、Blisters) 允收規格: 再做過熱應力試驗後,發生在壓合 評鑑區的空洞必須小於3mil C. 層間分離、分層 (Interplant、Inclusions Delaminate) 允收規格: 不得有分層 D. 樹脂縮陷 (Resin Recession) 允收規格: IPC-6012 允

12、收, 但是日本客戶拒收,E. 孔壁粗糙度 (Hole Wall Roughness) 允收規格: MAX. 1.5 mil F. 毛頭 (Burr) 允收規格: 不得 1.0 mil,G. 釘頭 (Nail Head) 允收規格: 釘頭的寬度不得大於 銅箔厚度的1.5倍 H. 孔未鉆透 允收規格: 孔必須完全鑽透且不得小於客戶規 格,3. 製三課 : A. 鍍銅厚度 (Plating Copper Thickness) 允收規格: 依客戶所規定的完成銅厚,若客戶未 規定則依據IPC-6012中各類型孔的銅厚規定 B. 錫鉛厚度 (Sn/Pb Thickness) 不得小於0.1mil 埋孔,C

13、. 背光級數 (Back light Ratings ) 允收規格: PTH後4.5級,C1後不得低於5.0級,D. 樹脂 (Smear) 允收規格: 孔內鍍銅與銅箔接觸面不得有smear , 孔外環處之smear則可允收 樹脂,E. 孔破 (Hole Void) 允收規格: 不得有孔破 孔破可分成環狀孔破及星點孔破, 於 IPC 規格 中雖規定點狀孔破不超過孔面積之10%可允收 , 但UT為避免出貨板有銲錫性不良或吹孔的缺 點,因此孔破皆不允收 二階雷射孔破,F. 顆粒 (Nodules) 允收規格: 顆粒大小不得大於1mil, 且不得小於 客戶所規定之最小孔徑 G. 鍍銅缺口 (Nick)

14、 允收規格: 缺口深度不得大於1mil, 且缺口處殘 餘銅厚不得小於客戶規定之最小銅厚 鍍銅缺口,H. 鍍層分離 (Plating Separation) 允收規格: 在做過熱應力試驗厚度層不得有分 離情形, 一般有寬度超過2.0mil視為不良,但UT 依IPC Class 則規定不得有鍍層分離 I . 雜質 (Inclusions) 允收規格:鍍層中不得有雜質,J. 鍍銅過厚 (Plating Copper Too Thick) 允收規格: 鍍銅厚度大於2.0mil,且使孔徑小於 客戶所規定之最小孔徑則視為鍍銅過厚 K. 磨刷不良 (Poor Brush) 允收規格: 寬度不得超過3mil,

15、L. 回蝕 , 反回蝕 (Etch Back, Negative Etch Back) 允收規格: 回蝕深度大於3mil不予允收 反回蝕深度大於0.5mil不予允收 M. 滲鍍 (Wicking) 允收規格: 依據IPC-6012 Class 規定,允收規 格上限為4mil N. 鍍層破裂 (Plating Crack) 允收規格: 不允許破裂 O. 焊墊浮起 (Lifted Lands) 允收規格: 未經熱應力實驗之PCB不得有浮離 現象, 但是經熱應力試驗後則不在此限,4. 製四課 : A. 綠漆厚度 (Solder Resist/Mask Thickness) 允收規格: 依客戶所規定的

16、綠漆厚度,若客戶未 規定則依據IPC-6012 規定,外觀不可有露銅現 象(不可露銅或假性露銅) 綠漆,B. 金鎳厚度 (Gold/Nickel Thickness) 允收規格: 依客戶規格, 一般金厚度約35, 鎳厚度約100,所以一般切片所觀察到皆為鎳 C. 金手指凹陷、突起 (Golden Finger Nick or Nodules ) 允收規格: 金手指處不得有凹陷及突起,5. 製五課 : 製一製四課所有相關問題及缺點皆可在O/S測 後發現, 因此製五課可於測試後將測試缺點板( 測出短路、斷路、孔破等) 進行切片分析,B. 金鎳厚度 (Gold/Nickel Thickness) 允

17、收規格: 依客戶規格, 一般金厚度約35, 鎳厚度約100,所以一般切片所觀察到皆為鎳 C. 金手指凹陷、突起 (Golden Finger Nick or Nodules ) 允收規格: 金手指處不得有凹陷及突起,微切片製作時應注意事項,製作微切片時必須灌膠 , 以確保研磨後品質 研磨過程必須按部就班 , 不可跳過任一步驟 , 才能確實去除刮痕 在判斷具爭議性或難以判斷問題時 , 微蝕液最好選擇氨水+雙氧水(310%氨水約30cc+12滴雙氧水),一. 焊錫性不良 1. 化金板的焊錫性不良: a. 金面氧化: b. 鎳層發黑: 可藉由剝金後觀察鎳表面或藉由切片觀察; 利用高倍顯微鏡或電子顯微

18、鏡觀察切面狀況,常見客戶回饋問題,2. Entek板的焊錫性不良 a. Entek 膜污染: b. Entek 膜過厚: 3. 噴錫板焊錫性不良: a. 錫鉛比不當: 目前使用63/37錫鉛比, 若比例非63/37則零件組裝時溫度則不同 b. 錫被污染 4. 化銀板: a. 化銀被污染 b. 化銀氧化,二. 孔破,Root cause Re-sharp drilling bit is risky to lead to “main cutting lip” damaged B. Burr remain on drill bit,Open Issue Analysis (hole roughnes

19、s) :,Open Issue Analysis (ring void / poor PTH) :,Root Cause : A. Air bubble remain in hole on panel plating. B. Copper particle remain in hole on panel plating. B. Hole wall Oxidation after PTH .,Open Issue Analysis ( patten plating void ) :,Root cause A. Air bubble remain in hole on panel plating

20、B. Hole wall Oxidation between after developing,Root cause Oxidation in hole : Holding time over 24 hours between PTH and C1(panel plating) process B. Air bubble remain in hole on Tin/Lead plating,Open Issue Analysis ( etch out void ) :,Photo Root cause analysis : Chemical solution trapping inside and then attacking copper wall of via. The chemical solution came from pretreatment tank of surface finishing process. This kind of condition was due to insufficient solder mask plugging or one side cover design of solder mask.,Open Issue Analysis (