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1、切片制作学习第1页，本讲稿共77页一、概述一、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
2、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。第2页，本讲稿共77页二、分类二、分类 电路板解剖式的破坏性微切法，大体上可分为三类：电路板解剖式的破坏性微切法，大体上可分为三类：1 1、微微 切切 片片 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。200X之通孔直立纵断面切片 100X通孔横断面水
3、平切片 若以孔与环之对准度而言，纵断面上只能看到一点，但横断面却可看到全貌的破环。第3页，本讲稿共77页3 3、斜、斜 切切 片片 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。(此種切片作起來很困難,也不易觀察)明视200X之斜切片暗视200X之斜切片 背光切片(Back Light)微切孔的制作方法微切孔的制作方法:小心用钻石锯片将一排待檢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半，置于10X的显微镜下,在全视野下观察剩余半壁的整体情况。(切片厚度為2毫米)第
4、4页，本讲稿共77页三、制作技巧三、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 1、取取 样样(Sample culling)(Sample 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。(本廠是採用金相切片機及沖片機取樣)2 2、封封 胶胶(Resin Encapsulation)(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
5、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(封膠形式有很多種,本廠是购买现成的压克力成型模塊，将待檢切片固定在模塊槽中灌入冷凝胶封膠。)第5页，本讲稿共77页3 3、磨磨 片片(Crinding)(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。研磨時(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。(3)改用1200号与2400号细砂纸，尽量小心消除切
6、面上的伤痕，以减少抛光的时间与增加真平的效果。4 4、抛抛 光光(Poish)(Poish)要看清切片的真相必须仔细抛光，以消除砂纸的刮痕。拋光時加氧化铝白色悬浮液当作抛光助剂在转盘打湿的毛毡上進行拋光.(注意切样在抛光时要时常改变方向，使产生更均匀的效果直到砂痕完全消失切面光亮为止)第6页，本讲稿共77页5 5、微蚀微蚀(Microetch)(Microetch)微蝕液的配比微蝕液的配比:5 10cc 氨水+45cc 纯水+2 3滴双氧水 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。用棉花棒沾着微蚀液，在切片表面轻擦约2 3秒锺，2 3秒后立即擦干，否則銅面會變色氧化,
7、良好的微蚀将呈现鲜红铜色.經過微蝕的切片,各銅層情況一目了然微蚀不足 为微蚀过度以致铜面出现氧化变暗 适當微蚀第7页，本讲稿共77页 四、判 读 微切片可以檢驗到的項目有微切片可以檢驗到的項目有:1 1、空板通孔切片、空板通孔切片(含喷过锡的板子含喷过锡的板子)可看到各种现象有：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，因整孔剂浮游颗粒而发生的因整孔剂浮游颗粒而发生的镀铜空心瘤镀铜空心瘤 纯钯直接电
8、镀与镀铜后所发现纯钯直接电镀与镀铜后所发现的粉红圈与楔形孔破的粉红圈与楔形孔破(Wedge(Wedge Void)Void)第8页，本讲稿共77页2 2、热应力填锡的通孔切片：热应力填锡的通孔切片：(一般均为一般均为288288，1010秒钟之热秒钟之热应力试验应力试验)断断 角角(Corncr cracking)(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
9、他位置。斷角 树树 脂脂 缩缩 陷陷(Rcsin Recession)(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，但日本客户仍坚持拒收.树树 脂脂 缩缩 陷陷 第9页，本讲稿共77页 压压 合合 空空 洞洞(Lamination Void)(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。焊焊 环环 浮浮 起起(Lifted L
10、and)(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。焊焊 环环 浮浮 起起 内内 环环 铜铜 箔箔 微微 裂裂 由于Z方向膨胀所引起内环铜箔的微裂 整圈性铜箔孔环受到整圈性铜箔孔环受到Z Z方向热胀的方向热胀的撕裂撕裂第10页，本讲稿共77页 通通 孔孔 焊焊 锡锡 好好 坏坏 吹 孔孔铜壁有破窟窿(Void),在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”。吹孔通孔焊锡性好坏与孔铜厚及孔壁破洞大有关系(由下圖可以看出因孔铜厚度不足以致焊性不佳，且可看出零件脚之
11、焊錫性也有問題)第11页，本讲稿共77页3 3、斜、斜 切切 片片(45(45，30)30)斜切片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 4 4、水、水 平平 切切 片片 水平切片也可看到除胶渣、孔铜厚度、钻孔粗糙等异常情形 孔环与孔壁间不孔环与孔壁间不规则分布的残余规则分布的残余胶渣胶渣 第12页，本讲稿共77页5 5、切、切 孔孔 切孔切片中看到的铜瘤現象五、结五、结 论论 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。切孔切片中看到的吹孔現象第13页，本讲稿共77页1、油 默 阻 剂(湿膜阻
12、剂)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.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 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 異常圖片講解異常圖片講解第14页，本讲稿共77页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 2、干、干 膜膜 阻阻 剂剂 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。3 3、层、层 间间 对对 准准 層間對
13、準良好層間對準不夠好第15页，本讲稿共77页4 4、高、高 纵纵 横横 比比 镀镀 铜铜 狗骨頭現象左200X为当年之深孔镀铜情形(孔徑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 5 5、机、机 械械 外外 力力 效效 果果 上三图均为电性测试时，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
14、影响可见一般 第16页，本讲稿共77页上三图均为V-Cut之圖片。左邊上下切口对齐度较好，中間稍歪，右图未對齊且上下切口深度不同(欧洲客户尤其是德国客戶十分在意V-Cut對準度)6.6.蚀蚀 刻刻 因因 子子 Etching factorEtching factor 所谓蚀刻因子(F)系指向下的蚀深V，除以侧蚀X所得商值F之谓也(F=V/X)。而X定义是指“从阻剂边缘横量到最细铜腰之宽距而言”VX第17页，本讲稿共77页同一孔壁处被咬薄的放大特写镜头，其两端虽已塞有绿漆，但可能仍留有细缝，造成蚀刻液的毛细渗入而局部咬薄的现象。由于过度蚀铜而未将铜盐彻底去掉，以致造成化学镍层的浮离，或进一步掏空
15、现象 铜面前处理不良时，化学镍虽可镀上去，但当镍层之内应力太大时，产生浮离现象 第18页，本讲稿共77页焊接焊接 通孔焊锡性的好坏与孔铜品质当然有直接的关系。凡镀铜太薄（低于0.8mil)与钻孔粗糙者，就有可能会发生吹孔，连带使插脚焊接的填锡不足强度有问题，故需以漂锡方式检查通孔焊性 漂锡后孔中出现空洞,因空洞距正对面的孔壁甚远故非吹孔吹孔照片(Blow Hole是指高温焊接中会吹气将熔锡推开成空洞的通孔)第19页，本讲稿共77页黑孔黑孔(Black Hole)Black Bole槽液是一种以微小碳粉为基础的水溶性“悬浮液”（Suspension),其固态碳粉含量约为1.35-1.45。其余是
16、水及添加劑黑孔法的三個特点一，不会产生灯芯效应（Wicking)二，孔壁只由一层厚铜所构成，此乃出于黑孔后随即影像转移，及在孔壁与板面线路上镀满铜层，形式上虽是负片法流程，但却只有一层孔铜而已。三，内层孔环与孔壁卸接处稍微出现低陷，這是由于黑孔皮膜盖满板面与孔壁后，又经微蚀而将面铜及各孔环侧面的铜层又咬掉一些，以便露出底铜而再做进一步的流程所致。第20页，本讲稿共77页黑孔孔壁全景(由于孔中央之黑膜太薄，致使皮膜导电不良，造成孔中央全部镀不上电镀铜层而断孔)孔壁粗糙孔壁粗糙孔壁粗糙是因為钻孔而造成不良,其中又以钻针情况不佳为主因。说的更仔细一点，那就是针尖上两个第一面（First Facet）
17、的切削前缘（Cutting Lips)出现崩破（Chipping)，无法顺利切削玻璃束所致。或针尖外侧两刃角（Corner)崩损磨圆，失去原来直角修整孔壁的功能,在破烂刀具的又劈又撞情形下，经常会把迎面而来的纵向玻织束撞成破裂陷落的坑洞，不过横向撞折断者则尚可维持平坦。下附各图中读者可清楚的看到其孔壁放大的细部情形 纵向纱束被劈散成坑 第21页，本讲稿共77页过度钉头几乎一定会出现较大的挖破，出自钻孔的纵向玻璃纱束之挖破，除与钻针尖部的刃角损耗有密切关系外，也与钻针的偏转（Run Out)或摇摆（Wobble)有关 过度除胶引起的孔壁粗糙度 轻微的撞破引起的孔壁粗糙度及釘頭 第22页，本讲稿共
18、77页由于玻织纱束中的破洞造成的孔壁粗糙度 画面右边的黑洞及中央的断层，由于落差太大连化学铜与一次铜都镀不上，可见粗糙之严重性。这种由于玻织布中断纱太多而不良的基材板，进而又造成孔壁的粗糙，並不是鑽孔造成的粗糙度因鑽針不够锐利撞断“某一”画面上“立式”纵向的玻织纱束而造成的孔壁粗糙度第23页，本讲稿共77页因钻孔不良而引起的孔壁粗糙(挖破)為減少因鑽孔不良引起粗糙度,PCB正厂对钻针与钻孔的管理原则是：一，“0.062”厚的板子一般叠三片高；二，全新钻针经1500击（Hits)后重磨；三，后续每1500H重磨一次，共两次，连新针共重磨三次即报废。本廠的孔壁粗糙度的允收標準為本廠的孔壁粗糙度的允
19、收標準為:鑽孔粗糙度1200U”電鍍孔壁粗糙度1500U”第24页，本讲稿共77页互连后分离互连后分离 多层板各内层孔环与后来之铜孔壁完成互连后（Interconnecting)还要耐得住后续各种高温考验而不分离才算合格,通常模拟方法即“288C十秒钟之漂锡”即热应力试验或漂锡试验（Thermo-Stress Test or Solder Floating Test),美式规范（如IPC-6012或MIL-P-5511OE）都只要求一次漂锡，但部分日商客户却要连做五次才行 IPC-6012 IPC-6012 中規定通孔热应中規定通孔热应力漂锡后各内环与孔壁之互连处不可分离力漂锡后各内环与孔壁之
20、互连处不可分离 产生后分离的原因主要是内层孔环之侧面，在化学铜或直接电镀之前，就可能存在氧化物或钝化物皮膜，使得二者附著力不够牢靠所致 漂錫后的互連分離第25页，本讲稿共77页铜壁自铜环上强力拉开尚未全离且因镀铜深入楔形缺口所而形成钉子 铜壁自铜环上强力拉开尚未全离且因镀铜深入楔形缺口所而形成钉子 铜壁被热应力强力拉离 铜孔壁被强力撕开后仍有輕微的連接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 由于内应力超过对铜环的附著力而形成的拉离情形第26页，本讲稿共77页铜壁与孔环之间并未完全拉开，而局部拉开所隆起的部
21、分还造成整体铜壁的轻微突出 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 Class 2IPC-6012 Class 2与与Class Class 3 3板类，不能允收此种分离板类，不能允收此种分离 漂锡孔转角处之一次镀铜已被拉断，但二次铜则完好如初,属部部分后分离分后分离漂锡孔其环与壁互连处似乎已发生后分离第27页，本讲稿共77页孔铜制程后分离圖片(镀完铜或半镀即呈现微分，再续镀之下即成了真正的分离“)微分圖片分離圖片漂锡试验后环壁之间产生沟分且出现树脂缩陷环壁分离 第28页，本讲稿共77页孔铜 孔铜壁是经正统PTH与化学铜，或各种直接电镀（Direct Pl
22、ating；其各种商业有碳膜法之Black Hole、纯钯法之Neopact、硫化铜法之Crimson，或导电高分子法之DMS-E等）將原本不导电的孔壁完成金属化（Metallization)导通后，继续再以电镀铜增厚孔壁到连规范的要求。1996.71996.7之之IPC-601IPC-601对个人电脑板之孔铜厚度要求，最起码对个人电脑板之孔铜厚度要求，最起码要要.8mil.8mil或或20m20m以上以上一 铜化学铜 二铜 线路电镀负片法线路电镀负片法之孔铜是由化学铜、一铜与二铜所共组成 正片法全板电镀铜正片法全板电镀铜系在PTH孔壁金属化之后（如化学铜或其他各种直接电镀法），即全板镀铜直到
23、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 第29页，本讲稿共77页断角 完工的电路板须做热应力漂锡试验（2880C，十秒钟），以模拟板子在后续的多种高温作业。一般FR-4板材的Tg只在125-1300C左右，经历此种高温大热量的冲击下，势必出现X、Y与Z等三方向的剧烈膨胀，其中Z膨胀对通孔镀铜孔壁影响最大，对高纵横比（Aspect Ratio）的深孔尤其容易发生“断角”（Corner Crack)的故障。断角的原因是电镀铜层的高温延伸率断角的原因是电镀铜层的高温延伸率(High Temp.Zlongation)(High Temp.Zlongation)低
24、于低于Z Z膨胀的实际状膨胀的实际状态，而在熱应力集中的外环转角处发生断裂态，而在熱应力集中的外环转角处发生断裂IPC-6012 IPC-6012 将孔壁镀铜层的断裂分成六种，事实上常见者也只有将孔壁镀铜层的断裂分成六种，事实上常见者也只有B B或或C C类之断角类之断角而已。而已。第30页，本讲稿共77页上圖中一铜、二铜全断且孔壁已被弹开 避免断角途径有二：避免断角途径有二：一、增加板材树脂的Tg，减少板厚方向Z膨胀的程度，但此点并不容易做到，将另辟专文仔细说明之。二、增强镀铜层的高温（188C）延伸率至少保持在2以上，可对镀铜槽液进行活性碳处理，减少镀铜层的有机污染，或更换品牌更好的光泽剂
25、。第31页，本讲稿共77页外环浮起外环浮起 IPC-6012IPC-6012 针对完工板外环浮离所定的允收规格是允许外缘局部浮离也就是说喷锡或熔锡后的外环不许浮离，但经过热应力漂锡试验者，则不在此限通孔经过漂锡、波焊（Wave Soldering)时，直接与高热液锡接触之焊锡面（Solder Side)，会立即接受到大批的热量，产生X、Y、Z三方面的剧烈膨胀漂锡孔口的孔环不但驾空浮离，并出现严重长串的铜壁弹开 漂锡孔口出现外环浮离，使得转角处一铜与铜箔之间发生分裂 第32页，本讲稿共77页以下是一些外環浮離的圖片漂锡孔口两次镀铜层均自铜箔环面上被硬拉扯开焊锡面孔口浮离处可见到一铜被拉裂焊锡面孔
26、口浮离处到一铜被拉裂、外环一铜断裂、一铜与外环铜箔侧面也被拉开且内环上树脂缩陷第33页，本讲稿共77页内环裂伤内环裂伤 IPC-6012将多层板漂锡试验所发生的内环破裂或微裂称为Type Crack对于电脑板类是不能允收的内环之破裂大多发生在漂锡那一面的次内层IPC-6012将多层板漂锡试验所发生的内环破裂或微裂称为Type Crack对于电脑板类是不能允收的内环之破裂大多发生在漂锡那一面的次内层发生的原因是由于该内层铜箔耐不住高温热应力的拉扯，只要改用高温延伸率（1800C，2以上）及格的铜箔就能过关內環破裂輕微內環破裂第34页，本讲稿共77页以下是一些內環破裂的圖片第35页，本讲稿共77页
27、灯芯效应（灯芯效应（Wicking)Wicking)燈芯效應是指通孔切片之孔壁上，其玻璃束断面之单丝间有化学铜层渗镀其中，出现如扫把刷子般的画面过度的Wicking多半是出自钻孔动作的粗鲁，或钻针破损不利下拉松拉大玻织纱束所致IPC-6012IPC-6012规定规定WickingWicking不可超过不可超过4mil4mil过度的灯芯加上孔与孔相距太近时，可能会使得其间板材的绝缘品质变差，或使得玻织束阳极性漏电 玻织横向纱束中已出现渗铜，但并不严重也不致造成绝缘的问题。此种轻微渗铜反而可让孔铜壁的抓地力更好更牢 燈芯效應第36页，本讲稿共77页因刷磨过度導致玻织布的突出以及渗铜燈芯效應燈芯效應
28、燈芯效應第37页，本讲稿共77页树脂缩陷基材空洞树脂缩陷基材空洞 高温漂锡时（2880C十秒钟之热应力试验）多量液锡涌入孔腔而焊在镀铜孔壁上，多余的热量对通孔附近的基材结构（自截面上孔环外缘向外再各加3mil所涵盖的区域，特称为感热区Zone A)造成甚大的膨胀，产生可观的热应力在通孔结构方面产生数种不同的缺点:一、使孔壁与孔环之互连被拉开，称为Post-Separation.二、其他无内环处的铜壁自基材上小部份被拉开称为弹开(Blip),全部或大部份自基材上被拉开称为拉离（Pull Away).三、铜孔壁原封不动，部份树脂却向后出现收缩现象，称为“树脂缩陷（Resin Receission)
29、多呈半圆形后退。美军规范美军规范MIL-P-55110EMIL-P-55110E规定其规定其Zone AZone A感热区出现感热区出现“树脂缩陷树脂缩陷”时，其深度不许时，其深度不许超过超过3mil3mil，长度不可超过单壁树脂总长的，长度不可超过单壁树脂总长的4040IPC-6012IPC-6012曾附图曾附图3 3之之Notes 2Notes 2中，已明文指出中，已明文指出Zone AZone A处的树脂缩陷已经无需处的树脂缩陷已经无需再检验了，不过日本客户仍坚持此项再检验了，不过日本客户仍坚持此项 缺点缺点 不能允收不能允收 第38页，本讲稿共77页MIL-P-55110E与IPC-6
30、012对Zone A与Zone B的说明图 压合空洞（Laminate Voids称基材空洞）系指多层板的高热Zone A区以外的板材中，发生的不良空洞,此种不良的原因可能是树脂聚合度不够，或挥发物并未全数赶光，而在后续高热中又再发生变化而形成第39页，本讲稿共77页孔铜壁弹开与树脂缩陷孔环上弧状的树脂缩陷与内环微裂CEM-3板材仅只喷锡就出了很糟糕的拉离第40页，本讲稿共77页基材空洞基材空洞(暗視圖)基材空洞（Laminate Voids)多半是来自压合时，气泡还不及赶出板外之前树脂已经硬化，致使气泡残留板中而造成空洞。这种空洞一旦被钻孔撞个正著，就成了不折不扣的孔破。第41页，本讲稿共7
31、7页典型弧状的树脂缩陷 铜壁自基材上弹开Blip)“弹开“、后分离“、树脂缩陷第42页，本讲稿共77页铜铜 瘤瘤 孔口或孔壁上经常会出现各种不同类型的镀铜瘤粒即銅瘤.铜瘤约可分两大类，其一是来自电镀铜制程，其二是来自PTH流程。前者多为实心瘤且板面与孔壁都会出现；后者每呈空心或内藏有机物之瘤，一般常出现在孔壁上沙粒或固体粒子造成的銅瘤整流器异常电流过大，或未挂板子只镀挂架的夹点，致使电流太大而在阴极板上形成瘤状组织 第43页，本讲稿共77页刷磨孔口所造成的銅瘤刷磨孔口所造成的銅瘤 孔后以机械刷磨法消除孔口之铜层毛头时，时常只将毛头压入孔中并未真正剥除。此种位于高电流区的毛头，当然会经电镀铜的额
32、外增厚，终至形成孔口的塞孔铜瘤.毛头若出现在非插装用途的孔口，只要不断落造成可能短路的危机时，其实并不算是太严重的问题但对插孔装配的通孔而言，较大的孔塞将会造成困扰。第44页，本讲稿共77页因镀铜过程中有固体粒子附著，再被铜层所加厚造成的瘤粒，与钻孔并无关系如圖看到一次铜出了问题（延伸一薄片入孔），造成二次铜的包覆，并扩大形成的特殊铜瘤由铜箔延伸出所造成的銅瘤,還可以看到一條大尾巴 第45页，本讲稿共77页PTH上產生的铜瘤主要是因PTH整孔剂（Conditioner)槽液产生了如同果冻般的浮游粒子，并以静电吸附的方式著落在孔壁上经过钯活化与化学铜的沉积，在孔壁形成结实累累的导电表面，又经电镀
33、铜后即成为不规则的铜膜空心肿囊。当其中之有机物干燥后即呈内部萎缩而只有表层的空心铜瓜。铜瓜之特点是铜瓜之特点是;一、一、只长在孔壁基材上，各种铜面上却不会有二、一律为孔心铜胞改善此類銅瘤的方法是更换掉整孔剂槽液改善此類銅瘤的方法是更换掉整孔剂槽液 因整孔剂有不溶的果冻而附著孔壁而形成的腫瘤因整孔剂有不溶的果冻而附著孔壁而形成的腫瘤放大腫瘤圖片第46页，本讲稿共77页空心铜瘤 因玻织束突出及外来粒子形成的铜瘤因外来粒子形成的铜瘤 第47页，本讲稿共77页不是铜瘤，而是二铜前孔壁附著的夹杂物 玻织突出造成的铜瘤 孔口铜箔延出而形成的瘤 钻孔后未去毛头所形成的瘤 第48页，本讲稿共77页钉钉 头头
34、MIL-P-55110EMIL-P-55110E规定多层板内环之钉头宽度不可超过该铜箔厚度的规定多层板内环之钉头宽度不可超过该铜箔厚度的1.51.5倍倍钉头的起因是出于钻针的过度损耗，或钻孔作业管理不良，使得钻针在穿孔过程中，并未对铜箔做正常的切削，而是用不利的钻针在强迫切削穿过之际，同时也对铜箔产生侧向推挤的动作，致使所形成孔环的侧壁，于瞬间高温及强压下被挤扁变宽而成为钉头。受到高温推挤变形而造成的钉头钻孔动作中高速旋转的钻针最后与孔壁接触者为刃角（Corner),当其呈现900时切削效果最好，一旦变圆后即容易出现钉头 钻针情况最好时，其所切削过的孔环侧缘并未受到不当的挤压，因而铜箔截面宽度
35、與銅箔寬度一致第49页，本讲稿共77页釘頭釘頭釘頭粉粉 红红 圈圈 粉红圈（Pink Ring)一般會造成楔形孔破 第50页，本讲稿共77页粉粉 红红 圈圈所谓粉红圈是指内层黑氧化、压合、钻孔等上游制程未尽理想，到了除胶渣、PTH与电镀铜等湿制程时，让酸液有机会以整圈方式向已有微裂的黑化皮膜发动攻击，使原来黑化铜层逐渐向内溶解消失，而在通孔内围出现裂口并露出铜箔的本色，与外围原有的黑化层相比之下显得特别抢眼夸张，故称之为粉红圈 粉红圈（Pink Ring)一般會造成楔形孔破 水平切片由薄胶片透视之粉红圈呈点状环列于孔壁之楔形孔破黑氧化太厚容易形成粉红圈第51页，本讲稿共77页薄铜在无反回蚀下所
36、见到的Wedge Void 稍出现回蚀之间楔孔破 稍有回蚀下所出现的严重缺口，稀硫酸不但将铜箔光面的黑氧化层吃完而深入板内，且连缺口处的铜箔本身已予以蚀薄，造成很宽的离沟 第52页，本讲稿共77页大型之间楔缺口，在两次镀铜中均无法完成跨桥填平，反而是各自向粉红圈深处镀进去，丝毫没有交集 经过喷锡之正片法厚铜孔壁，也是在无交集之下各自向粉红圈深处进去 第53页，本讲稿共77页左圖可看出的異常有:一、互连微裂二、黑氧化裂口三、电流变化之镀铜层四、铜壁弹开上三圖分別点状针眼孔破之50X、100X、200X暗视图，左画面的背后半个孔壁上，依稀可看到一圈不反光的鸿沟。另从右图的裂口可窥出似已全断 第54
37、页，本讲稿共77页 IPC-6012IPC-6012在对粉红圈（在对粉红圈（Pink Ring)Pink Ring)有如下的说法：有如下的说法：目前尚无既存证据，显示粉红圈会影响到功能性目前尚无既存证据，显示粉红圈会影响到功能性Functionality).Functionality).粉红圈粉红圈的出现可考虑是制程或设计方面变异的指标的出现可考虑是制程或设计方面变异的指标,但却不构成为剔退的原因。对其但却不构成为剔退的原因。对其关心的焦点应集中在压合制程的结合力品质上。关心的焦点应集中在压合制程的结合力品质上。因粉紅圈引起的楔形孔破圖片因粉紅圈引起的楔形孔破圖片第55页，本讲稿共77页摺摺
38、镀镀 摺镀IPC-6012在结构完整性中曾提及一种铜壁摺镀与夹杂物（Plating Folds/Inclusions)并要求此等缺点必须被后来的铜层所包围由于内环铜箔侧面，在一次铜电镀之前可能活化不良或表面之钝化物未彻底清除，致使镀铜层上去不久，即因本身的内应力超过附著力而产生浮离又在后续铜层不停的沉积下，把浮铜与铜两者都继续增加镀厚摺 鍍 圖 片第56页，本讲稿共77页如圖附著物是一铜开始不久就附上，再被后续包围而成的夹杂物。须知槽液中各种浮游固体粒子常会著落而成镀瘤（注：垂直挂镀的板子，其孔内流速很小，愈是深孔愈糟糕）薄膜状外来物或未除尽之原来不良皮膜会在板面铜层上被后来镀层所包围夹杂夹杂
39、 第57页，本讲稿共77页孔壁上两个看似摺镀的瘤状物，其实是钻孔挖陷在很厚的镀铜孔壁相互挤紧之下而成的一种异常 空虚鸿沟原因是铜面钝化膜清除尽致使附著力不敌热应力而出现的異常一铜槽液中有导体粒子附在孔口影像转移后续镀二铜时所包夹填补而成一铜后有非导体粒子附在孔口，以致二铜与锡铅都镀不上 第58页，本讲稿共77页以上三图分别为同一位置放大100X、200X、500X的切片情形，从小心抛光及仔细微蚀的画面上，可清楚的看到该垂入孔内的大尾巴，是从电镀铜槽液中浮游物陷入孔内，经镀铜包围后所延伸出来的.经抛光微蚀后發現此孔塞问题来自镀铜制程的管理不当与药水的質量的問題第59页，本讲稿共77页回蚀反回蚀回
40、蚀反回蚀 美军规范美军规范MIL-P-55110EMIL-P-55110E明文规定明文规定 反回蚀反回蚀 深度不可超过深度不可超过0.5mil0.5mil。IPC-6012IPC-6012对对 Class 1Class 1 2 2板子要求不可超过板子要求不可超过1mil,1mil,对对Class 3Class 3的板子要求不可超过的板子要求不可超过0.5mil0.5mil，也都认为是通孔品质上的，也都认为是通孔品质上的缺点，但斜口处一律不许超过缺点，但斜口处一律不许超过3.5mil3.5mil PTH一旦微蚀过度即会造成反回蚀，且对黑化层攻击还会造成楔形缺口 反回蝕后因化学铜强力导通使电镀铜有
41、机会去弥平缺口 第60页，本讲稿共77页标准的正回蚀即镀铜孔壁对突出的孔环进行三面包夹式的结合正回蚀圖片不过由於酸性电镀铜品质差，出现了相当严重的孔铜狗骨现象左图反回蚀尚不明显，右图则可见到电镀铜孔壁已深入反回蚀之铜箔环侧，且其结合情形也极好几乎未出现凹陷 第61页，本讲稿共77页上三图均为200X之反回蚀画面，左图情况较轻微铜箔退缩甚少，中图退缩已增大，右图环面退缩已达1mil，且上下两侧缩退颇深，其中下侧之光面黑化层处更为深入，此等斜角在MIL-P-55001E中称为Shadow.上左二图为200X反回蚀较严重之画面，尤其是黑化面斜口之渗蚀深度更为明显，是造成孔壁Wedge Void的原始
42、病灶。右500X镜头中见到严重反回蚀，但已被化学铜与电镀镀所填平。该镀铜层从两端向斜口处联合进军，二者最后合流（界分线很清楚）并整平该处之凹陷。但左侧空心缺口却未填平。第62页，本讲稿共77页断断 垣垣 残残 壁壁 孔壁上破洞（Void)太多，造成部份孔断或整圈性（Circumferential)孔断孔斷的主要成因為:一、是刚开始局部孔壁就没镀上(直接電鍍的导电不良，深孔质量传输不易，电镀铜本身的电流分布太差，铜离子脓度不足，铜离子补给困难)二、二次铜后的金属阻剂在孔壁上没镀好，经蚀刻液的强力冲刷后，造成孔铜被咬断先天孔壁导电不良，铜厚愈往孔中央就会愈细愈薄，终于消失无踪只见基材，如上四圖為先
43、天不良(外弧或凸弧“)第63页，本讲稿共77页后天意外后天意外 镀的好好的孔铜由于金属阻剂差劲（如太薄或支离破碎），罩不住蚀刻液之下又被冤枉的咬断。此等断口会呈现下陷缩回式的“内弧”或“凹弧”，或平直与稍斜的截面。上图可看到阻剂不良而局部孔壁被咬，尚未被咬斷的情形第64页，本讲稿共77页如何分辨化如何分辨化学铜通孔与学铜通孔与DPDP通孔？通孔？玻璃纱束有“灯芯效应”（Wicking)者一定是化学铜孔，灯芯效应较少甚至完全不出现的就是DP。黑孔法与黑影法就几乎全无燈芯效應各種孔破圖片第65页，本讲稿共77页 上列四图可见到等通孔之所以未能导通，是由于直接电度对孔壁先天金属化的不够彻底，造成孔腔
44、中央部份的孔壁基材导电不良，以致后续在硫酸铜镀液中，只能将铜层镀在两端由上五图孔壁之整圈性环状孔断，可清楚看出其铜壁是出于后天意外被咬断,（正式名称为Continuity/Isolation Testing;一般俗称的Open/Short Test并不太正确），孔口铜壁转角处有被探针强力压迫而变形的痕迹。第66页，本讲稿共77页孔壁镀铜层破洞孔壁镀铜层破洞 (孔破孔破)IPC-6012IPC-6012对对“孔壁镀铜层破洞孔壁镀铜层破洞”称之为称之为Plating VoidPlating Void并指出并指出Class 2Class 2的板类，在每个试样切的板类，在每个试样切片中片中“只允许出现
45、一个破洞只允许出现一个破洞”，且还须符合规定，即：，且还须符合规定，即：一、不管镀层破洞的长度或大小，每个切样上只许出现一个。一、不管镀层破洞的长度或大小，每个切样上只许出现一个。二、所出现的破洞不可大于板厚的二、所出现的破洞不可大于板厚的5 5。三、孔壁与各内环交接处不可出现镀层破洞。三、孔壁与各内环交接处不可出现镀层破洞。四、不许出现环状孔破（四、不许出现环状孔破（Circumferantial Void,Circumferantial Void,俗称俗称Ring Void).Ring Void).一旦出现破洞者，还需自同批板中另外加做切片，当后者完全不再出现孔破时，上述有孔破的试样才能允
46、收。IPC-6012在此种规格中似乎不够严格，当杯状的孔铜壁有破洞时，可能会对插焊的填锡喷气，而推开液锡造成吹孔（Blow Hole)。但此等孔破对通孔另一种功能的互连导通影响并不大。發生孔破的原因主要有發生孔破的原因主要有:一、钻孔粗糙挖破玻织布，以致深陷处不易完成金属化及电镀铜层。二、PTH前处理不良，以致局部化学铜层或直接电镀层等，无法有效建立导电的基地，电镀铜自然也不易进入。三、直接电镀处理不良，或事后又出现脱落，此时通孔中间常出现环状孔破。四、楔形孔破（Wedge Void)或称“连续点状孔破”，将另阅专文讨论。五、镀铜孔壁原本良好，但事后又被其他制程（如锡铅层不良）所弄破甚至咬断者
47、，第67页，本讲稿共77页因鑽孔不良導致的孔破树脂表面活化不足导电不良造成的孔破因由于PTH或化学铜不良導致的孔破由直接電鍍活化不良所形成的破洞 第68页，本讲稿共77页50X100X200X1000X孔口被咬断圖片孔口被咬断圖片 由1000X倍圖片可以看到断口（渗口）呈现阻剂逐渐消失而扩大蚀透之圆滑截面，并也能看到一铜与二铜之间蚀入的楔形缺口。使得镀上的孔壁又被后续所咬破或咬断。此种被咬破咬断的孔铜壁，不但会造成插焊时的吹孔，严重时还会造成组装某些孔铜的全断，以至无法完成“互连”而报废.因金属阻剂不良而造成的孔破原因可能是在孔中央处銅镀不上去或镀层太薄，致使蚀刻中挡不住药水的攻击而造成咬断。
48、其斜坡式的断口与板面线路的侧壁完全相同，故可明确的指出是后来被咬断的 第69页，本讲稿共77页绿绿 漆漆 绿漆的两大任务是防焊与护线，后者正如具有绝缘皮膜所披覆的漆包线一般呈现护线功能,令导线不致被外界污染物所侵害.绿漆厚度于IPC-SM-840B规范中曾有明文规定，对Class 3 高可靠级的板类要求起码厚度为0.7mil，对Class 2 的商用板类(如电脑与电脑周边产品)，其下限厚度定为0.4mil。但当840从B版修订成C版时(1996.6)，却反而将原来厚度规格取消了。但针对较大电流而线宽又较粗的电源线时，线路两肩处的厚度仍应要求到0.4mil，以免在不良环境与通电工作中的加速腐蚀笔
49、者对此一取消的看法，应该是为了讯号传输速度增快的考量。根据Maxwell公式，电磁波的传播速度与光速(C)成正比，与波动传播时所处介质之介质常数的开方值成反比(Dieleatric constant；又称为相对介质透电率Relative Permitivity)，即：而空气与真空的相对透电率r最低，均定为1，故在空气中电波的速度等于光速。一般绿漆的r约在3.0(在1Mz频率下所测得的数据)，故绿漆愈薄时(可接近空气)，方波讯号(也是电磁波的一种)的传输也愈快。第70页，本讲稿共77页电源线经组装成品半年后透过厚度不足的绿漆，被恶劣外界环境中的异物咬断 绿漆太薄造成铜线遭腐蚀 组装后原线顶熔锡层
50、再次流动造成绿漆起翘 第71页，本讲稿共77页胶胶 渣渣 由于FR-4环氧树脂的Tg约在1300C左右，而钻孔时钻针与板材强力摩擦所产生的温度甚高，又因玻纤树脂与碳化钨（Tungsten Carbide）均为不良导体，故累积的热量常使得孔壁瞬间温度高达200C以上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，各内孔环的侧铜面也自不能幸免，冷却后变成胶渣(Smear)膠渣會影響孔环与铜壁的互连 IPC-6012IPC-6012对此明文规定对此明文规定:过份除胶渣所造成的回蚀深度的不可超过过份除胶渣所造成的回蚀深度的不可超过1mil1mil。内层孔环与孔壁之间有未除尽的残余胶渣第72页，