手动微切片法介绍及应用

1、 2016-07-14 1 手动微切片法 介绍及应用 （版本：D） 大纲大纲 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 手动手动微切片法微切片法 PTH典型不良 微切片的其他应用-典型故障 3 手动微切片法手动微切片法 4 2.0 适用文件适用文件1.0 范围范围 3 测试样板测试样板 5.0 操作程序操作程序 4 仪器仪器/物料物料 6.0 注意事项注意事项 手动微切片法手动微切片法 5 范围 评价压合 系统和 PTH的质 量 基础工艺 适用文件 IPC-MS- 81D ASTM-E3 测试样板 2.54mm 包含3个最 小尺寸镀 通孔 给出了一

2、 些切割用 具 手动微切片法手动微切片法 6 序号序号仪器仪器/物料物料序号序号仪器仪器/物料物料 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（0.30.04m） 4.4脱模剂（可选）4.14钻石抛光剂（60.1m） 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、6

3、00 手动微切片法手动微切片法 7 样品 准备 安装金 相样品 研磨和 抛光 测量 评价 手动微切片法手动微切片法 8 5.1 样品准备样品准备 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 手动微切片法手动微切片法 9 5.2 安装金相样品安装金相样品 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

4、防止皮肤过敏 手动微切片法手动微切片法 10 5.2 安装金相样品安装金相样品 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(200300)r/min 抛光 粗抛：6m13m，磨盘转速(200300)r/min 精抛：0.1m钻石或0.0

5、5m氧化铝，磨盘转速(100150)r/min 微蚀 氨水+双氧水 微蚀时间一般为23s 5.3 研磨和抛光研磨和抛光 手动微切片法手动微切片法 12 5.3 研磨和抛光研磨和抛光 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200300r/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30m时，变形会小很多 所以，400、600目砂纸，可以延长研磨时间 手动微切片法手动微切片法 13 5.3 研磨和抛光研磨和抛

6、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。 手动微切片法手动微切片法 14 5.3 研磨和抛光研磨和抛光 用6m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13m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

7、中等压力抛光几分 钟就很有效 以上抛光，转速度为200300r/min 手动微切片法手动微切片法 15 5.3 研磨和抛光研磨和抛光 最后抛光使用软织布或中绒毛布、10.1m 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1020s 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100150r/min 典型的抛光剂：6m、1m、0.04二氧化硅胶或 0.05m氧化铝 其他的抛光剂：6m、3m、0.25m的钻石研磨 膏 手动微切片法手动微切片法 16 5.3 研磨和抛光研磨和抛光 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

8、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 手动微切片法手动微切片法 17 5.3 研磨和抛光研磨和抛光 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6m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 手动微切片法手动微切片法 18 5.3 研磨和抛光研磨和抛光 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

9、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。 手动微切片法手动微切片法 19 5.3 研磨和抛光研磨和抛光 用合适的微蚀液擦切片样品（见6.4） 典型的微蚀时间为23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 手动微切片法手动微切片法 20 5.4 测量评价测量评价 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 手动微切片法手动微切片法

10、 21 5.4 测量评价测量评价 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 手动微切片法手动微切片法 22 5.4 测量评价测量评价 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 手动微切片法手动微切片法 23 5.4 测量评价测量评价 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 手动微切片法手动微切片法 24 6.0 注意事项注意事项 6.1

11、在灌封前，按ASTM 3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” 手动微切片法手动微切片法 25 6.0 注意事项注意事项 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

12、微蚀后，重新检查是否互连分离和其他特征 手动微切片法手动微切片法 26 6.0 注意事项注意事项 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 手动微切片法手动微切片法 27 6.0 注意事项注意事项 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 手动微切片法手动微切片法 28 6.0 注

13、意事项注意事项 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。 手动微切片法手动微切片法 29 一、谨慎一、谨慎& &耐心耐心 切片前要确认清楚；切片操作要有耐心切片前要确认清楚；切片操作要有耐心 二、胆大二、胆大& &心细心细 不关心部分大胆研磨、每道程序间仔细确认不关心部分大胆研磨、每道程序间仔细确认 三、创新三、创新&

14、&延伸延伸 不局限于不局限于PTH切片；当做一种工具切片；当做一种工具 PTHPTH典型不良典型不良 手动微切片法 PTH典型典型不良不良 微切片的其他应用-典型故障 30 PTHPTH典型不良典型不良 31 1、内层环宽、内层环宽 PTHPTH典型不良典型不良 32 2、焊盘起翘、焊盘起翘 注：热应力测试或模拟返工后，允许焊盘起翘 PTHPTH典型不良典型不良 33 3、铜箔裂缝、铜箔裂缝-内层（内层（C型裂缝）型裂缝） PTHPTH典型不良典型不良 34 4、铜箔裂缝、铜箔裂缝-外层外层 PTHPTH典型不良典型不良 35 5、镀层裂缝（孔壁）、镀层裂缝（孔壁）-E型裂缝型裂缝 PTHPT

15、H典型不良典型不良 36 6、镀层裂缝（拐角）、镀层裂缝（拐角）-F型裂缝型裂缝 PTHPTH典型不良典型不良 37 7、镀层结瘤、镀层结瘤 PTHPTH典型不良典型不良 38 8、铜镀层厚度、铜镀层厚度-孔壁孔壁 PTHPTH典型不良典型不良 39 9、包覆铜电镀、包覆铜电镀 PTHPTH典型不良典型不良 40 10、镀层空洞、镀层空洞 PTHPTH典型不良典型不良 41 11、焊料涂层厚度、焊料涂层厚度 PTHPTH典型不良典型不良 42 12、阻焊膜厚度、阻焊膜厚度 PTHPTH典型不良典型不良 43 13、芯吸、芯吸 PTHPTH典型不良典型不良 44 13、芯吸、芯吸 PTHPTH典

16、型不良典型不良 45 14、内层分离、内层分离-垂直（轴向）切片垂直（轴向）切片 PTHPTH典型不良典型不良 46 15、内层分离、内层分离-水平水平（横向）切片（横向）切片 PTHPTH典型不良典型不良 47 16、盲、盲/埋导通孔的材料填塞埋导通孔的材料填塞 PTHPTH典型不良典型不良 48 17、填塞孔的盖覆电镀、填塞孔的盖覆电镀 微切片的其他应用微切片的其他应用 手动微切片法 PTH典型不良 微切片的其他应用微切片的其他应用-典型故障典型故障 49 微切片的其他应用微切片的其他应用 50 1、MLCC之机械裂纹之机械裂纹 1）热应力失效 2）SMT不良 3）机械应力 4）本体不良 微切片的其他应用微切片的其他应用 51 2、IMC（Intermetallic Compound） 良性良性：Cu6Sn5 恶性：恶性：Cu3Sn 热量充足：鹅卵状热量充足：鹅卵状 热量热量不足：短棒状不足：短棒状 微切片的其他应用微切片的其他应用 52 3、HIP（Head-in-Pillow） 1）回流曲线不合理）回流曲线不合理 2）BGA氧化氧化 3）应力应变）应力应变