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微切片制作 (一)

08-09 20:50:27 | http://www.5idzw.com | 电路板微切片 | 人气:620
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    图6.此亦为Buehler公司所售之多样自动削磨与抛光之转盘机(ECOMETIV原品名为Nelson Zemmer),其试样夹具(有9个样位)可自转及公转。    

      

   图7.左为ECOMET自动转盘机所配备的切样夹具,共有9个样位每位可放置3~5个柱形切样(用钢梢串起),可多样同时磨抛光。右为另一专业供应商Strvers的机种,不过此等自动机只能制作板边固定的常规切片,很难做板内的故障分析与制程研究 切片。  

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。多量切样之快速抛光法,是在转盘打湿的毛毡上,另加氧化铝白色悬浮液当作抛光助剂,随后进行轻微接触之快速摩擦抛光。注意切样在抛光时要时常改变方向,使产生更均匀的效果,知道砂痕完全消失切面光亮为止。  

少量切样可改用一般棉质布类,以擦铜油膏当成助剂即可进行更细腻的抛光。此法亦应时常改变抛光方向,手艺功夫到家时其效果要比高速转盘抛光更为清晰,也更能呈现板材的真相,但却很费时。抛光时所加的压力要轻,往复次数要多,效果才好,而且油性抛光所得的真相要比水性抛光要好。  

5、  微 蚀(Microetch)  

    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。此种微简单,但要看到清楚细腻的真相却很不容易,不是每次都会成功的。效果不好时只有抛掉不良铜面重做微蚀。微蚀液配方如下:

“5~10cc 氨水+45cc 纯水+2~3滴双氧水”  

         混合均匀后即可用棉花棒沾着蚀液,在切片表面轻擦约2~3秒锺,注意铜层表面发生气泡的现象。2~3秒后立即用卫生纸擦干,勿使铜面继续变色氧化,否则100X显微下会出现暗棕色及粗糙不堪的铜面。良好的微蚀将呈现鲜红铜色,且结晶分界清楚层次区隔井然的精彩画面。此时须立即摄影保存,以免逐渐氧化变丑。不过当微蚀仍未能显现“秋毫”时还需再来过。    

      

    图8.左1000X画面之抛光成绩非常良好,可惜未做微蚀看不见铜层的组织。右200X正 片法者微蚀良好,各种缺失一目了然。  

注意上述微蚀液至多只能维持一二小时,棉花棒擦过后也要换掉,以免少量铜盐污染微观铜面的结晶。读者需摸索多做,才可找出其中的窍门。  

早期所用“铬酸加入少量硫酸及食盐”的微蚀方法已经落伍,而且还会使锡铅层发黑,不宜再用。氨水法得到的铜面结晶较为细腻,锡铅面仍可呈现洁白,其中常见之黑点部分即为锡铅量较多的区域。  

为能仔细研究正确判断起见,切片必须要认真抛光及小心微蚀,否则只有白费力气而已。一般出货性的多量切片,平均至多能看出七八分真相而已。    

          

    图9.左二明视400X切片系经特殊“电浆”微蚀处理,效果极为突出,第三图1000X之暗视图亦为专密处理之效果。右400X之软板切片则为一般氨水微蚀之画面,成绩平平。

6、  摄 影(Photography)  

    假设良好抛光表面的真正效果为100分时,则透过显微镜所看到的颠倒影像,按机种性能的好坏只约看到90~95%。而用拍立得照像之最好效果也只有九成左右。若再将拍立得像片转变成印刷品之画面时,当然还会有折扣存在。为了记录及沟通起见,照像还是最好方法。此种像片之价格很贵(平均每张约台币40~50元),一定要有好画面才去摄影,否则只是无谓浪费而已。显微照像之焦距对准最为不易,其困难点有:

    (1) 目视焦距与摄影焦距并不完全雷同,不可以目视为准,高倍时不免要牺牲几张以找出真正摄影焦距,并将经验传承与后续之工作。  

    (2) 曝光所需之光量=光强度*时间,良好的像片要尽量延长时间与减少光强度,还要加上各种滤光片后才可得不同的效果,一般自动控制光量之曝光效果很难达到最好。  

    (3) 切样表面必须极端真平,否则倍数增大时(200X以上)就会出现局部清楚局部模糊的影像。自“拍立得”片盒中所拉出的夹层像片,要等上一分钟左右才能撕开,使能完成画面的色泽。此时还可稍家烘烤以加速其热化老化。随后须彻底阴干后才可触摸,以避免画面受损。  

        

    图10.左上为电脑列印画面,左上为光学摄影,后者画面质显然较佳,上二电脑画面系不易见到的最佳状态。  

      四、判 读  

    切片画面的清晰可爱,只要火候到家时还不难臻至。但要进一步判读画面所呈现的各种玄机,并用以做为决策的根据,则非丰富的电路板学养而莫办。尤其是追究肇因与改善方法,更要学理与经验的配合才行,短时间是无法急就凑功的。唯有不断的阅读与实做才能逐渐增进功力。以下简介切片切孔之各种待检项目:(详细内容请阅读“99切片手册”之说明与图片)  

      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,将在本手册中逐一详加讨论。    

      

     图11.上述各种品质项目均将本手册后文中以最佳画面详加叙述,此处仅举数例说明以引起读者兴趣。左500X图可见到因整孔剂浮游颗粒而发生的镀铜空心瘤与粉红圈,右500X为“反回蚀”及“灯芯效应”之真相。  

      

     图12.左200X图为纯钯直接电镀与镀铜后所发现的粉红圈与楔形孔破(Wedge Void),右 200X者为粉红圈尚未恶化为楔形孔破之一例。  

    *注意:上述所见各缺点,如系出自牙签涂胶的简单切样时,尚可进一步小心将原样再做水平切片,以深入问题的所在。但若所检视者为正规柱形之切样,则只好无能为力了。  

2、  热应力填锡的通孔切片:(一般均为2880C,10秒钟之热应力试验)  

l         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。  

l         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,但日本客户仍坚持拘收。    

        

    图13.左100X漂锡后的切片可明显见到“树脂缩陷”(Resin Recession)的实像。右为200X漂锡后断角情况,此图已超过20年,仍可明显看清焦磷酸一次铜的片状组织 (LaminarStructure)。  

l         压 合 空 洞(Lamination Void)  

    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。  

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