pcb微切片制作及不良分析 - 图文 (4)

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(Columnar Structure)，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，左图最外有镍层，右图有熔锡层(Solder Reflow)。

微切片制作（五）

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Print Out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， 有明也有暗视还可输出多片，即方便又节省。

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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。

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微切片制作（六）

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

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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镍线路铜与锡铅，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

图5.以上三图均为50X之全孔图，左八层薄板之层间对准度(Layer to Layer 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(Break Out)。 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。

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图6.上左200X为当年之深孔镀铜情形(孔径19.8mil或0.5mm，板厚1.6mm，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1.0/0.8，十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11.8mil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(Continuity Failure 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。

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