电路板之微切片与切孔 - 深圳鼎和信文化的主页
&&&&&&&&&&&电路板之微切片与切孔
　　电路板品质的好坏，问题的发生与解决，制程改进的情况，在在都需要微切片(microsectioning)做为观察研究与判断的根据，微切片做的好不好，真不真与讨论研判的正确与否大有关系在焉。一般生产线为品质监视(monitoring)或出货时品管为求品质的保证等所做的多量切片，因系在匆忙及经验不足情况下所赶出的，故至多只能看到真相的六、七成而已，有的在缺乏指导及比较情况下，甚至连一半的实情都看不到，在一片模糊及含混的影像下，能看出什么来？这样的切片有什么意义？若只是为了应付公事当然不在话下，若的确想要做好品质及彻底找出问题解决问题，则必须仔细做切、磨、抛及咬等功夫才会有清晰可看的微切片，不致造成误判。&&
　　电路板的解剖式破坏性切片法大体上可分为三类：&&
(1)&一般切片(正式名称为微切片)&&
&&&&可对通孔区及板面其它区域灌满封胶后做了垂直切片(Vertical&Section)，也可对通孔做水平切片(Horizontal&Section)是一般常见的做法。(见杂志NO：4&P37，附图见后)&&
(2)&切孔&&
&&&&是小心用钻石锯片将一排通孔自正中央切成两半，或用砂纸将一排通孔磨去一半，将切半不封胶的通孔置于20x-40x的立体显微镜(或称实体显微镜)下观察半个孔壁的全部情况。此时若也将通孔的后背再磨的很薄时，则底材将呈透明状，可进行背光法(Back&light)检查孔铜层敷盖的情形。&&
(3)&斜切片(45°或30°)&&
&&&&可对多层板面区或通孔区做层次间45°的斜切，然后以实体显微镜观察45°切面上导体间的情形。&
3.制作技巧&
　　除第二类切孔法是用以观察半个孔壁的原状表面情况外，其余第一及第三类都需最后的仔细抛光，才能看到各种真实的情况，此点为切片的成败关键，此点至为重要不可掉以轻心。以下为制作过程的重点。&
3.1取样：&&
　　以特殊的切模自板上任何处取样或用剪床剪样，注意不可太逼近孔边，以防造成通孔受拉力而变形，也应注意取样的方法，最好先切剪下来，再用钻石锯片切下所要的切样，减少机械应力的后患。&&
　　封胶的目的是将通孔灌满，把要观察的孔壁固定夹紧，使在磨削时不致被拖立延伸而失真，封胶一般多用特殊的尃密商品，以Buhler的各系列的尃用封胶为宜，但价格很贵，可改用其它种类，但以透明度良好硬度大，气泡少者为佳，例如：黑色用于小零件封胶用的环氧树脂，牙膏状的二液型环氧树脂封填胶，南宝树脂，甚至绿漆也可充用，注意以减少气泡为要，为使硬化完全，多需烤箱催化使快速反应。&&
　　为使切样的封胶方便进行，正式的方法是用一种卷挠式的弹簧夹具，将样片夹入，使在封胶时保持直立状态。正式切片的封胶体是灌注于圆柱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样片圆柱推出，非常方便。此种特用的橡皮模也是Buhler&的产品且国内不易买到，一般较麻烦的做法及简易的做法有：
3.2.&1在锯短的铝管内壁喷以脱模剂，另将样片用双面胶带直立在玻璃板上，再把铝管套在样片周围，要使管的下缘与玻璃板的表面密合，使胶液不致漏出，待硬化后即可将圆柱取出或改用漏斗斜壁形的模具更容易脱模。&&
3.2.2用胶粉在热压模具以渐增之压力使能灌满通孔并同时进行硬化成为实体，在各种切片圆体中，以此种最美观。&&
3.2.3将多个切片以钢梢串起，在于特殊的模具中将多片同时以液胶灌满，同时可磨多片，称为Nelson-Zimmer法，可同时磨九个圆柱，而每个柱中可封入5.6个切片之多，是一种大量的做法。&&
3.2.4用购买现成的压克力模具，将样片置入，封胶即可。&&
3.2.5最简单的做法是将胶体涂在PE纸上，使切样上的各通孔缓缓的刮过胶面，强迫胶膏挤入孔内，然后倒插入木板槽缝中，集中入烤箱，使其烤硬，也可改用绿漆填胶。&&
3.2.6少量切样可用竹签条直接在孔口处填胶，然后直立烤硬，最后两种因胶体很少，故磨削时间能够节省，但要保持磨面的水平，要靠功夫及手势了，但真正的好切片是由此种简单的方法做出来的。&
3.3磨片(Grinding)&：&
　　是利用砂纸的切削力将样片磨到孔的正中央，以便观察孔壁断面情况的步骤。为节省时间大量制作，多用快速转盘做快速磨削法，可用有背胶的砂纸贴在盘面上，也可用边缘匝状固定器将纱纸固定，或纸有中心洞套入转轴心上，在水湿及高速转动时；砂纸会平贴在盘面上而可以进行磨削。少量简单的切样只要用手在一般砂纸上平磨即可连转盘也可省掉，以上所用的砂纸番号以下述为宜。&
3.3.1&220&号粗磨到孔壁断层的两条并行线将要出现为止，注意要喷水或他种液体以减热。&&
3.3.2改用400号再磨到&“孔中央”的“指示线”出现。&&
3.3.3改用600号以上细砂纸轻磨几下，以改正不平行的斜磨即可。&
3.4抛光(Polish)&&
　　要看到切片的真相，必须要做仔细的抛光，消除砂纸的刮痕。大量时，转盘式毛毯加氧化铝悬浮液当做助剂，做转微接触式的抛光，注意在抛光时要时常改变切样的方向，使有更均匀的效果，直到砂痕完全消失为止。少量切样可改用一般布头，及擦铜油膏即可进行，也要时常改变抛动的方向，前后左右以及圆周式运动，手艺功夫做的好时，效果要比高速转盘抛光要更为清晰，更能保存真相，但较费时。抛光的压力要轻，往复次数要多，效果才更好，而且油性抛光所得铜面的真相要比水性抛光更好。&
3.5微蚀&(microetch)&：&
　　将抛光面用水或稀酒精洗净及吹干后，即可进行微蚀，以找出金属的各自层面，以及结晶状况，此种微蚀看似简单，但要看到清楚细腻的真像，却很不容易，不是每次一定成功的。不行时只有再轻抛数次，重做微蚀，以找出真像。微蚀液配方如下：&&
“10&cc氨水&+&10&cc纯水&+&2?3滴双氧水”&&
　　混合均匀后，即可用棉花棒沾液，在切片表面轻擦约2秒钟，注意铜面处发出气泡的现象，2?3秒后立即用水将蚀液冲掉，并立即用卫生纸擦干，勿使铜面继续氧化，否则100x显微下会出现棕黑色及粗糙不堪的铜面，良好的微蚀将呈现鲜红铜色，且结晶及分界清楚。&&
　　注意上述微蚀液至多只能维持1小时，棉花棒用1-2次后也要换掉，以免污染切面上铜面的结晶。读者需多做摸索，自可找出其中原由。&&
　　早期用“铬酸(Cr03)加入少量硫酸及食盐的方法”已经落伍，而且会使锡铅层发黑，不宜再用，氨水法则锡铅面仍呈现洁白，其中常见之黑点分布那是铅量较多区现象。&&
　　要做研究判断的切片必须要做仔细的抛光及微蚀的工作，否则只有白费功夫而已，一般出货性大量的切片，只好集体抛光，检查前再做微蚀，如此至少也可看到真像8.9分。&
　　原抛光片若为100分时，则由显微镜下看到的倒立影像，按显微镜的性能只可看到85%?95%的程度，而用拍立得照下来时，最好也只有80%?90%，经拍立得像片再翻照成幻灯片时，当然更要打折75%?85%了，但为求记录及沟通起见，照相是最好的方法了，此种像片价格很贵，一定要有画面才去面影，否则实在毫无意义。照像最难处在焦距的对准，此点困难很多。&&
3.6.1&目视焦距与摄影焦距不完全相同，不可以目视为准，需多牺牲几张找出真正摄影焦距来。&&
3.6.2曝光所需之光量＝光强度x时间，好的像片要尽量使时间延长及减少光强度，加上各种滤光片后可得各种不同效果的像片。&&
3.6.3影像表面须平整，否则倍数大时，(100x以上)会出现局部清楚局部模糊现象，得像后，要阴干透彻后才得触摸，避免造成画面受损。&
　　切片的画面清晰可爱只是制件手法，要能判读画面所出现的各种现象，并利用作为决策的根据，则更需丰富的电路板学识才行，尤其是成因及改进的方法更要学识与经验的配合才行，无法在短时间内所能凑功的。以下将就常见的各种缺点配合幻灯片的讲解，让者能做较深入的了解。&&
4.1空板通孔直切切片(含炸过油或喷过锡的板子)可看到各种现象有：&&
　　板材结构、孔铜厚度、孔铜完整情形、破铜(VOID)、流锡情形、钻孔对准及层间对准(layer&to&layer&regisatration)、平环(Annular&ring)、蚀刻情形、胶渣(Smear)情形、压板及钻孔情形、(有挖破Gouging、钉头、Nailheading&)、渗铜扫把(Wicking)、孔铜浮离(Pullaway)、反蚀回(Negative　&Etchback)等，现分述于下：&&
4.1.1孔铜厚度&&
　　至少在1&mil以上，微蚀良好时可看清楚一次铜二次铜甚至厚化铜的层次，要注意有些制程会出现孔铜厚度差别很大的情形，由切片上左右两条铜壁厚度可明显的看出。&
4.1.2孔铜完整情形&
　　有否镀瘤(Nodule)夹杂物(Inclusion)孔口之阶梯式镀层(Step&plating)及铜层结晶情形。&
4.1.3破铜&
　　一个切片只允许有三个破洞出现，破洞是焊锡时吹孔(Blow&Hole)最大原因，若破洞出现在直切片的同高度时，可解释或判定为全孔环断。&
4.1.4流锡&
　　可看到毛细现象的半月形流锡的结果，最高境界可看到铜锡合金(IMC)的50微吋的特殊夹层介于铜锡之间的白色长条薄层。&
4.1.5对准情形&&
　　可由孔壁两侧的内层长短情形看出层间对准情形及钻孔与印刷之间的对准情形。&
4.1.6蚀刻&
　　可看到侧蚀(undercut)及算出蚀刻因子，也可看到印刷或干膜的侧壁情形。&
4.1.7胶渣&
　　可看到除胶渣或回蚀(Etch&back)的情形，过度除胶造成玻璃突出孔壁粗糙以致孔铜不平整也可能造成吹孔，除胶渣不足时，内层与孔铜之间有黑线或分隔(Separation)出现。&
4.1.8钻孔及压板&
　　孔壁是否有粗糙及挖破情形，钉头是否超过50%，压板后介电层是否太薄(Dielectic&thickness)。&
4.1.9渗洞&
　　原因是六价铬除胶渣液吃掉玻璃表面的硅氧层后而出现铜层的沉积渗入，但不可超过&1&mil。&
4.1.10孔壁浮离&
　　系由于铜层应力太，化铜附着力不良，造成受热后的大片浮起。&
4.1.11反蚀回&
　　可能是PTH&过程中微蚀过度所造成，此时内层会稍有退回，很可能在一次镀铜时已镀上的化铜层再浮起，再经电镀的继续加厚造成浮起部份及底材部份都同时镀铜，要很高明的手法才能看出真相。&&
*注意上述各种缺点，若是用简单式的手涂胶切片时，尚可进一步小心再做水平切片，做深入的再证明，但若为圆柱形的正式切片时，则无能为力了。&&
4.2灌过锡的通孔切片：&&
　　(一般均与288℃，10秒钟之热应力试验)可看到下列各种情形：&
4.2.1断角(Corner&Cracking)&&
　　高温焊锡时，板子产生较大的Z方向膨胀，若镀铜层本身的延展性不好时，(至少要10%的延性．062的板子才不会断角)，就会在转角处被拉断，此时要做镀铜槽的活性炭处理才能解决问题，孔铜断裂也可能出现在其它位置。&&
4.2.2树脂下陷(Resin&Recession)&
　　孔壁在焊锡前都完整无缺，灌锡后因树脂局部硬化不足，或挥发逸走，造成局部下陷自孔铜背后缩下，&(见杂志NO6.P30)。&&
4.2.3压数空洞(Lamination&Void)&
　　情形类似板子A区(热区)树脂下陷，但此种空洞却出现在板子的B区(压板区，或非通孔区)严重时，甚至出现分层。&&
4.2.4配圈浮起(Lifted&Land)&
　　由于剧烈的Z方向膨胀再泠缩回来后，热应力试验后在配圈外围所发生的浮离，但不可超过1&mil&。&&
4.2.5吹孔(Blow&hole)&
　　由孔壁铜层的破洞处的藏湿在高温下气化吹出&(Outgassing)能把液锡赶开而形成的空洞，此种通孔称之为吹孔。&&
4.2.6内层铜箔微裂&
　　由Z方膨胀所引起的，要手艺很好才看得到的。&&
4.2.7通孔的焊锡性(Solder&abity)的好坏。&
4.3斜切片(45°，30°)&&
　　可看出各层间导体之间的关系，本层上导间黑化粉尘随流胶移动的情形，以及孔壁与内层较多接合面出现的情形，要用40x实体显微镜观察，但磨片的手艺较难，也不易照像。&&
4.4水平切片&
　　简易者先将切样平置，灌胶后再以强力瞬间胶贴上一直立的握片，以方便拿磨切，此水平法可对简单的垂直切再进一步的证明，但手艺较困难，要小心慢磨以防真相误失，尤其是铜箔在1/2&OZ&或1/4&OZ时更要非常谨慎才行，稍有不平即能出错。水平切片也看出除胶渣，孔铜厚度，钻孔粗造等，一般垂直切片情形而且更能看到平切的特殊画面。例如：&&
4.4.1粉红圈(Pink&Ring&，Red&Ring，&Red&Halo)&
　　系钻孔动作太猛或PTH的化铜前有酸液攻入黑化层，吃掉氧化铜露出铜金属表面的原色，此粉红圈的大小也是一种制程好坏的指标。&&
4.4.2印刷与钻孔之间的对准情形&
　　最容易在平切片平切上看到全貌，平环的最小宽度，是否有破出(Break&out)等现象都要比直切片更为清楚及真实。&
4.4.3孔铜厚度的分布也比直切要准。&&
4.5切孔：&
　　需用40x实体显微观察半个圆形壁的全景，可看的更完全，更接近实。情，无需用言语解释，以下为切孔的特点。&&
4.5.1吹孔的真实情况&
　　在喷锡，熔锡的孔壁上，可极清楚的看到，有气体吹出的静止画面的样子，任何人一看就懂而且印象深刻，比任何文字及语言的解释都更为有效有力。&
4.5.2未镀前的原始钻孔孔壁的情形，如纵向玻璃束被挖空崩的情形，整犁沟出现的情形。&&
4.5.3经过无电铜(化学铜)后，可将背后尽量磨簿，做背光法检查铜壁是否覆盖(Coverage)良好或有破洞情形。&&
　　简单的做法是：
　　取─500&ml烧杯将侧壁外面及杯底外面全部贴满胶带，使杯底朝上，杯中放入─小手电筒的光源，并在杯底胶带上割出一个小长缝，使光线射出，再将切孔样片的孔面朝上正压在光缝上，由20或40&倍实体显微镜下可清楚看到孔壁玻璃上是否已盖满了铜层，有任何光点或朦胧的光漏出，即表铜层的覆盖力有问题，铜层是不透光的，必须全黑才表示铜层已覆盖完整。&
印制线路板切片测试方法
&&&&用于评估电镀孔质量和评估线路板表面和孔壁及覆盖层的金相切片，也可以用于装配或其它区域&
2.测试样品
&&&&从线路板上或测试模上切下一块样品，样品检查区域周围应留有空白地带，以免损伤检查区域，建议每块样品至少包含三个最小孔位的电镀孔&
1）样板裁切机
2）凹模（有减压的啤孔）
3）锣机或锯床
5）光滑装配台
7）样板支撑架
8）金相抛光台
9）砂带磨光机
10）金相图
11）室温处理封装物质
12）金刚砂纸
13）用于抛光轮的步
14）抛光润滑剂
15）微酸液
16）用于清洁及微蚀的棉纱
18）微蚀剂&
1）样品的准备：在180－220或320粒度的轮上研磨，并控制研磨深度在0.050inch
范围内（近似），安装前须去毛刺
2）安装金相样板
&&&&清洁，干燥装配台表面，然后，在台上及安装环内注入防粘剂将样品装入安装
环，并将其固定。必要时，将需检查的表面面对装配表面。小心将封装材料注入
装配环，确保样板竖立，孔内充满封装材料。树脂封装材料可以要求真空除气，
容许样品在室温下固化，用蚀刻或其它永久性方法在样板上作标记。
3）研磨及抛光
&&&&使用金相设备，在180粒度的砂带磨光机上粗磨样板。注意：必须使用流水来防
止样板起燃。依次使用320粒度，400粒度，600粒度的圆盘砂纸细磨样品至电镀孔的
中心剖面处，直至磨去毛刺及划痕，转动样品90°，在连续的粒度砂纸下研磨，直至
样品由粗粒度造成的划痕被磨去。用自来水洗样板，再用气管吹干，然后用刚玉来抛
光样品，使之呈现清晰的镀层表面。使用5微米的软膏移去因600粒度砂纸留下的划
痕，接着使用0.3微米软膏。然后用酒精冲洗并吹干。检查切片，若有划痕，再抛
光，直至划痕全消失。用合适的微酸液来擦样片（通常用2－－3秒）以得到高清晰的
层与层之间的分层线。用自来水来中和微酸液，再用酒精冲洗吹干。
*&在抛光操作重，可以用操声波清洁器来降低抛光介质中的费酸洗液
&&&&用100倍的显微镜检查孔壁厚度，至少选三个电镀孔，也可以用同一切片来确定表面
将测的平均镀层厚度及镀层质量记录下来&
5.注意事项
1）镀层厚度测量不能于瘤块，空缺，裂纹及不规则与薄层处测量。
2）镀层质量检查可包括下面：
&&&&起泡、层压空缺、裂纹、树脂收缩、镀层平整度、毛刺及瘤、镀层空缺。另外，
对于多层板的镀层质量应包括：内层与孔壁的结合，树脂污物，玻璃纤维突起，
树脂回蚀。这些情况中的一部分，可以在样品抛光后，微蚀前检查到
3）在封装前，在样品上镀上一层镍或其它硬金属，可以提高样品的质量和可读性
4）金刚石膏比刚玉膏好，因为线路不拿是作为高可靠性应用的评估，用6微米及1微
米金刚石膏代替上面提到的刚玉。金刚石膏充分地降低样品污物或烧板的危险。
5）微蚀液的建议配方
25ml浓缩氢氧化钠
25ml蒸馏水
3滴30％的双氧水，静置5分钟再用。当天用当天配（这是用于铅锡蚀刻的典型药
電路板之微切片與切孔
　　電路板品質的好壞，問題的發生與解決，製程改進的情況，在在都需要微切&&
片(microsectioning)做為觀察研究與判斷的根據，微切片做的好不好，真不真與討論研判的正確與否大有關係在焉。一般生產線為品質監視(monitoring)或出貨時品管為求品質的保証等所做的多量切片，因係在匆忙及經驗不足情況下所趕出的，故至多只能看到真相的六、七成而已，有的在缺乏指導及比較情況下，甚至連一半的實情都看不到，在一片模糊及含混的影像下，能看出什麼來？這樣的切片有什麼意義？若只是為了應付公事當然不在話下，若的確想要做好品質及徹底找出問題解決問題，則必須仔細做切、磨、拋及咬等功夫才會有清晰可看的微切片，不致造成誤判。&&
　　電路板的解剖式破壞性切片法大體上可分為三類：&&
(1)&一般切片(正式名稱為微切片)&&
可對通孔區及板面其他區域灌滿封膠後做了垂直切片(Vertical&Section)，也可對通孔做水平切片(Horizontal&Section)是一般常見的做法。(見雜誌NO：4&P37，附圖見後)&&
(2)&切孔&&
是小心用鑽石鋸片將一排通孔自正中央切成兩半，或用砂紙將一排通孔磨去一半，將切半不封膠的通孔置於20x-40x的立體顯微鏡(或稱實體顯微鏡)下觀察半個孔壁的全部情況。此時若也將通孔的後背再磨的很薄時，則底材將呈透明狀，可進行背光法(Back&light)檢查孔銅層敷蓋的情形。&&
(3)&斜切片(45°或30°)&&
可對多層板面區或通孔區做層次間45°的斜切，然後以實體顯微鏡觀察45°切面上導體間的情形。&
3.製作技巧&　&&
　　除第二類切孔法是用以觀察半個孔壁的原狀表面情況外，其餘第一及第三類&&
都需最後的仔細拋光，才能看到各種真實的情況，此點為切片的成敗關鍵，此點至為重要不可掉以輕心。以下為製作過程的重點。&
3.1取樣：&&
　　以特殊的切模自板上任何處取樣或用剪床剪樣，注意不可太逼近孔邊，以防造成通孔受拉力而變形，也應注意取樣的方法，最好先切剪下來，再用鑽石鋸片切下所要的切樣，減少機械應力的後患。&&
　　封膠的目的是將通孔灌滿，把要觀察的孔壁固定夾緊，使在磨削時不致被拖立延伸而失真，封膠一般多用特殊的尃密商品，以Buhler的各系列的尃用封膠為宜，但價格很貴，可改用其他種類，但以透明度良好硬度大，氣泡少者為佳，例如：黑色用於小零件封膠用的環氧樹脂，牙膏狀的二液型環氧樹脂封填膠，南寶樹脂，甚至綠漆也可充用，注意以減少氣泡為要，為使硬化完全，多需烤箱催化使快速反應。&&
　　為使切樣的封膠方便進行，正式的方法是用一種捲撓式的彈簧夾具，將樣片夾入，使在封膠時保持直立狀態。正式切片的封膠體是灌注於圓柱狀的藍色橡皮模具內，硬化後只要推擠橡皮模子即可輕易將樣片圓柱推出，非常方便。此種特用的橡皮模也是Buhler&的產品且國內不易買到，一般較麻煩的做法及簡易的做法有：&&
3.2.&1在鋸短的鋁管內壁噴以脫模劑，另將樣片用雙面膠帶直立在玻璃板上，再把鋁管套在樣片周圍，要使管的下緣與玻璃板的表面密合，使膠液不致漏出，待硬化後即可將圓柱取出或改用漏斗斜壁形的模具更容易脫模。&&
3.2.2用膠粉在熱壓模具以漸增之壓力使能灌滿通孔並同時進行硬化成為實體，在各種切片圓體中，以此種最美觀。&&
3.2.3將多個切片以鋼梢串起，在於特殊的模具中將多片同時以液膠灌滿，同時可磨多片，稱為Nelson-Zimmer法，可同時磨九個圓柱，而每個柱中可封入5.6個切片之多，是一種大量的做法。&&
3.2.4用購買現成的壓克力模具，將樣片置入，封膠即可。&&
3.2.5最簡單的做法是將膠體塗在PE紙上，使切樣上的各通孔緩緩的刮過膠面，強迫膠膏擠入孔內，然後倒插入木板槽縫中，集中入烤箱，使其烤硬，也可改用綠漆填膠。&&
3.2.6少量切樣可用竹籤條直接在孔口處填膠，然後直立烤硬，最後兩種因膠體很少，故磨削時間能夠節省，但要保持磨面的水平，要靠功夫及手勢了，但真正的好切片是由此種簡單的方法做出來的。&
3.3磨片(Grinding)&：&
　　是利用砂紙的切削力將樣片磨到孔的正中央，以便觀察孔壁斷面情況的步驟。為節省時間大量製作，多用快速轉盤做快速磨削法，可用有背膠的砂紙貼在盤面上，也可用邊緣匝狀固定器將紗紙固定，或紙有中心洞套入轉軸心上，在水濕及高速轉動時；砂紙會平貼在盤面上而可以進行磨削。少量簡單的切樣只要用手在一般砂紙上平磨即可連轉盤也可省掉，以上所用的砂紙番號以下述為宜。&
3.3.1&220&號粗磨到孔壁斷層的兩條平行線將要出現為止，注意要噴水或他種液體以減熱。&&
3.3.2改用400號再磨到&“孔中央”的“指示線”出現。&&
3.3.3改用600號以上細砂紙輕磨幾下，以改正不平行的斜磨即可。&
3.4拋光(Polish)&&
　　要看到切片的真相，必須要做仔細的拋光，消除砂紙的刮痕。大量時，轉盤式毛毯加氧化鋁懸浮液當做助劑，做轉微接觸式的拋光，注意在拋光時要時常改變切樣的方向，使有更均勻的效果，直到砂痕完全消失為止。少量切樣可改用一般布頭，及擦銅油膏即可進行，也要時常改變拋動的方向，前後左右以及圓周式運動，手藝功夫做的好時，效果要比高速轉盤拋光要更為清晰，更能保存真相，但較費時。拋光的壓力要輕，往復次數要多，效果才更好，而且油性拋光所得銅面的真相要比水性拋光更好。&
3.5微蝕&(microetch)&：&
　　將拋光面用水或稀酒精洗淨及吹乾後，即可進行微蝕，以找出金屬的各自層面，以及結晶狀況，此種微蝕看似簡單，但要看到清楚細膩的真像，卻很不容易，不是每次一定成功的。不行時只有再輕拋數次，重做微蝕，以找出真像。微蝕液配方如下：&&
“10&cc氨水&+&10&cc純水&+&2?3滴雙氧水”&&
　　混合均勻後，即可用棉花棒沾液，在切片表面輕擦約2秒鐘，注意銅面處發出氣泡的現象，2?3秒後立即用水將蝕液沖掉，並立即用衛生紙擦乾，勿使銅面繼續氧化，否則100x顯微下會出現棕黑色及粗糙不堪的銅面，良好的微蝕將呈現鮮紅銅色，且結晶及分界清楚。&&
　　注意上述微蝕液至多只能維持1小時，棉花棒用1-2次後也要換掉，以免污染切面上銅面的結晶。讀者需多做摸索，自可找出其中原由。&&
　　早期用“鉻酸(Cr03)加入少量硫酸及食鹽的方法”已經落伍，而且會使錫鉛層發黑，不宜再用，氨水法則錫鉛面仍呈現潔白，其中常見之黑點分佈那是鉛量較多區現象。&&
　　要做研究判斷的切片必須要做仔細的拋光及微蝕的工作，否則只有白費功夫而已，一般出貨性大量的切片，只好集體拋光，檢查前再做微蝕，如此至少也可看到真像8.9分。&
　　原拋光片若為100分時，則由顯微鏡下看到的倒立影像，按顯微鏡的性能只可看到85%?95%的程度，而用拍立得照下來時，最好也只有80%?90%，經拍立得像片再翻照成幻燈片時，當然更要打折75%?85%了，但為求記錄及溝通起見，照相是最好的方法了，此種像片價格很貴，一定要有畫面才去面影，否則實在毫無意義。照像最難處在焦距的對準，此點困難很多。&&
3.6.1&目視焦距與攝影焦距不完全相同，不可以目視為準，需多犧牲幾張找出真正攝影焦距來。&&
3.6.2曝光所需之光量＝光強度x時間，好的像片要儘量使時間延長及減少光強度，加上各種濾光片後可得各種不同效果的像片。&&
3.6.3影像表面須平整，否則倍數大時，(100x以上)會出現局部清楚局部模糊現象，得像後，要陰乾透徹後才得觸摸，避免造成畫面受損。&
　　切片的畫面清晰可愛只是製件手法，要能判讀畫面所出現的各種現象，並利用作為決策的根據，則更需豐富的電路板學識才行，尤其是成因及改進的方法更要學識與經驗的配合才行，無法在短時間內所能湊功的。以下將就常見的各種缺點配合幻燈片的講解，讓者能做較深入的瞭解。&&
4.1空板通孔直切切片(含炸過油或噴過錫的板子)可看到各種現象有：&&
　　板材結構、孔銅厚度、孔銅完整情形、破銅(VOID)、流錫情形、鑽孔對準及層間對準(layer&to&layer&regisatration)、平環(Annular&ring)、蝕刻情形、膠渣(Smear)情形、壓板及鑽孔情形、(有挖破Gouging、釘頭、Nailheading&)、滲銅掃把(Wicking)、孔銅浮離(Pullaway)、反蝕回(Negative　&Etchback)等，現分述於下：&&
4.1.1孔銅厚度&&
　　至少在1&mil以上，微蝕良好時可看清楚一次銅二次銅甚至厚化銅的層次，要注意有些製程會出現孔銅厚度差別很大的情形，由切片上左右兩條銅壁厚度可明顯的看出。&
4.1.2孔銅完整情形&
　　有否鍍瘤(Nodule)夾雜物(Inclusion)孔口之階梯式鍍層(Step&plating)及銅層結晶情形。&
4.1.3破銅&
　　一個切片只允許有三個破洞出現，破洞是焊錫時吹孔(Blow&Hole)最大原因，若破洞出現在直切片的同高度時，可解釋或判定為全孔環斷。&
4.1.4流錫&
　　可看到毛細現象的半月形流錫的結果，最高境界可看到銅錫合金(IMC)的50微吋的特殊夾層介於銅錫之間的白色長條薄層。&
4.1.5對準情形&&
　　可由孔壁兩側的內層長短情形看出層間對準情形及鑽孔與印刷之間的對準情形。&
4.1.6蝕刻&
　　可看到側蝕(undercut)及算出蝕刻因子，也可看到印刷或乾膜的側壁情形。&
4.1.7膠渣&
　　可看到除膠渣或回蝕(Etch&back)的情形，過度除膠造成玻璃突出孔壁粗糙以致孔銅不平整也可能造成吹孔，除膠渣不足時，內層與孔銅之間有黑線或分隔(Separation)出現。&
4.1.8鑽孔及壓板&
　　孔壁是否有粗糙及挖破情形，釘頭是否超過50%，壓板後介電層是否太薄(Dielectic&thickness)。&
4.1.9滲洞&
　　原因是六價鉻除膠渣液吃掉玻璃表面的矽氧層後而出現銅層的沉積滲入，但不可超過&1&mil。&
4.1.10孔壁浮離&
　　係由於銅層應力太，化銅附著力不良，造成受熱後的大片浮起。&
4.1.11反蝕回&
　　可能是PTH&過程中微蝕過度所造成，此時內層會稍有退回，很可能在一次鍍銅時已鍍上的化銅層再浮起，再經電鍍的繼續加厚造成浮起部份及底材部份都同時鍍銅，要很高明的手法才能看出真相。&&
*注意上述各種缺點，若是用簡單式的手塗膠切片時，尚可進一步小心再做水平切片，做深入的再證明，但若為圓柱形的正式切片時，則無能為力了。&&
4.2灌過錫的通孔切片：&&
　　(一般均與288℃，10秒鐘之熱應力試驗)可看到下列各種情形：&
4.2.1斷角(Corner&Cracking)&&
　　高溫焊錫時，板子產生較大的Z方向膨脹，若鍍銅層本身的延展性不好時，(至少要10%的延性．062的板子才不會斷角)，就會在轉角處被拉斷，此時要做鍍銅槽的活性炭處理才能解決問題，孔銅斷裂也可能出現在其他位置。&&
4.2.2樹脂下陷(Resin&Recession)&
　　孔壁在焊錫前都完整無缺，灌錫後因樹脂局部硬化不足，或揮發逸走，造成局部下陷自孔銅背後縮下，&(見雜誌NO6.P30)。&&
4.2.3壓數空洞(Lamination&Void)&
　　情形類似板子A區(熱區)樹脂下陷，但此種空洞卻出現在板子的B區(壓板區，或非通孔區)嚴重時，甚至出現分層。&&
4.2.4配圈浮起(Lifted&Land)&
　　由於劇烈的Z方向膨脹再泠縮回來後，熱應力試驗後在配圈外圍所發生的浮離，但不可超過1&mil&。&&
4.2.5吹孔(Blow&hole)&
　　由孔壁銅層的破洞處的藏濕在高溫下氣化吹出&(Outgassing)能把液錫趕開而形成的空洞，此種通孔稱之為吹孔。&&
4.2.6內層銅箔微裂&
　　由Z方膨脹所引起的，要手藝很好才看得到的。&&
4.2.7通孔的焊錫性(Solder&abity)的好壞。&
4.3斜切片(45°，30°)&&
　　可看出各層間導體之間的關係，本層上導間黑化粉塵隨流膠移動的情形，以及孔壁與內層較多接合面出現的情形，要用40x實體顯微鏡觀察，但磨片的手藝較難，也不易照像。&&
4.4水平切片&
　　簡易者先將切樣平置，灌膠後再以強力瞬間膠貼上一直立的握片，以方便拿磨切，此水平法可對簡單的垂直切再進一步的證明，但手藝較困難，要小心慢磨以防真相誤失，尤其是銅箔在1/2&OZ&或1/4&OZ時更要非常謹慎才行，稍有不平即能出錯。水平切片也看出除膠渣，孔銅厚度，鑽孔粗造等，一般垂直切片情形而且更能看到平切的特殊畫面。例如：&&
4.4.1粉紅圈(Pink&Ring&，Red&Ring，&Red&Halo)&
　　係鑽孔動作太猛或PTH的化銅前有酸液攻入黑化層，吃掉氧化銅露出銅金屬表面的原色，此粉紅圈的大小也是一種製程好壞的指標。&&
4.4.2印刷與鑽孔之間的對準情形&
　　最容易在平切片平切上看到全貌，平環的最小寬度，是否有破出(Break&out)等現象都要比直切片更為清楚及真實。&
4.4.3孔銅厚度的分佈也比直切要準。&&
4.5切孔：&
　　需用40x實體顯微觀察半個圓形壁的全景，可看的更完全，更接近實。情，無需用言語解釋，以下為切孔的特點。&&
4.5.1吹孔的真實情況&
　　在噴錫，熔錫的孔壁上，可極清楚的看到，有氣體吹出的靜止畫面的樣子，任何人一看就懂而且印象深刻，比任何文字及語言的解釋都更為有效有力。&
4.5.2未鍍前的原始鑽孔孔壁的情形，如縱向玻璃束被挖空崩的情形，整犁溝出現的情形。&&
4.5.3經過無電銅(化學銅)後，可將背後儘量磨簿，做背光法檢查銅壁是否覆蓋(Coverage)良好或有破洞情形。&&
　　簡單的做法是：&&
　　取─500&ml燒杯將側壁外面及杯底外面全部貼滿膠帶，使杯底朝上，杯中放入─小手電筒的光源，並在杯底膠帶上割出一個小長縫，使光線射出，再將切孔樣片的孔面朝上正壓在光縫上，由20或40&倍實體顯微鏡下可清楚看到孔壁玻璃上是否已蓋滿了銅層，有任何光點或朦朧的光漏出，即表銅層的覆蓋力有問題，銅層是不透光的，必須全黑才表示銅層已覆蓋完整。&
5.結論：&&
　　切片對電路板正猶如X光片對醫生看病一樣，可找出問題的真相，找出生產線的苦惱所在，並找出解決的辦法。良好的切片，常有意想不到的好處，使做的人有很大的成就感，是故為業界所不斷的追求及研究者也。
关于《电路板微切片手册》
一、白蓉生教授自序&&
&&&&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，工程师好高骛远甚少落宝基本。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赀，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。&&
二、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&电镀镍金有得瞧&&
2.4&化学镍金不好玩&&
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&&
4.6&BGA&Vs&CSP&&
微切片制作&（一）
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(Vertical&Section)，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。&
&&&&&&&&&&&&
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(Back&Light)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，010&1/1&的Thin&Core。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(Samplc&culling)&&
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(Resin&Encapsulation)&&
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(Crinding)&&
&&&&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。&&&&
&&&&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。&&
l&&&&&&&&&焊&环&浮&起(Lifted&Land)&&
&&&&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1mil。&&
l&&&&&&&&&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。&&
l&&&&&&&&&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。&&
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&&&&图16.左100X图为漂锡后其焊锡面(Solder&Side)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”。&&
l&&&&&&&&&吹&孔(Blow&Hole)&&
&&&&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1/2&oz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：&&
l&&&&&&&&&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。&&
l&&&&&&&&&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，整条犛沟出现的情形。&&
l&&&&&&&&&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。&&
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&&&&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。
微切片制作（二）
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Dexter&Hysol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“Dielthylene&Triamine”类。常用主剂树脂之剂膏为2.54oz，而硬化剂剂膏之容量0.81oz。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(70℃)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。&&&&
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1μ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。&&&&
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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，1mil孔铜后缩成8.0mil)，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。&&
微切片制作（三）
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}