白荣生切片分析教材

微切片(Microsectioning)技术应用范围很广，电路板只是其中之一。对多

层板品质监视与工程改善，倒是一种花费不多却收获颇大的传统手艺。不过由于电

路板业扩展迅速人材青黄不接，尤其是纯手艺的技术员更是凤毛麟角。虽然每家公

司也都聊备设施安置人员，也都有模样的切磨抛看，然而若就一般判读标准而言，

则多半所得到书面的成绩，虽不至惨不忍睹的地步，多也只停留在不知所云的阶段。

考其原因不外：客户内行者太少、老板们不深入也不重视，工程师好高鹫远甚少落

宝基本。是以在欠缺教材乏人指导下，当然只有自我摸索闭门造车了。

至于国外同业的水准，经笔者多年用心观察与比较下，除了设备比我们贵与

好之外，手艺方面则不仅乏善可陈，而且还颇为优越自大。甚至IPC贩售录影带中

的讲师，也只是西装笔挺振振有词，根本拿不出几张晶莹剔透眉清目秀的宝物彩照,

何况是经年累月众多量产的心血结晶。国外同业在诸多故障方面的累积经验，也远

去国内厂商甚多。持远来和尚会念经的想法，想要从国外引进微切片技者应只是缘

木求鱼竹篮打水罢了。

笔者二十五年前进入PCB业，即对动手微切片发生兴趣，每每找到重点再印

证于产品改善时，不仅心情雀跃深获成就感外，且种种经验刻骨铭心至今不忘。如

此亲身实地之经验累积，比诸书本当然大有不同在焉。多年来共集存了二千多张各

式微切片原照，特于投老之际仔细选出730张编辑成书，希望为业界后起留下一些

可资比较的样本，盼在无师之下而能自通，抛开包袱减少误导。

由于版面有限许多珍贵照片必须裁剪以利编辑,每在下刀之际就有切肤之痛

难以割舍，实乃岁月不居件件辛苦得之不易也。本书除以全彩印刷极高成本之外，

每帧照片也都绝对是费时耗力所有赞，放眼全球业界以如此大手笔成书者应属首见。

本书能顺利编辑，须感谢台湾电路公司切片实验室小姐先生们之鼎力协助，若以简

易切片方式而言，从广经阅历的笔者看来，台路的几位老手们应列国内之顶尖。本

书某些照片即得其等慷慨馈赠，而部份内容亦在多次讨论中获益匪浅，在此特别感

谢任礼君先生、余瑞珍小姐与黄国珍先生之协助，使本书更为增色。

书目

第一章琢磨好手艺

1.1微切片制作--说来话又长

1.2封胶后研磨-生气不争气

1.3打底靠抛光-细皮嫩肉秀

1.4微蚀算老几-小兵立大功

1.5有照片为证-秋毫待明察

第二章制程可解惑

2.1图说故事十则

2.2化铜厚化铜

2.3电镀银金有得瞧

2.4化学保金不好玩

2.5绿漆要塞孔

2.6焊接非等闲

2.7黑孔话沧桑

第三章品检有大千

3.1孔壁怎粗糙

3.2互连后分离

3.3孔铜今昔

3.4断角之痛

3.5外环浮起

3.6内环裂伤

3.7何物灯芯

3.8树脂缩陷/基材空洞

3.9铜瘤非同瘤

3.10钉头何方圣

3.11粉红自黑化

3.12机关枪点放

3.13摺镀岂夹杂

3.14回蚀反回蚀

3.15断垣残壁惨

3.16銮壁不借光

3.17腰斩为那椿

3.18绿漆会生气

3.19胶渣有涂辜

3.20面子出问题

第四章高科技解读

4.1深孔怎镀铜

4.2按图索骥十则

4.3诸葛孔不明

4.4干嘛要塞孔

4.5雷射烧增层

4.6BGAVsCSP

第五章硬板之资格认可与性能检验（IPC-6012）

第六章硬质板与多层板之基材规范（1PC-4101）

一、概述

电路板品质的好坏、问题的发生与解决、制程改进的评估，在都需要微切片做

为客观检查、研究与判断的根据(Microsectioning此字才是名词，一般人常说的

Microsection是动词，当成名词并不正确)。微切片做的好不好真不真，与研判的

正确与否大有关系焉。

一般生产线为监视(Monitoring)制程的变异，或出货时之品质保证，常需制

作多量的切片。次等常规作品多半是在匆忙几经验不足情况下所赶出来的，故顶多

只能看到真相的七、八成而已。甚至更多缺乏正确指导与客观比较不足下，连一半

的实情都看不到。其等含糊不清的影像中，到底能看出什么来？这样的切片又有什

么意义？若只是为了应付公事当然不在话下。然而若确想改善品质彻底找出症结解

决问题者，则必须仔细做好切取、研磨、抛光及微蚀，甚至摄影等功夫，才会有清

晰可看的微切片画面，也才不致误导误判。

二、分类

电路板解剖式的破坏性微切法，大体上可分为三类：

1、微切片

系指通孔区或其他板材区，经截取切样灌满封胶后，封垂直于板面方向

所做的纵断面切片(VerticalSection),或对通孔做横断面之水平切片(Horizontal

section),都是一般常见的微切片。

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图1.左为200X之通孔直立纵断面切片，右为100X通孔横断面水平切片。若以孔

与环之对准度而言，纵断面上只能看到一点，但横断面却只可看到全貌的破环。

2、微切孔

是小心用钻石锯片将一排待件通孔自正中央直立剖成两半，或用砂纸将一排通孔

垂直纵向磨去一般，将此等不封胶直接切到的半壁的通孔，置于20X~40X的立体显

微镜下(或称实体显微镜)，在全视野下观察剩余半壁的整体情况。此时若另将通孔

的背后板材也磨到很薄时，则其半透明底材的半孔，还可进行背光法(BackLight)

检查其最初孔铜层的敷盖情形。

图2.为求检验与改善行动之效率与迅速全盘了解起见，最方便的方法就是强光之

下以性能良好的立体显微镜(40X~60X)直接观察孔壁。这种“立体显微镜”看起来

很简单，价格却高达30~40万台币，比起长相十分科技的断层高倍显微镜还贵上

一倍。目前国内PCB业者几乎均未具备此种“慧眼”去看清板子。

图3.用钻石刀片将孔腔剖锯开来，两个半壁将立即摊在阳光下，任何缺点都原貌

呈现无所遁形。若欲进一步了解细部详情时，可再去做技术性与学理性的微切片。

切孔后直接用立体显微镜观察比微切片更有整体观念，但摄影则需借助电子显微

镜SEM才会有更亮丽的成绩。

3、斜切片

多层板填胶通孔，对其直立方向进行45°或30°的斜剖斜磨，然后以实体显微

镜或高倍断层显微镜，观察其斜切平面上各层导体线路的变异情形。如此可兼顾直

切与横剖的双重特性。不过本发并不好做，也不易摆设成水平位置进行显微观察。

图4.此明视与暗视200X之斜切片，是一片八层板中的L2/L3(即第二层讯号线与

第三层接地层)，此二层导体系出自一张，0101/1的ThinCore。由于斜切的关系

故GND层显得特别厚，且左图中的黑化层也很明显。

三、制作技巧

除第二类微切孔法是用以观察半个孔壁的原始表面情况外，其余第一及第三类

皆需填胶抛光与微蚀，才能看清各种真实品质，此为微切片成效好坏的关键，关系

至为重要不可掉以轻心。以下为制作过程的重点：

1、取样(Sampleculling)

以特殊专用的钻石锯自板上任何位置取样，或用剪床剪掉无用板材而得切样。注

意后者不可太逼近孔边，以防造成通孔受到拉扯变形。此时，最好先将大样剪下来,

再用钻石锯片切出所要的真样，以减少机械应力造成失真。

2、封胶(ResinEncapsulation)

封胶之目的是为夹紧检体减少变形，系采用适宜的树脂类将通孔灌满及将板样封

牢。把要观察的孔壁与板材予以夹紧固定，使在削磨过程中其铜层不致被拖拉延伸

而失真。

图5.此为Buehler公司所售之低速钻石圆刀锯，图另有单样手动削磨与抛光的转盘

机，注意其刀片容易折断，需小心操作。

封胶一般多采用特殊的专密商品，以Buhler公司各系列的透明压克力专用封胶为

宜，但价格却很贵。也可用其他树脂类，以透明度良好硬度大与气泡少者为佳。例

如：用于电子小零件封胶用的黑色环氧树脂、小牙膏状的二液型环氧树脂(俗称AB

胶)、各种商品树脂，甚至烘烤型绿漆也可充用。注意以气泡少者为宜，为使硬化完

全，常需烤箱催化加快反应以节省时间。

为方便进行切样的封胶，正式做法是用一种金属片材卷扰式的弹性夹具，将样片

直立夹入，使在封胶时保持直立状态。正式标准切片的封胶体，是灌注于杯状的蓝

色橡皮模具内，硬化后只要推挤橡皮模子即可轻易将切样之柱体推出，非常方便。

此种特用的橡皮模也是Buhler产品，且国内不易买到。外国客户多要求此种短柱形

的切样，取其平坦度良好容易显微观察之优点，并可在体外柱面上书写文字记录。

其他简易做法尚有：

(1)在锯短的铝管内壁涂以脱模剂，另将样片用胶带直立在玻璃板上，再把铝

管套在样片周围，务必使得下缘管口与玻璃板的表面密合，不让胶液漏出。待所填

之封胶硬化后即可将圆柱取出，或改用稍呈漏斗斜壁形的模具而更容易脱模。

(2)或用胶粉在热压模具中将切样填满，再以渐增之压力挤紧胶粉并赶出空

气，使通孔能完全填实，随后置于高温中进行硬化而成为透明实体。某些透明材质

图章内所封入的各种形象即采此法。在各种切片封体中，其外形与显微画面均以此

种最为美观。

(3)将多个切样以钢梢串妥，在于特殊的模具中将此多片同时灌胶而成柱体,

称之Nelson-Zimmer法。可同时研磨九个柱样，而每个柱样中又可封入五六个切片,

是一种标准切样的大量做法。

(4)购买现成的压克力方形小模具，将样片逐一插妥再灌入封胶即可。还可

将其置入真空箱内进行减少气泡的处理。

(5)最简单的做法，是将双液型的AB胶按比例挤涂在PE薄模上，小心用牙

签调匀至无气泡全透明的液态，再使切样上的各通孔缓缓的刮过胶面，强迫液胶挤

入孔内。或用牙签将胶液小心填入通孔与板面的封包。然后倒插在有槽缝的垫板上,

集中送入烤箱缓缓烤硬。

此简易法不但好做，而且切削抛光也非常省时。不过因微视状态下之真平性不

佳，高倍时聚焦回出现局部模糊的画面，常不为客户所接受，只能做内部研究之用。

此简易法的画面效果与手法好坏关系极大，须多加练习。笔者之切样绝大部分都是

采用本法。

3、磨片Grinding)

在高速转盘上利用砂纸的切削力，将切样磨到通孔正中央的剖面，亦即圆心所

座落的平面上，以便正确观察孔壁之截面情况。此旋转磨盘的制备法，是将有背胶

的砂纸平贴在盘面上，或将一般圆形砂纸背面打湿平贴在之后再套合上箍环。在高

速转动的离心力与湿贴附著力双重拉紧下，盘面砂纸上即可进行压迫削磨。至于少

量简单的切样，只要手执试样在一般砂纸上来回平磨即可，连转盘也可省掉。以上

所用的砂纸番号与顺序如下：

(1)先以220号粗磨到通孔的两行平行孔壁即将出现为止，注意应适量冲水

以方便减热与滑润。

(2)改用600号再磨到“孔中央”所预设“指示线”的出现，并伺机修平改

正已磨歪磨斜的表面(如图6如示)。

（3）改用1200号与2400号细砂纸，尽量小心消除切面上的伤痕，以减少抛

光的时间与增加真平的效果。

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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（EC0METIV原品

名为NelsonZemmer）,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秒锤，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&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“铭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机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（WedgeVoid）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图为纯钮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288℃,10秒钟之热应力试验)

•断角(Cornercracking)

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THEFoil)。

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。

•树脂缩陷(ResinRecession)

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"(ResinRecession)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)。

•压合空洞(LaminationVoid)

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。

焊环浮起(LiftedLand)

由于Z方向的剧烈胀缩，热应力试验后某些板面焊环的外缘，常会发生浮离,

IPC-6012规定不可超过Imi1o

•内环铜箔微裂

由于Z方向膨胀所引起内环铜箔的微裂，切片手艺要很好才能看得清楚。

通孔焊锡好坏

图14.左图为300X垂直切片所见到内环铜箔上的微裂情形，似乎不是多了不

起的毛病若另改做成500X的水平切片时，则整圈性铜箔孔环受到Z方向热胀的撕

裂即赫然呈现，虽不致造成短路问题，但至少可靠度就有了瑕疵，其最简单的改善

方法就是改用HTE铜箔。

图15.通孔焊锡性好坏与孔铜厚及孔壁破洞大有关系。左上图系笔者十五年前

所做的八层军用板，孔铜竟厚到2mil以上，今日看来未免觉得过分紧张。右二50X

图为零件脚插焊接时，因孔铜厚度不足以致焊性不佳，且下图可看出零件脚之焊性

也有问题。

图16.左100X图为漂锡后其焊锡面(SolderSide)孔环浮离翘起的精彩写真，

右为孔铜壁有破窟窿(Void)存在经漂锡时，出现大量水蒸气自破口处喷出的惊心动

魄情形，这种会吹气而推开锡体的PTH特称为“吹孔”。

•吹孔(BlowHole)

孔壁铜层存在的破洞处，其所储藏的湿气在高温中会胀大吹出，把尚未固化

的液锡赶开而形成空洞，此种品质不良的通孔特称之为吹孔。

3、斜切片(45。，30°)

可看出各层导体间的互动关系。各层导体黑氧化之粉尘会随流胶而移动，可采

用40X实体显微镜或高倍层显微镜去观察。然而研磨平面的手艺较难，也不易照得

出精彩的像片。

图17.左为一种八层板的L2接地层(100X)与右L3讯号线层(200X),两者系出

自同一张薄基板，由于是30°斜切，故铜箔厚已夸张变厚了很多。

4、水平切片

简易者先将切样平置，灌胶及硬化后再以强力瞬间胶贴上一小时直立的握点，

以方便捏紧进行切磨与抛光。已完成的简易切样还可再做水平切片，以进一步证明

缺点之真相。但此手艺却较困难，要小心慢磨以防误失真相。尤其是铜箔在1/2oz

时要非常谨慎才行，稍有不平即将出错。水平切片也可看到除胶渣、孔铜厚度、钻

孔粗糙等异常情形。

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图18.左为200X之轻微胶渣(Smear)。右为同一样板之100X水平切片，其孔

孔环与孔壁间不规则分布的残余胶渣昭然若揭。

水平切片的特殊画面可从粉红圈、孔环也孔间的对准情形、水平孔铜厚度等项

目上，看得更清楚体会得更真实。

5、切孔

需改用40X实体显微镜去观察所余半壁的全景，如此可看得更完全，更接近实

情，比断层画面更具说服力，以下即为切口检验的特点：

•吹孔的真实情况：在喷锡或熔锡的孔壁上，可极清楚看到有气体吹出

的吹口，任何人一看就懂而且印象深刻，比任何文字语言的结实都更有力。

图19.左为100X之明视切孔图，系采一般截面式显微镜所摄之画面，故只有

中间清楚而已。右为切孔以后50X立体摄影，其铜瘤均已实体呈现。

•未镀前原始钻孔经除胶渣后的孔壁情形：如纵向玻璃束被挖破挖崩情

形，整条颦沟出现的情形。

•背光检查：经过化学铜后之孔壁，可将背后板材尽量磨薄，以进行背

光法检查铜壁是否覆盖良好或有细碎不连的微破情形。

图20.在为切孔后再把背板板材削到很薄，而看到孔壁100X的背光情形，右

为200X细部真相，其中白色部分即为无铜层透光的破壁。

在缺乏高倍显微镜时，背光检查简单的做法是：

取一500mil烧杯将侧壁及杯底外面全部贴满胶带，设法将杯子架高并使用杯底

朝上，杯内放入一小手电筒的光源，并在杯底胶带上割出一条小长缝可使光线射出，

再将切孔样片的孔面朝上放置在光缝处，另以20或40倍简易显微镜去观察，即可

清楚看到孔壁玻纤布是否已盖满了铜层。凡有任何光点或朦胧的光线漏出者，即表

铜层的覆盖力有问题。铜层本身是不透光的，必须全黑才表示铜层已完整覆盖。

五、结论

微切片之于电路板，正犹如X光对医生看病一样，可用以找出问题的真相，协助

问题的解决，而且还能破解各种新制程与新板类的奥秘。良好的切片常有意想不到

的发现，让动手的人时常获得很大的成就感。业界工程师们实应勤加练习与广泛应

用才是。

但为求快速了解板面与孔内之各种故障，以争取解决问题之时效者，则微切片不

但耗时，也不一定能凑巧揭露事件的真相。此时良好的“立体显微镜”将是最有力

的帮手，可惜业界对比认知甚少，莫忘“实地观察”才是一切改善的开始。

1.2封胶后研磨

在取得电路板试样后微切片制作过程,首先就是要进行封胶（其他板样）与填胶（针

对通孔），目的是在研磨抛光的动态过程中，避免纤细的真像受到不当的伤害。尤其

是后者还要尽量做到全孔填实，务求减少气泡的出现，以确保切样细部的真实与照

相画面的美观。一旦孔内出现气泡时，再得来不易的珍贵试样，其制作结果虽不至

成为泡影，但至少会在画面上出现重大瑕疵，美中不足无法挽救之余，不管是研究

或研判用途其整个结果都难免蒙上阴影遗憾连连。封胶填胶最重的指标就是不能产

生“气泡”。

至于所选胶料以使用方便为宜，原则上如Buehler专业供应商之各种压克力透明

胶粉最佳，但价格很贵，常用代用品多为DexterHysol的“Epoxi-Patch”，也就是

俗称的AB胶，如小牙膏状双液型的配套，主成分为“DielthyleneTriamine”类。

常用主剂树脂之剂膏为2.54oz,而硬化剂剂膏之容量0.81ozo其用胶量可按试样多

寡而以3：1的方式调配，不但节省而且所形成的“样块”体积不大透明良好，硬度

也够，观察保存都很适宜，是国内业者所发现的一项秘密武器。

由上可知调胶不能产生“气体”，因而以烘烤加速硬化时不可太猛也是成败的转

折点。调胶可在玻璃表面或抛弃型纸类或塑胶类上进行，先按比例剂胶再用牙签不

断搅动，知道完全混合稀流如水毫无气泡的地步才可使用。小孔深孔的填胶十分不

易，可采压迫式做法使液胶能单面完全进入，不宜双面涂抹以防孔内藏气。完成填

胶封胶并停置几分钟后，即可送入低温烤箱(70C)中加速其硬化。

通孔研磨最重要的关卡就是：①达到截面圆心的“孔中央”。②截面上两条孔壁

必须平行，不可出现喇叭孔。本手册前文“微切片制作”的“磨片”一节中，即有

附图示如下。一定要磨到孔心。所观察到的画面才够正确，否则只是一“片”虚假

自欺欺人而已。

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自动研磨并不方便，手动则需一片一片来，高速(2000rpm)转盘砂纸的削磨还要小

量冲水，以减热及避免粉尘。至于所用砂纸可按个人喜好而定，如#220、#600、#800

等，但最后须用#1200去掉画面上的砂痕再去抛光时，效果会较好。抛光布轮须稍

加打湿，以白色1口粒度的三氧化二铝抛光乳液协助轻抛，此时可利用小型10~20X

放大镜不断观察切样的成效，以便采取改正行动，直到完全光亮为止，即表示剖面

已十分平整，大功于焉告成。接着便可进行微蚀与观察。

图1.对深孔小孔而言，填胶与研磨都不很容易，唯有勤加练习才能做好。上左图为

孔径9.8mil镀铜后从纵横比达7/1的深孔，经小心填胶研磨及抛光后所得几近完

美的切片。右为暗视之另一良好深孔切片。从透明胶料中还可看透到背后半个孔壁,

此二简易切样皆为台路公司黄过珍先生之作品。

图2.此三图均为填胶有气泡十分碍眼的不良品，即使研磨抛光做得再好也是枉然。

左上尚可见到轻微的喇叭状，上图则超过（或未到）孔心很多，使所见之孔壁粗糙也

被夸张到失真的地步。

图3.左为难度9/1的填锡深孔（原始钻孔径9.8mil,Imil孔铜后缩成不

但填锡十分完美，切片也制作精彩。右图填锡很差，上半截在无靠山支持下竟然

将应磨掉的半个孔壁压入空腔中，是一种很糟糕的试样。

图4.上左200X图之转动毡面抛光已近，若再以手动往复轻抛油膏布面数分钟，即

可得右上之精美画面。左50X图为毡轮抛光粗手粗脚用力过大所呈现的不良结果，

使得较软的树脂部分被削走，而留下突起的玻纤布，不但突兀难看而且失真颇

多。

图5.上二50X画面均为填胶与抛光都不错的孔样，只是左图之研磨稍呈上小下大的

喇叭口，致使上端孔口铜壁有了明显的失真变厚。右图为同板的另一填锡孔样，由

于研磨正确两壁上下平行，其同位置的铜厚也就更为正确了。

图6.为了维持在削磨与抛光动作中的“真平”，其填胶的截面积要愈大愈好，常见

矮圆柱形透明的封胶体，就是人见人爱的标准试样。然而这种正规封胶法不但进口

耗材用量大，花费昂贵制作耗时，而且做占空间也颇多，以致保存不易。因而业者

为了外国客户也偶尔做些标准柱状切样，上二图即为其代表画面。

1.3打底靠抛光

微切片过程需先经粗磨细磨接近孔心之平面后，才可仔细抛光。之后再经小心微

蚀，其整个画面才能看得眉清目秀纤毫毕露。以下即为笔者的制作经验。

1、研磨过程

将灌胶硬化后的切样，先用120号圆形粗砂纸使平贴在旋转磨盘上，配合细小冲

水之动作（可冲掉残粉并能减热），将之削磨接近孔体轴心的平面时，即换成600号

与1200号较细的砂纸再进行修平，最后用2400号尽量将小的砂痕去掉。在研磨过

程中需不断的改换方向及放大观察，以免磨歪或磨过头。当然也可改用其他方式去

研磨，只要到达目的就好。

研磨的要点是：对孔壁而言其截面必须落在孔心平面之附近，必须要两壁平行,

必须要消除大多数砂痕。

2、抛光手法

采用专用可吸水的厚毡，以背胶牢贴于圆形转盘上，在滴水打湿的表面涂均抛光

膏，一般可用0.5口或的白色氧化铝专用抛光膏。在3000rpm的转速下，手执切

样不断变换方向进行轻压式抛光。同时也要用放大镜随时观察其截面状况。当抛光

面非常光亮全无刮痕之时，即表任务已达成。不过最清晰的画面还要再经手动细抛,

如利用男性汗衫的针织布，涂上油性的细质抛光膏，手执切样轻压在布面上来回抛

光多次，唯有如此才能看清纱束中历历可数的玻璃丝。到达此境界再与同业相互印

证时，才体会到手法高下如何，也才品位得出成就感的快乐。不过此种做法却非常

耗时，而且还需要很大的耐心才行。

图1.200X之孔壁其板材中7628与1080之玻纤清晰可数，孔环与孔壁之残余胶渣

亦极明显。右为400X之金手指，不但7628玻纤清楚，连镀金层都难逃法眼。

图2.此为十八年前的四层板，内层为五张7628的双面薄板(.0391/1),外层系采

用两张单面铜箔的薄基板(2113*2+1OZFoiDo然后下上各用两张1080胶片去压合。

彼时多层板极少，故各铜层均采单面或双面薄板去压合。直到1985年个人电脑大

起后，才流行用铜皮压合的MassLamo此200X图面可清楚分办各种材料的组合，

唯有小必抛光及微蚀才能得此佳绩。

图3.此亦为古董四层板，除了外层单面板比上图稍厚外，亦改用3张1080的胶片、

此等切片不但要用自动转盘去抛光，最后还要用油膏在棉布上往复来回以手动方式

去小心轻压慢抛，才能得如此清楚的200X画面。本图尚可见到一铜表面上的干膜阻

剂，并请注意四个角落圆形包围的黑影，那是早年试样倒立显微镜摄影的特征.

图4.左上200X漂锡图为早期钻孔不良的双面板，由于钻针尖面的切削刃口（Cuting

Lip）发生崩刃而不利，与外线的刃角（Corner）变圆变钝，致使高速旋切中缝此画面

时，撞崩其瞬间纵向的玻纤束而造成挖破缺口，使得彼时性能尚差的酸性镀铜未能

及时填平，以致造成所谓的孔铜破洞（虽未见底亦称Void,美军规范MIL-P-55110E

规定凡孔铜厚度低于0.8mil者即称为Void）右二图均为500X深孔中心之铜壁

切片（孔径9.8mil,纵横比8/1）；右上为大板面（20cm*34cm）之板边铜厚度，下为同

一样板中央的孔铜厚度，其一铜与二铜作业分别为13AF/45分钟，已经如此慢工细

活尚有35%的厚度落差，若采正常电流25ASF时，其差距更不知伊於胡底。

图5.此二图均为200X仔细抛光的画面。左为自动转盘与毛毡以三氧化二铝抛光稀

膏所得之镜头，若再用用手动往复轻抛1-2分钟即得右图之眉清目秀画面矣。

1.4微蚀算老几

微切片之制作经仔细抛光后，即需进行小心的微蚀，如此方可使各种金属层次得

以清楚的界分开来。通常微蚀液会因不同金属而有不同的配方，针对铜金属而言，

起最理想的配方是“稀氨水+双氧水”（体积比3-10%氨水约300cc,再加上新鲜有效

的双氧水2-3滴即可。早期所用稀硫酸加铭酸的配方，其效果没有氨水法来的好）。

配方虽然有了，要注意有是正确的使用才能呈现出应有的效果。以下即为笔者多年

来的一些实务心得，特据以实报分享读者：

1、此种微蚀液一定要用纯水或蒸镭水去配制，不可用含有杂质的自来水，因在

00-500X高倍显微镜下，任何不良的蚀液都会造成细部效果的失佳。不信您可实地

加以比较，一试便知真假。

2、所配微蚀液之量不可太多，以30-50cc为宜，因其寿命仅约1-2小时而已。一

旦放置太久双氧水将会失效，此时虽可再加1-2滴做为补充，但效果并没有新配液

来的好。且用过的棉花棒也不可重用，以全新者为宜。

3、抛光面上经微蚀液擦抹后，其铜面将迅速产生微小气泡，此即表示反应已在进

行。来回擦蚀约1-3秒钟后，应立即用卫生纸迅速擦干试净，之后可做显微观察，

若效果不足时，再用新棉花棒继续吸液擦抹。

4、若PTH孔样中已有填锡时，由于贾凡尼效应的缘故，会使得铜结晶不易被咬出

来。须改采较低浓度微蚀液及较长时间去小心擦咬，否则铜面很容易过度氧化而变

红变暗。一旦如此则只好再重行抛光及微蚀了。

5、其他金属之微蚀液并无定论，专书中虽曾列有多种配方，但均需实做以找出可

行之道，此处不再祥述。

图1.此放大500倍之二图。左图为尚未微蚀之孔环与孔壁互连画面，只看到模糊的

概略影像，分不清孔壁与孔环之铜层组织。右为同一孔样在6-8%稀氨水约三秒钟的

微蚀后，即可见到清晰的画面，二者几有天壤之别。

图2.此为同一孔样同位置处放大200倍之切片，其微蚀前后有判若两人的感觉，连

各铜层的厚度也出现真假不同的对比。至于环壁之间未能除尽的胶渣，更令人有大

小不同的感受，由此可知微蚀的重要性。注意二图为电脑记忆后所输出的显微画面,

其画质解像度似不如光学直接摄影之前二图。

图3.此为填锡孔之切样，由于锡铅量出现太多，会影响到铜微蚀的效果。此时可将

微蚀液的氨水降到2-3%双氧水也要减半，经多次小心翼翼的试咬之下才能得到美

丽的画面。左图不但可清楚的看到孔环Grade1铜箔被热应力在高温过度之Z膨胀

下所拉裂的情形。中图几右图之微蚀则似嫌不足。

图4.此为三种微蚀的比较，左图为微蚀不足，中图为微蚀过度以致铜面出现氧化变

暗的现象。右图为适宜微蚀放大500倍环壁互连之精彩镜头。注意，喷锡层中黑色

部分为铅，白色者为锡，而锡铜介面处之狭窄状暗红色处，即为贾凡尼效应使得铜

面呈氧化之现象。

图5.上二图均为水平五次镀铜之200X切片，其流程为水平PTH后立即连续两个

Module的高速一次铜(50ASF),进行影像转移又回到三个Module去镀二次铜。由

于二铜前微蚀致使第二层变薄，随后绿漆前微蚀又将第五层也弄薄了。上左图因孔

口S/M有破口以致镀上化镶，上右图为TCP其5mil宽焊垫上的化锲金与Super

Solder层。下图为放大500X之铜箔其棱线上的铜瘤清晰可见。

图6.通孔中灌满焊锡柱体之微切片，当欲进行“氨水+双氧水”对各层次之微蚀时,

须要将氨水与双氧水之浓度减半，并用新棉花棒吸液后，以较长时间去漫漫擦蚀才

行。上附200X之二画面中，远离大量的锡焊的微蚀铜面都很精彩，但邻近焊锡的

铜面却因微蚀中过度氧化而变成暗棕色，且颗粒也相当粗糙，这当然是出自焊锡铅

合金干扰所致。

图7.笔者二十多年前任职美商安培电子公司PCB厂时，微蚀液系采铭酸加稀硫酸配

方。此液所蚀之铜面刻画较浅，只能大概界分(Define)出层次来，想要看清晶粒组

织并不容易。不过此液较不易老化，比氨水配方要耐久些。上二放大300X与800X

者均为铭酸法所微蚀，到了800X才勉强看出晶粒来。下二为氨水微蚀放大200X

之画面，显然清楚很多。

图&上列五图为正确“氨水”配方的微蚀画面,，按顺时针说明：上左此珍藏十八年

之400X图，一铜系焦磷酸铜镀层，其片状结晶及断层特征清晰可见；上右1000X

之金手指截面，金层全部明显呈现；中间图右中均为500X五槽水平镀铜之切样；中

间图左100X化银浸金后之局部孔壁，由于铜面不洁致使化银层附着力不牢而产生浮

离情形。下列三图系格酸之微蚀画面，左500X看不到一铜与二铜的分界，中1000X

结晶也甚含糊，右500X铜层之分界也不太清楚。

图9.左为200X之军用八层板老照片，是有四张双面薄基板压合而成的。为减少后

制程中的内环破裂起见，一律采用“低棱线”(LowProfile)的HTE铜箔，不过微蚀

后发现其中一张竟然混错了材料的Grade1标准铜箔，其较粗的柱状结晶一眼就看

到了。虽然氨水法对各种铜层的微蚀都很好用，但出现较多锡铅层或银层时，就很

不容易显现界分了。中右二200X的打金线承垫就很不好咬，此二垫面之镀银厚度在

0.5mil以上。

图10.此二100X画面上共有三种不同结晶的铜层呈现，ED铜箔为高电流密度所镀

(1000ASF以上)，呈现柱状组织(ColumnarStructure),一次铜为焦磷酸铜镀层，

呈现片状结构并有圆弧状之断层，二次铜则为硫酸铜之不规则组织，左图最外有锲

层，右图有熔锡层(SolderReflow)。

1.5有照片为证

从事科技工业的人务必抱持“有几分证据说几分话”的做事态度，老一代“官大

学问大”或“资格老的说话”等威权与乡愿包袱，今日都要彻底丢开。对PCB的品

质改善与解决问题，也都要以“求真”为出发点。就微切片而言，当场透过显微镜

去看到什么才是什么，这种观点当然最好最真，但受到时空的限制，有时不得不照

相留下记录，以明确证据作为事后之师。

目前的显微摄影的有两类，其一是以光学方式直接照相，透过拍力得式像机而立

即取得证据。其二是将画面以电脑先行记忆与编辑，再以PrintOut方式输出得像。

前者画面虽逼真，但相片成本却稍贵。后者在转接之CCD与处理平台之电子元组件

都处于最佳状态时，其相片效果几可与光学相片并驾齐驱，否则就会解像模糊效果

很差，不过相片成本却较便宜，并可重复输出多张。

一般配备的常用光学显微镜，其价格约在台币二十万元左右。但若另加上CCD转

接器之电子机组与观看监视器等，总价约近五十万。当然有了监视画面时彼此讨论,

甚至远地沟通都方便多了。

图1.左上为200X透过CCD与电脑记忆并上下双光照明的相片，可清晰看见玻纤板

材的结构组织，对黑化层的观察也更清楚。右为同时纳入四个分割画面的电脑处理

画面，有明视也有暗视还可输出多片，即方便又节省。

图2.左为50X水平切片的拍力得摄影，由于抽出机盒后不小心随手将相片自反应药

面上撕起一角，在反应不足下（正常约2分钟），成像自然不足，警觉之余立即又贴

回药面去，直到反应完成才又重新撕开，短短不到一分钟的见光竟成了如此阴阳脸

的奇异画面。右为200X水平切片之正常成像画面。

图3.一般显微摄影多采自动方式。左200X之深孔(9/1)画面系以低“光强度”与长

秒曝光时间下所完成的孔铜形象。右为400X残余胶渣的画面，其曝光条件与左图相

同但明亮度却提高了，故愈低倍时需使用越高的光度。

图4.左为CCD转成电脑处理输出的画面，其解像程度较容易劣化，即使新机最佳状

况下，其成绩也只能与正统光学拍力得在仲伯之间而已。一旦机械老化或转换失准

时则解像度将逐渐变差，而光学摄影之拍力得方式则可多年不变。

图5.左上为试样上下同时采光有电脑处理的画面，可清楚见到玻纤中的破洞。上右

为成像一个月的画面左下角沾到水珠，一擦之下竟被洗掉少许。须知不够老化的彩

面应尽量避免沾到水与附着外物，否则必有损伤，下二图为背光及滤光的效果。

1.6图说故事十则

电路板全流制程约有一百多站，不但漫长而且干湿杂处彼此特性差异极大。单凭

现场实做只能得到一些概略性观念，若欲对每一关键处异常点深入了解时，其较好

的方法就是进行微切片的观察，将回对细部精髓吸收很多。若为自己动手找出的要

点，除了印象深刻了解透彻外而且还观念鲜活，这种活的智识不是从书本或经验传

授中所能望其项背的。以下即以清晰之切片说明十种制程的特性。

1、油默阻剂（湿膜阻剂）

“印刷电路板”一词是指早年以印刷油墨成阻剂所制造的电路板而言，常用于

较简单双面板或多层板。目前线路已变得相当密集纤细，简单的油墨与网版印刷方

式只能用在大铜面的内层板，其余均于改成感光成像的干膜或湿膜，下列四图均为

早年所做之切片。

图1.上左200X画面上可看出是完成一次铜才加印油墨阻剂，再镀二次铜与锡铅后

所做之切片。注意，其孔环外缘的组合层次，由此可了解油墨阻剂的边缘是扁平渐

薄的。致使二铜与锡铅很容易就横向增加宽度而将油墨包夹其中。此等由细部观察

体会出的道理，要比听来的知识更为深刻且历久弥新。上右为100X干膜阻剂图为剥

膜及蚀刻后尚未熔锡之画面。注意，其二铜与锡铅之横向扩镀情形。下100X图为网

印负片法熔锡后的切片，其孔环外缘截面上的缺口与上图对应已可清楚的自我解释

其成因。

图2.此200X图面上二铜镀得特别厚，不但超越油墨而且还侧爬颇远，当完成去墨

与蚀刻即出现如上的庞然景象。此孔环外缘截面所呈现的缺口，其层次组成的来龙

去脉是否历历如绘无需赘言了？

注意，前图1二画中孔口之铜箔，被垂直旋转的磨刷轮将孔口前缘削薄的情形，但

本图的孔口系处于板子前进中垂直旋刷的后缘，除铜箔未被削薄外，孔口毛头也被

压平。此种孔口前后有异的细部情形，也可从切片上看得一清二楚。

2、干膜阻剂

图3.此200X画面的油墨阻剂（如同墙壁）出现异常，致使二次铜一开始往墙外恻向

伸出，有了镀铜层在非导体表面建立基地，锡铅镀层当然就毫不客气顺理成章的成

长，其结果不免造成板子的报废。

・

图4.上左50X者为干膜后完成二铜与锡铅镀层之画面，上右100X图为黑孔法板面

镀厚铜与锡铅尚未蚀刻之画面。下左为早期之军用板，为小心起见先镀两次铜，再

做干膜影像转移及锲线路铜与锡铅，画面已剥膜但尚未蚀刻。下右100X画面亦为早

期军用板，在镀两次全板铜后(第二次特别厚)，随即以干膜做影像转移，之后又另

镀较薄的线路铜与锡铅，再经剥膜与蚀刻后所得之画面。

3、层间对准

图5.以上三图均为50X之全孔图，左八层薄板之层间对准度(LayertoLayer

Registration)似乎还差强人意。中间六层板从小孔看到的层间对准度就不妙了。右

六层板之大孔其层间对准度就不象样了，其中的L4几乎已经破环(BreakOut)。而

且换一方位去看时说不定已经破坏，此时以水平切片最容易找到真相。

4、高纵横比镀铜

早期插装为配合脚宽其孔径均在40mil,3/1的20mil孔竟称为小孔。如今连6/1

之9.8mil者也不希奇。

图6.上左200X为当年之深孔镀铜情形(孔径19.8mil或0.5mm,板厚L6mm,纵横

比仅3.2/1而已)，一次铜系采焦磷酸铜制程，其面铜与孔铜之厚度比(S/H)为

(1.0/0.5)；二次铜为硫酸铜制程,S/H比已改善到了1.0/0.67,但狗骨现象(Dog

Boning)看起来十分严重。上右50X全孔图其孔径为13.8mil或0.35mm板厚1.6mm纵

横比4.57/1比左图已困难很多，但S/H比却已进步到L0/0.8,十余年来硫酸铜制

程的进步也相当惊人。下左50X全孔图其孔径为或0.3mm板厚，纵横比

5.3/1,不要忘记孔径会越镀愈小，孔长会越镀愈长，因而纵横比也愈来愈高，有一

种人为定义的深孔困难度(Difficulty)为：D=L2/d,即孔长的平方除以孔径，故会

愈镀愈困难，不过这是以水平反脉冲的特殊做法所镀，当然要比一般垂直挂镀精彩

很多。下右图50X为孔径9.8mil或0.25mm之六层板，纵横比6.4/1,挂镀只可低

电流慢慢来。

5、机械外力效果

图7.上三图(上左、右、下左)均为电性测试时，发现断路(ContinuityFailure或

Open)时，再去做切片发现是因镀锡铅不良而于蚀刻时被咬断的孔。这种不通的孔常

会多测一两次，以致孔口出现被探针所顶挤变形的样，电测机所施加压力的影响可

见一般。下右图的变形更为离谱。

图&上三图均为50X之V-Cut真相。左为上下切口对齐度较好的实例，中图稍歪,

右图不但太差且上下切口深度不同，欧洲客户尤其是德国人，更是十分在意。

6、喷锡真相

图9.左100X四层板其内环原本就稍有反回蚀，经两次垂直喷锡后，竟造成局部后

分离中图及右图分别为50X明暗之水平切片，此处三图均可见到朝下的半个孔壁喷

锡层较厚。

7、层降对准/孔环对准

图10.此二100X之直横珍藏切像，可清楚的理解到什么是将要破环或已破环

（Breakout,IPC-6012在3.4.2/3.4.3均有详细规格）。事实上即使破了也不会发生

断路，只是制程能力不佳而已。

8、熔锡板/IMC的形成

图11.上200X图为老式熔锡板，其锡铅厚度要比喷锡层更厚。转角处除了50日in

的IMC外，尚有少许熔锡层从本图与下面圆形图中均可看到。

图12.上左200X老式PI板材之多层军用板，由于当年摄影前即已存放很长时间，

故铜锡之间已形成“介面合金共化物”(IMC;IntermatallicCompound,Cu6Sn5,Cu3Sn

等)，由图中可清楚看到。下500X图亦可见到较薄的IMC。右上斜铜壁系将十五年

前所留下的切样细磨与抛光数次，均无法做出良好效果，此乃过度老化之下锡与铅

均已毁坏松弛，无法呈现应有的金属性。

9、蚀刻因子Etchingfactor

图13.上左及上中均为400X之线路截面图，所谓蚀刻因子（F）系指向下的蚀深V,

除以侧蚀X所得商值F之谓也（F=V/X）o而X定义是指“从阻剂边缘横量到最细铜腰

之宽距而言”（见"5600£之3.2节），因而若误用下图去量F时，岂非缘木求鱼自

欺欺人了。

10、细线难为

“腰部缺口”

图14.线路剖面两侧腰处常出现对称性的缺口，如下左图与中图，可能原因有二：

1、由于干膜显像不足（也是水池效应），使得阻剂根部出现向外伸出的残足，致使

镀二铜时留有缺口（见下右图），经去膜、蚀刻及剥锡铅后即成下左及下中之画面（下

图右之干显像较好，故残足不大）。

2、由于电镀铜箔与PCB电镀铜层之结晶组织不同，致使于蚀刻之瞬间在电位茶的

协助下加速PCB镀铜蚀入（见下左图之清晰画面）。

“铜箔残足”

图15.线路剖面会看到铜箔根部蚀刻不足的残足（上左右二图），其原因有二：

1、电镀铜箔制造时，是从阴极转胴的钛表面（DrumSide,又称ShiningSide）,以

1000ASF的高电流密度快速镀得的ED铜箔，是以柱状组织（ColumnarStructure）快

速向上成长。起始时颗粒较细，结束时则毛面（MattSide）棱线的颗粒就很大，并还

有额外粗糙后处理所加镀的铜瘤，与耐热的黄铜层（见上右图）。再加上高温压合时

其棱线的踏入树脂中，因而很不容易彻底蚀透。目前已有铜箔业者尝试推动棱线朝

外的铜箔基板反压法，以强调细线的良率。

2、而且朝上板面会有水池（内层）或水沟（外层）效应，再加上一铜二铜镀得太厚，

与锡铅层的屋檐效应等共同挞伐之下，板边板角细密线路区，经常造成蚀刻不彻底

的短路情形（见下图左）。

图16.1、左四图之上二图为18"*24"外层之正面线路蚀刻中会有水池（水沟）效应。

下二图为反面线路淹水效应，故反面蚀完后正面板边仍有残铜。

2、右四图之左二图为21"*24"外层之板中央，线路之侧蚀虽较大，但却接

近方形。右二图为板角线路，侧蚀较小但却接近一般所谓的梯形。

图17.一般规范对线宽的异常变细或变宽都以不超过20%为原则，IPC-6012的3.5.1

节仍沿袭老式观念。其实这都针对导体与电流而言，如今板面的线多半都已经成为

传输线（TransmisionLine）了。例如今年（1999）Q3将要流行的RambusDRAM的卡

板，其特性阻抗公差为28。±2.8。，有瑕疵的线路都过不了关。

1.7化铜厚化铜

化学铜(ChemicalCopper)又称为无电铜(ElectrolessCopper),是利用槽液之“自

我催化"(Self-Autocatalytic)方式，大量沉积在有氢气包围的“钿金属”活化的

非导体表面，对不能导电的孔壁基材表面进行“金属化”制程，使后来的电镀铜层

能顺利的增厚孔壁，完成导通互连的任务。

化学铜在业界使用己达50年以上，也是目前可靠度最好最容易操作的“金属化”

制程。可惜由于配方中含有甲醛，会在操作中不断被吹散到空气中，有致癌的可能

性，对人身安全造成威胁。再加上还有大量的钳合剂(Chelator,系为防止强碱溶液

中铜离子沉积而添加)存在，对废水处理也造成很大的干扰。在工安与环保的压力下

各种“直接电镀”制程纷纷出笼，大有取代化学铜的态势。

化学铜室温作业配方中的主剂有硫酸铜、氢氧化钠、甲醛以及钳合与错合盐类等

五项。此外尚有多种少量的其他添加剂，使化铜镀层变得更为实用。1975T985年

代业界计曾盛行一种高温(45℃)操作的“厚化铜”，厚度从60uin到120口in视作

业时间而定，比传统化铜层的20uin要厚得很多(因而有时也称为薄化铜Thin

Build),因此可节省一次铜流程，使在厂房、设备、管理、流程缩短等方面都十分

有利，但因总体成本比一次铜之做法要贵，且槽液管理不易，品质也不稳定，故而

今年来已渐从台湾业界绝迹了。

IPC-6012在3.2.6.1节中对化学铜层的厚度并无具体要求，只要能完成导电即

可。业界曾盛行一种“背光法”检查化学铜层的覆盖性(Coverage),似乎并不具太

大的使用性。因即使使孔壁未全盖满，但仍可被后来增厚的电镀栋所填充连平。与

所谓“小时了了大未必佳”说法的未必正确，其道理如出一辙。不过背光法对各种

直接电路后，再刻意镀上少许电镀铜才检查其覆盖性时，则甚具参考价值。

图1.左3000X之电子显微镜(SEM)图面，即为一般化学铜的立体结晶形态。右3000X

画面系厚化铜之结构模式。由于厚化铜的结构并不缜密，因而经常在操作参数管理

不良，或药水老化或污染时，即容易发生浮离脱皮等问题。

图2左100X图为笔者故意将一片不锈钢板上，先镀以两层电镀铜层，然后再置于

传统化学铜槽液中24小时。取出洗净烘干并自不锈钢板上撕下，再做微切片可看出

当操作参数改变时，起组织横亦有所不同。切当电镀铜层的内应力超过对化铜层的

附着力时，即可见到所产生变形与裂口。

图3.此三图均为200X未微蚀的画面，因微蚀会使得薄薄的化铜层反而不容易看到，

故而此处化铜层的厚度不免有些夸张不实。右图之反回蚀系由于过度微蚀，请注意，

铜箔棱线粗糙面(MattSide)，其黄铜处理层所产生的渗入“斜口”要比光胴面(Drum

Side)少了很多，此乃说明微蚀液攻击黑化层与其附近的铜箔速度最快，经常造成

WedgeVoido

图4.左图为400X放大画面，铜箔表面的厚化铜层清晰可见。右图为厚化铜后直接

进行干膜影像转移再做线路之孔角情形，处于两铜之间者即厚化铜。

图5.左二100X之线路切片，由于厚化铜之品质不佳，完成线路蚀刻后竟然出现分

离式的脱落。右100X系“打线垫”(BondingPad)表面镀过厚银层(0.5mil以上)，

因铜与镇之合并应力超过对厚化铜的附着力，或造成化铜层本身的崩裂，因而也发

生分离(Separtion)。

图6.上左图为纯钿系统之直接电镀后所镀五分钟之电镀铜层，由于导电度不是太

好，以致留有黑化层被稀硫酸攻击的缺口。上右图即使镀过两次铜层，其缺口仍然

堵不住，形成楔形孔破(WedgeVoid)o下二图化学铜所做通孔，即使黑化层有裂口

多半仍能弥补。

1.8电镀银金有得瞧

电镀锲金在PCB上一向只用于板边金手指处当成接触用途，希望在低电压下

（2.5V）能瞬间完成导通（讯号传输），而且还希望成为可换式插拔接点的另一种

互连任务。由于黄金永远不生锈不氧化（一般人常说的‘‘金氧化〃或〃金变色”等，那

完全是外行话。应该是金表面有了其他外来物的附著而已），且接触电阻很低，因

而被选为板边金手指（G/F）的表面镀层。至于镀银则是当成一种屏障层（Barrier）

的作用，阻止金原子与铜原子之间的相互迁移（Migration）,避免黄金层贵金属性

质的降低，并无其他功能。费06012在表3-2中对（：1552的的板类，规定G/F用

途的金层厚度为30口in,对锲层厚度要求只有100Min,已经放弃古早不切实的200

微时，但二十年来才有这种觉醒未免太迂腐了。

早期某些军规要求电镀锲金也做为焊接之用，这大概是从许多高阶零件脚上

镀金所得到的灵感。其实电镀银金的焊锡性与焊点可靠度（Reliability）根本不好，

高温焊接的瞬间黄金老早就溜到焊锡中去了。金层愈厚焊点强度（Strength）反而

愈差，焊点实际是长在银层上的。这种理论老早就成熟了，只是要派上用场，免不

了还要好好的磨蹭一番。

近年来又薄又小的各种手机板（大哥大、次笔记型电脑等）很难喷锡，在高

阶产品的形象作祟下，多半改用化学镶金去做为表面贴焊的基地了。某些迷你板也

会利用软银（如胺基磺酸银）及薄金（luin以下）当成蚀刻阻剂，又可执行焊接

或打线之双重功能，那只是为了简化流程节省成本而已，并非是什么正规的做法。+

然而电子业的持续求新求变，尤其是数量庞大的个人电子产品，为了便宜及

轻薄短小，许多积体电路元件已放弃外形的封装，而改用〃板面直接安晶”

（DCA-DirectChipAttach或COB-ChipOnBoard）等省事省钱的做法。于是电路

板又流行打线（WireBonding打金线或铝线）用"承垫"（BondingPad）的制做。须

知此等板面的"打扁点"（WedgeBond）不管用那种打法（TC、US、TS等），都免不

了涉及高热量及大压力，P-BGA所用板材树脂为BT,其Tg高达180℃,当然帮了很大

的忙。但物美价廉最广用的FR-4,其Tg只有130℃的窘状，不得不靠厚一点与硬一

点的银层来支撑场面了。

目前国际规范对打线用的锲金厚度尚未规定，但从一些先进厂商量产

P-BGA、CSP等产品切片中，清楚可见到银金的品质观念，完全不同于传统G/F的外

观而已，必须要通过客户