1.微切片制作
白蓉生《电路板微切片手册》2

图4 上左100X图中可见到镀铜孔壁与铜箔孔环之间的拉离,完全是出自两次电镀铜本身的内应力,超过对铜箔孔环侧缘之附著力所致,由于尚未进行漂锡,故与热应力无关。
上右200X之正片法镀厚铜孔壁,也由于本身内应力超过对铜环的附著力,而逐步拉离的情形(两图观察前均出现微蚀过度)。
图5 上左500X图示热应力后其铜壁与孔环之间并未完全拉开,而局部拉开所隆起的部分还造成整体铜壁的轻微突出,此罕见之异常现象非常珍贵。
上右为100X漂锡孔在强大热应力的拉扯下,使一铜与二铜之间发生轻微的分离。
IPC-6012在表3-7中指出Class 2与Class 3板类,不能允收此种分离。
图6 上左1000X画面之漂锡孔,转角处之一次镀铜已被拉断,但二次铜则完好如初,也属一种"部分后分离"。
上右200X之漂锡孔,其环与壁互连处似乎已发生后分离,但从背光仔细观察时似乎又未全离。
前图5则恰好切到这种现象。
好奇之下在相同样板上又进行水平切片,以找出更多局部分离的证据。
图7 从许多水平切孔中找到一个样孔可证明上述说法,上左50X"孔环十字桥"(Thernal Pad)之全景,该PTH 是以十字桥与外面大铜面相通,四块无铜的基材区即为预防过度膨胀的"伸缩缝"。
此样左上方图8 孔铜制程后分离的例子很多,有的提早到镀完铜或半镀即呈现"微分",再续镀之下即成了真正的"分离"(开始不久即分离者会形成揩镀)。
上左图为100X,右图为200X之精采水平切片,可看到孔壁自孔环上出现图9 左200X为漂锡试验后"互连分离"之另一实例,不但环壁之间产生沟分,而且连内环黑化皮膜处与铜孔壁上亦均出现"树脂缩陷",热应力之大可见一斑。
右为1000X之环壁分离,其间的虚空不容掩饰,但也并不表示全壁整环已空,也不表示电性断路,只是逮到时就不免挂上问号而已。
白蓉生《电路板微切片手册》(1)

⽩蓉⽣《电路板微切⽚⼿册》(1)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。
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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。
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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。
初中切片实验报告(3篇)

第1篇一、实验名称初中切片实验二、实验目的1. 学习切片制作的基本方法。
2. 掌握显微镜观察的基本技能。
3. 了解植物细胞和动物细胞的基本结构。
三、实验原理切片实验是利用切片技术将生物组织切成薄片,然后在显微镜下观察其微观结构。
切片实验是生物学研究的重要手段之一,可以帮助我们了解生物组织的结构和功能。
四、实验材料1. 植物材料:洋葱鳞片叶、马铃薯、胡萝卜等。
2. 动物材料:人的口腔上皮细胞、蟑螂等。
3. 仪器:显微镜、切片机、载玻片、盖玻片、滴管、吸水纸等。
4. 药品:盐酸酒精、盐酸、酒精、碘液、清水等。
五、实验步骤1. 取材:取洋葱鳞片叶、马铃薯、胡萝卜等植物材料,或人的口腔上皮细胞、蟑螂等动物材料。
2. 切片:将取材用切片机切成薄片,厚度约为10微米。
3. 脱水:将切片放入盐酸酒精中,进行脱水处理。
4. 染色:将脱水后的切片放入碘液中,进行染色处理。
5. 水化:将染色的切片放入清水中,进行水化处理。
6. 盖片:将水化后的切片用盖玻片盖好,并压紧。
7. 观察显微镜:将盖好盖玻片的切片放入显微镜中,观察其微观结构。
六、实验结果与分析1. 植物细胞切片观察结果与分析:(1)洋葱鳞片叶细胞:观察到的细胞呈多边形,细胞壁较厚,细胞膜不明显,细胞质中含有一个大液泡,液泡内含有淀粉粒。
(2)马铃薯细胞:观察到的细胞呈长方形,细胞壁较薄,细胞膜不明显,细胞质中含有一个大液泡,液泡内含有淀粉粒。
(3)胡萝卜细胞:观察到的细胞呈长方形,细胞壁较薄,细胞膜不明显,细胞质中含有一个大液泡,液泡内含有胡萝卜素。
2. 动物细胞切片观察结果与分析:(1)人的口腔上皮细胞:观察到的细胞呈扁平状,细胞膜不明显,细胞质中含有一个大液泡,液泡内含有细胞核。
(2)蟑螂细胞:观察到的细胞呈多边形,细胞壁较厚,细胞膜不明显,细胞质中含有一个大液泡,液泡内含有细胞核。
七、实验结论通过本次实验,我们成功地制作了植物细胞和动物细胞的切片,并利用显微镜观察了它们的微观结构。
微切片手册

第二部分:切片的制作程序
&研磨:
1.打开研磨机电源,并调节转速钮 2.在研磨过程中需加入适当之水量帮助研磨。 3.用150目砂纸,将观察孔研磨至孔邊。 4.用600目砂纸,将观察孔研磨至约1/4处。 5.用1200目砂纸,将观察孔研磨至约1/3处。 6.用2000目砂纸,将观察孔研磨至约1/2处。 7.研磨方向应与切片成45角,并不断以90旋转,以确保切片表面完全 研磨。 8.研磨时用力应均匀,防止磨偏。禁止用力过度,导致切片与压克力 胶分裂。 9.在接近孔中心时,应注意防止过磨,检查有无喇叭孔、磨偏及研磨不 够等缺陷
第四部分:導同孔常見異常及允收標准 &.除胶渣不良
圖示一 圖示二 不允收/钻孔时钻针与板材强力摩擦所产生的温度甚高,故所累积的热量常使得 孔壁瞬间温度高达200℃以上,如此一来不免使得部份树脂被软化而成为胶糊, 随着钻针的旋转而涂满孔壁,各内孔环的內層铜面也自不能幸免,冷却后变成胶 渣導致PTH后殘膠不能除盡
自動取樣機
手動取樣機
第二部分:切片的制作程序 &封胶:
1.将沖切下來的切片试样用吹风机吹干,并卡于灌胶模内(或以双面胶将 切片研磨边固定于塑料灌胶模内),竖直固定。 2.将压克力粉与硬化剂(约1:1)调和均匀,缓慢注入灌胶模,并检视无气 泡后,自然固化约15分钟。 注意事项: 1.若切片孔内存有气泡,则用棉花棒沿切片边缘来回移动,直至赶出气 泡为止。 2.固化时间必须充足,否则研磨时,会导致切片与压克力胶分裂。
B
第七部分:切孔的判讀
項目 允收規格及說明 圖片說明
粗糙度
≦1.2mil
回蝕
0.2-3 mil
第七部分:切孔的判讀
項目 允收規格及說明 圖片說明
IPCTM650中文版 1.1切片制作

I P C-T M-650测试方法手册切片制作1、范围:此程序是用作PCB金板规格的准备,成品切板是用来评估基材和PTHS的质量,我们须评价PTH的这几个方面:铜箔的厚度、镀层及决定符合规格要求的涂层,相同的基本程序可用作其它地区的插件和测试,因为手工的金板准备,被许多人看作是基本的工作。
这本手册描述了被证明是一般可行的技术,它对那些能够区分金板制作者的不可接受的变量的阐述不是那么具体,而且,这些技术的成功,高度依赖于金板制作者个人的技术。
2、适用文件IPC-MS-810 高质量切片的指导方针ASTM E3 金板样品准备的标准方法3、试验规格:首先把要求的样品从印制板上或附连测试区切割下来。
为了使所检板不受损害,要彻底清洁板面。
可推荐的最小清洁度是研磨剂切割轮能很好的切割所检板而对板面不造成损害,一般使用的方法包括用宝石切割,微小波段锯切割或研磨的切割轮。
锣板使用一个很小的割磨机器。
在啤板中使用尖的、空的冲模(不用于易碎的材料,即聚酷亚胺和一些变更的不氧树脂系统)参照IP-MS-810。
据介绍一张切片最少要包括用于测试样品的最小的3个PTHS直径。
当切割多层板时,在所有的层上没有非功能焊盘,要仔细挑选测试。
比如:内层焊盘与选择性的PTHS相连,这就可以制作成一套完整的质量评估。
4、器具或材料号码:主题:切片手册日期:3198 修订本:D原任务小组:后分离任务小组样品祛除方法(参照IPC-MS-810满足你需要的最佳方法)插件铸型/模子平滑、扁平插件表面隔离剂(可选择的)样品支持(可选择的)金相学的旋转辗磨/磨光系统磨光带(可选择的)可放大100到200倍的金相学的显微镜。
真空管和真空干燥器(可选择的)切割陶制材料的室内温度(推荐最大的切割温度是93℃)砂纸(美国CAMI级研磨尺寸180,240,320,400,和600,参照表1从美国到欧洲研磨尺寸的转换)。
磨光轮用的布:粗糙和中级磨光用硬的、低价的、没毛的布,而最后磨光用柔软的、织物毛材质的布。
PCB微切片

明视200X之斜 切片
暗视200X之斜 切片
三、制作技巧
微切片需填胶抛光与微蚀,才能看清各种真实品质.以下为 制作过程的重点:
1、取 样(Sample culling)
剥膜及蚀刻后尚未熔锡之画面,其二铜与锡铅之横 向扩镀
网印负片法熔锡后的切片
由圖可以看出二铜镀得特别厚,不但超越 油墨而且还侧爬颇远 ,孔环外缘截面呈现缺口
2、干 膜 阻 剂
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。
各种直接电镀法),即全板镀铜直到完成孔壁铜厚之要求随即以 干膜进行盖孔式(Tenting)的影像转移,再直接蚀刻 .
4.1.2孔銅完整情形 1.銅瘤
是否有銅瘤(Nodule)夾雜物(Inclusion)孔口之階梯式鍍層 (Step plating)及銅層結晶情形.
一銅鍍銅不均形 成的铜瘤
鑽孔毛刺造成,鍍一銅時, 形成的瘤狀
膠渣會影響孔环与铜壁的互连 IPC-6012对此明文规定:过份除胶渣所造成的回蚀深度的不可超
过1mil。
内层孔环与孔壁之间有未除尽的残余胶渣
镀上的铜壁又被拉开的情形
一面镀一面不断被拉开的情形
重铬酸过镀除胶渣造成孔 壁表面的树脂全部溶出, 其缩陷造成断点整齐的玻 纤束突出
除膠渣良好圖片
未做除胶渣的双面板孔铜壁 经喷锡后退即出现了罕见的 严重拉离(Pull Away)
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
显微镜标本切片的制作方法
1.涂片、铺片、磨片标本的制备涂片标本的制备;涂片(smear)法是常用的一种方法,如血液等可直接涂于载玻片上制成涂片标本,干燥后进行固定、染色及封固。
铺片标本的制备;(stretched preparation)法用于疏松结缔组织、神经等柔软组织或肠系膜等薄层组织,可将其铺于载玻片上,撕开、展平制成铺片标本,待干燥后进行固定染色。
磨片标本的制备;(ground section)法是用于坚硬组织的标本制作,如骨和牙等坚硬组织除用酸(如稀硝酸)脱钙后再按常规制成切片标本外,也可直接将其磨成薄的磨片标本进行观察。
2.切片标本的制备观察机体各部的微细结构时,首先要制成薄片,就是切片法,其中以石蜡切片(Paraffin section)最为常见。
其制备程序大致如下:①取材与固定:取材要尽量以人体材料为主,辅以动物材料。
取得新鲜材料后,切成适当的小块1.0立方厘米大小)立即投入固定剂(fixative)中进行固定,使组织中蛋白质迅速凝固,防止组织自溶或腐败,以保持生活状态下的结构。
常用的固定剂有甲醛、酒精、醋酸、苦味酸、饿酸等。
②脱水(dehydtation)、透明(clearing)与包埋(embedding):把固定好的材料用乙醇将组织内的水分脱掉,经二甲苯透明后,再浸入已融化的石蜡中进行浸透、包埋。
③切片(section)与染色(staining):用切片机(microtome)切成5~10μm的薄片,贴于载玻片上,脱蜡后进行染色,最常用的染色法是苏木精(hematoxylin,haematoxylin)和伊红(eosin)染色简称HE染色。
配制后的苏木精染波呈碱性,可使细胞核内的染色质及细胞质内的核糖体等染成蓝紫色,称嗜碱性(basophilia);伊红是酸性染料,可使多数细胞的细胞质染成粉红色,称嗜酸性(acidophilia);耐碱性和酸性染液亲合力都不强的,称为中性(neutroPhilia);④封固(mounting):切片经脱水、透明后,于切片上滴加中性树胶和盖片进行封固后,贴标签备用。
PCB切片
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。
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。
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Biblioteka 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。
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。
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。
线路板物理试验室操作指引
线路板物理试验室操作指引1.0目的:制订物理试验工作方面的要求,使物理试验能保持有效地运作,保证试验分析的准确性,从而达到对原材料,半成品或成品特性质量的控制出货品质的保证。
2.0范围:适用物理试验各项试验和分析工作。
3.0参考文件:MI,IPC-TM-650 《原材料检验规程》《工序检验规程》《FQA工作指引》4.0规定,要求:4.1室内温度、湿度:室内温度要求在20℃±10℃,湿度40%-80%4.2抽样方法、频率:4.2.1按原材料(IQC)检查指引规定与要求。
4.2.2按《工序检验规程》规定与要求。
4.2.3按FQA最终抽查工作指引规定与要求。
4.3试验员工作状态、问题处理:4.3.1 试验员须保持认真,严谨的工作态度,所有试验分析程序和方法,必须严格按规定的要求进行。
4.3.2试验员如在做试验过程中发现问题应及时通知本部主管或工程师,由主管或工程师及经理确定处理方案。
4.4样品、记录表单:4.4.1IQC、IPQC、FQA等所送的样板必须如实登记日期、时间、取样工序、型号和试验项目,并在样品板上用标签注明试样板型号及日期取样时间。
4.4.2每天所试验分析的结果必须如实地填写在报告中,并经主管或工程师审核后才可生效发行。
4.4.3每天的试验分析记录表单必须按类归档,每月收集一次分类保存,保存期限为一年。
4.4.4每天完成试验分析后的样板,如不需送客户验证的用纸箱存放三个月或以上,每月按期清理送MRB组,微切片必须分类存放,并每月收集一次用胶袋分类保存,保存期限最少为1年,且切片上要用标签注明产品型号、日期、结果。
4.4.5待试验样品与试验好的样品必须分区存放并将暂放区标示清楚。
4.5物理实验室的安全规范:4.5.1实验室要保持清洁、物具整齐有序,在接触使用化学药品时应戴上胶皮手套。
4.5.2实验室禁止吸烟及食物,开启易挥发的试剂时,切不可将瓶口对着他人和自己,开启时要求最好在通风柜中进行。
IPC-TM-650测试方法手册-得迈斯仪器
IPC-TM-650 测试方法手册编号:2.6.26目的:直流热循环测试生成日期:99.111.0 概述:此项测试测量PCB板通孔孔壁和孔和内层连接在热循环下的电阻的变化,应用特定设计的测试COUPON进行相应的测试。
该测试技术通过在特定的科邦的内层和通孔的连接回路上通3分钟的直流电,使被测COUPON测试区的温度升温至设定的温度,该温度略高于生产材料的Tg温度。
测试采用直流的通断使测试COUPON从室温达到设定温度,在温度变化下对被测COUPON进行抗疲劳测试,加速潜在问题的发生。
测试通过的循环测试为生产出成品的性能决定。
详细的测试信息请见6.0。
2.0 应用文档2.1 IPC-TM-650 2.1.1 微切片制作2.2 IPC-TM-650 2.1.1.2 微切片制作-半自动/自动技术3.0 测试样件典型的测试COUPON如图一所示。
4.0 仪器或材料4.1 内层连接应力测试系统(IST)如6.04.2 四线2.54mm(0.1inch)公头连接器(参见MOLEX 2241-4042)4.3 Sn60Pb40或Sn63Pb37焊料4.4 阻焊剂4.5 电烙铁4.6 万用表-可选4.7 热影仪-可选5.0 程序5.1 测试样件准备5.1.1 在COUPON的第一面左右两端分别在0.040inch孔径中焊接上4个公头连接器,不能出现焊接不良即焊锡需灌满通孔。
5.1.2 由于测试前需进行预处理,故在COUPON安装入IST测试区前需使被测COUPON的温度降低到室温(降温过程大概需要10分钟)。
5.2 IST测试程序5.2.1 将测试COUPON 安装入IST 设备测试箱内5.2.3 输入数据文件名和启动预测试循环处理。
当预测试循环结束后,IST 测试系统开始对被测COUPON 进行热循环测试。
IST 测试过程中将对孔铜和孔壁与内层连接之间的电阻变化进行监控,并且记录各个COUPON 的测试表现资料。
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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。