ICTM中文版切片制作.docx

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ICTM中文版切片制作

IPC-TM-650测试方法手册（2.1.1）

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

ASTME3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2.54mm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：

2.1.1

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

4.1样品祛除方法（参照IPC-MS-810满足你需要的最佳方法）

4.2插件铸型/模子

4.3平滑、扁平插件表面

4.4隔离剂（可选择的）

4.5样品支持（可选择的）

4.6金相学的旋转辗磨/磨光系统

4.7磨光带（可选择的）

4.8可放大100到200倍的金相学的显微镜。

4.9真空管和真空干燥器（可选择的）

4.10切割陶制材料的室内温度（推荐最大的切割温度是93℃）

4.11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）。

4.12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。

4.13氧化物或硅胶磨光悬浮液（最后磨光0.3-0.04um）。

4.14钻石磨光研磨剂（6-0.1um）

4.15磨光润滑剂

4.16样品蚀刻液（见6.4）

4.17清洁和蚀刻用的棉球和药签

表1砂纸研磨尺寸（美国对欧洲）

4.18Isopropyl酒精，25%的甲醇水溶剂或其它合适的溶剂（用封装介质和标记系统来检测反应）。

4.19样品标记系统

4.20超声波清洁器（可选择的）

5、程序

5.1样品的准备，按顺序在180,240,320研磨轮上磨样品,最后磨光的深度大概是1.27mm。

在插件之前应除去所有边缘上的毛刺。

5.2插件金板

5.2.1清洁插件表面并彻底烘干，然后在电镀和插件环上隔离剂。

5.2.2使用合适的溶液（如isopropyl或乙烷基酒精）彻底清洁样品，这在切割热应力（浮焊）样品时是非常重要的，若在样品和介物之间改孔，封装介质粘贴力不好可能会导致残渣。

这些孔是绝对有可能使金板样品准备特别难做。

5.2.3使插件中的样品直立，用样品芯片或是使用双面砂纸垂直于基材使其固定。

5.2.4被检测面应面向插件表面。

5.2.5用材料陶器材料小心地填满插件环，通过泼洒一面确保完整的填满PTH，制造商供应的，为了填满PTHS面小直径减少粘性，可能需要稀释。

据推荐为了防止皮肤感光力，应用手工保护。

5.2.6样品必须直立，而且要用封装材料填孔。

5.2.7为了完成填孔工作，环氧材料可能需要真空放气。

5.2.8允许切割样品及从环上除去变硬插件、插件的最小质量应该是如下标准：

·在陶器材料和样品之间无缺口；

·用材料填满PTHS；

·在陶器材料中无泡沫。

如错过任何一项都会造成样品准备的困难（5.2.2里有所注明）用永久的方法来确认样品，挑选的标记系统经过溶剂和润滑剂的曝光应仍不受影响。

5.2.9对那些有限的镀层厚度的测量（如在板边接触面金和镍的厚度）电镀样品放置角度应为30°。

这将会对于第2次测真正的厚度提供借鉴，被检测的厚度为了接近真实的厚度，应被分成2半。

若要更进一步的了解胶纸切割技术，请参照6.5。

5.3辗磨和磨光

5.3.1用金相学的设备在180研磨砂纸上粗插件，不接近PTH孔壁的边缘。

注意：

为了除去磨板杂质必须使用大量的水流阻止样本过热和对样品造成损伤。

5.3.2好的辗磨样品，使用大量的水流，使用240,320,400和600研磨盘，集中PTHS最后的纸（600gritl）应完成在PTHS的中线轴。

在辗磨时，轮速一般为200-300rpm，在2个相连的研磨尺寸中将样品旋转90°，再辗磨2-3次，在前工序除去擦刮的时间，确认已除去擦刮可以在工序间用显微镜检测。

切割的基材表面须是在一个单一的平面是非常重要的。

在连续的研磨尺寸中旋转切板90°的目的是为了推进检测。

如若在最后一个工序中观察到了垂直于上的擦刮，这就很好的显示了切板表面不是很平滑，需要再次的辗磨。

若在辗磨操作完成后，切板表面还是平滑，那么在粗磨过程中除去所有擦刮是不可能的，金板制作者须认清这个事实。

更粗糙研磨尺寸（180,240和320）会促使更大的畸形的深度和碎片材料因为畸形深度减少在一个300um的原始子尺寸之下（400grit），那么为了达到板面最后切割，最好是在400grit，特别是600研磨上花长一点时间，而不是在更粗糙的研磨尺寸上。

5.3.3若可以的话，在每个工序间用自来水浸洗样品，再用过滤空气吹干，超声波清洗。

注意：

在粗磨或所有磨光步骤之前，特别是在细致辗磨阶段应大力推荐超声波清洁，这是印制标品的特性。

特别是在样品浸湿过程中，没祛除那些遵照热曝光的环氧基材及能限制辗磨，磨光孔中的残渣，必须小心别用过度的超声波清洁而伤害样品表面，即使是一分钟，都能损伤磨光的表面。

5.3.4用6um钻石研磨剂在一个硬的、低的、无毛布上粗磨标本。

在接下来的粗磨过程中，要细细检查样品，是否已除去所有600研磨刮痕，最好用超声波清洁样品，然后又用1-3um钻石研磨剂，用一块硬的、低的、无毛的布继续磨光。

然后再细细检查样品，确认祛除所有6um钻石的刮痕，如果可以的话，用超声波清洁样品，一般来说，正确放置在以上步骤中使用中等电压磨几分钟就可以了。

切板在粗磨和中间，研磨中一般轮速为200-300rpm。

用一个柔软的、化物或毛布材料，或用1-0.1micron钻石来研磨，用0.05um蚀金或其它氧化物或一个硅胶磨光液来完成最后的打磨，若使用氧化物或氧化织磨光混合物话，要使光打到中等压力，最后一个步骤用10-20秒就可以完成了，若用钻石混合物在柔软的织布上磨时，最后打磨时间将延长几分钟（见5.3.5）。

由于在切板时，增加了空气阻力，在最后磨光中一般减少轮速至100-150rpm，很典型的是，紧跟着1um钻石的6um和一个0.04um硅胶或0.05um氧化织，使用都非常成功，然而，其它变量如6um、3um、0.25um钻石都使用得很成功，有些人甚至在无毛的布上使用1.0和0.3um氧化织，跟紧着把0.05um氧化织使用于一个柔软的毛材料的布，这些程序之所以可以成功，主要是依靠金板制作者的手艺，但是与钻石混合物比起来，会造成不良边缘保持性和更多的浮雕效应（见参考1中6.5）。

5.3.5警告：

毛布材料的使用可导致不良的边缘持力（成为圆形的）及组成物之间的突起，因为它恶化了。

原样祛除的不同率（即与基材上的铜和玻璃纤维比起来，锡铝合金和软的封装介质在个更快的效率上祛除），毛料越高，效果越好。

可用者在最后的磨光阶段需阻少打磨时间，使用大量润滑油和轻微的压力。

5.3.6在温微和的肥皂、热水、溶济中浸湿然后吹干。

5.3.7检测和重磨，若有必要的话开始用6um钻石，直到出现这些情况：

1、再没有比那些由最后磨光研磨剂引发的更大的刮痕了。

2、样品不得高于或低于插件材料。

3、没有把电镀铜沾污到PTH或基材上去。

4、按规定，切割的板面在孔的中线上。

如果辗磨深度不够，需要再次辗磨和重新磨光。

5、对基材的玻璃纤维有一点可见的损害。

参照IPC-MS-810的显微照片，阐述了以上一些质量，若切片质量符合要求的话，检测在“磨光”条件下在5.4.1确认，以黑线或部分黑线出现的内层分离的疑似区的多层板的切板。

这些地方在金板，蚀刻后就应被确认，当检查具体放大时，对那些蚀刻后的标记，可能没有一对一的注有“磨光的”分离标记的相关数。

5.3.8用合适的蚀刻液的网状样品（见6.4）一般只用2-3秒，再重复2-3秒，有必要的话显露电镀的接触面。

注意：

蚀刻过度的话会使铜箔和电镀铜之间的划分的线模糊而不能精确检测。

5.3.9为了祛除蚀刻剂，在水龙头或离子水中浸泡。

5.3.10在溶剂中浸湿，然后吹干。

5.4评估。

5.4.1把放大倍率设定在100x，并用一个显微照片（设定在光亮度）测量规定要求的所有特征，除非有另外的注明，调至200x。

5.4.2至少在3个PTHS中测量镀层厚度，总共表面铜厚在相同样品的交叉部分也能被测定，把电镀厚度测定和电镀质量记录下来，电镀厚数决定不能有沙孔或裂缝。

5.4.3质量检测可能包括如下方面：

起泡、基材沙孔、裂缝、树脂未祛除、孔壁撕裂、电镀不一致、毛刺、电镀沙孔和麻点，除此之外，多层板的电镀质量包括：

板内部与PTH相连，沾污树脂，玻璃纤维突出和树脂腐蚀，一些电镀条件在蚀刻前须观测磨光样品。

6、注意：

6.1按照ASTM3规格用三层铜或其它类似样品的硬度电镀样品perASTM3。

在封装之前，要提供更好的边缘保持力，因此要更为精密的厚度测量。

6.2若要更加准确的测量内层分离，在推荐6.2.1和6.2.2里面的方法包含的程序。

6.2.1重磨过程

6.2.1.1在磨光后，用金相学的显微镜检测。

然后在最后的辗磨轮将电源关掉。

6.2.1.2用大量的水在一个静止位置与PTH桶平行的轮子600砂纸轻轻重磨样品，双面打击6-8下就上够了。

这将会除去在旋转磨光时。

造成的使内部连接分离的铜金沾污物。

6.2.1.3将样品浸湿，然后烘干再重磨，然后在显微照片下检测是否有内部连线分离的存在。

6.2.1.4在“磨光”条件下检测之后（最好的方法是照显微照片），用在6.4中描述的温和蚀刻液蚀刻样品，然后再检测样品是否有内连线分离和所有特征，可能没有注明一对一的所有磨光后的分离相关数。

6.2.2机械/化学准备（腐蚀磨板）

另一项有用的技术在最后的磨板步骤中是一个。

同时机械/化学的磨板。

使用95%的硅胶和5%体积的过氧化氢（30%浓度）的混合剂在化学阻焊中打磨，这就导致了样品磨损及机械和化学的磨损，金板制作者须要小心地用化学抗磨力平衡化学磨损。

太多的机器磨损会导致刮痕，太多的化学磨光将会导致样品的蚀刻，这些条件都不理想。

为了改善光学的平衡应多做些这方面的实验。

6.3为了进一步探测内部连接分离，使用在平面上重辗、重磨样品（垂直于原竖直平面）和检测半圆固接触面，这种方法成效不大，内层厚度的分离效果不到50%（在坚直切板中有所注明）。

6.4以下是推荐的蚀刻液

25ml的氢氧化铵（25-30%）

3-5%的25ml-35ml体积的稳定的过氧化氢，额外25ml的水（蒸馏或反渗透）会稀释溶液将会延长蚀刻时间，在某些情况下是理想的。

使用前先等几分钟，每几个小时就准备清水。

6.4.1有其它蚀刻液被使用或是被用来蚀刻铜，必须小心选择和使用，因为电解、电镀的敏感性箔蚀刻特点及锡织存在时可能有电流效果（见6.5参考2和IPC-MA-810）。

6.4.2当研究锡织阻焊时，使用特别制造的用来暴露那些合金的微观结构蚀刻剂有时是非常有用的（见6.5参考2）。

6.5关于金相水实验额外参考

1、美国金属协会1982ISBN：

0-87170-135-9，金板磨光的机器方法。

2、金板蚀刻GunterPetzow，美国金属协会1978。

3、金相学原则与实施。

4、金属手册案头便览板由美国金属协会HowardE.Boyer和TimothyL.Gall编写。