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[资料] 白蓉生《电路板微切片手册》

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发表于 2024-1-22 13:53:12 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省汕头市
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。

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.jpg
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.jpg
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.jpg
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.jpg
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。


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