PCB切片微蚀介绍.doc

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1、PCB切片微蚀介绍————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1.4微蝕算老幾微切片之製作經仔細抛光後，即需進行小心的微蝕，如此方可使各種金屬層次得以清楚的界分開來。通常微蝕液會因不同金屬而有不同的配方，針對銅金屬而言，起最理想的配方是“稀氨水+雙氧水”(體積比3-10%氨水約300cc，再加上新鮮有效的雙氧水2-3滴即可。早期所用稀硫酸加鉻酸的配方，其效果沒有氨水法來的好)。配方雖然有了，要注意有是正確的使用才能呈現出應有的效果。以下即爲筆者多年來的一些實務

2、心得，特據以實報分享讀者： 1、此種微蝕液一定要用純水或蒸餾水去配製，不可用含有雜質的自來水，因在00-500X高倍顯微鏡下，任何不良的蝕液都會造成細部效果的失佳。不信您可實地加以比較，一試便知真假。 2、所配微蝕液之量不可太多，以30-50cc爲宜，因其壽命僅約1-2小時而已。一旦放置太久雙氧水將會失效，此時雖可再加1-2滴做爲補充，但效果並沒有新配液來的好。且用過的棉花棒也不可重用，以全新者爲宜。 3、抛光面上經微蝕液擦抹後，其銅面將迅速産生微小氣泡，此即表示反應已在進行。來回擦蝕約1-3秒鐘後，應立即用衛生紙迅速擦幹試淨，之後可做顯微觀察，若效果不

3、足時，再用新棉花棒繼續吸液擦抹。 4、若PTH孔樣中已有填錫時，由於賈凡尼效應的緣故，會使得銅結晶不易被咬出來。須改采較低濃度微蝕液及較長時間去小心擦咬，否則銅面很容易過度氧化而變紅變暗。一旦如此則只好再重行抛光及微蝕了。 5、其他金屬之微蝕液並無定論，專書中雖曾列有多種配方，但均需實做以找出可行之道，此處不再祥述。    圖1.此放大500倍之二圖。左圖爲尚未微蝕之孔環與孔壁互連畫面，只看到模糊的概略影像，分不清孔壁與孔環之銅層組織。右爲同一孔樣在6-8%稀氨水約三秒鐘的微蝕後,即可見到清晰的畫面，二者幾有天壤之別。   圖2.此爲同一孔樣同位置處放大

4、200倍之切片，其微蝕前後有判若兩人的感覺，連各銅層的厚度也出現真假不同的對比。至於環壁之間未能除盡的膠渣，更令人有大小不同的感受，由此可知微蝕的重要性。注意二圖爲電腦記憶後所輸出的顯微畫面，其畫質解像度似不如光學直接攝影之前二圖。        圖3.此爲填錫孔之切樣，由於錫鉛量出現太多，會影響到銅微蝕的效果。此時可將微蝕液的氨水降到2-3%，雙氧水也要減半，經多次小心翼翼的試咬之下才能得到美麗的畫面。左圖不但可清楚的看到孔環Grade1銅箔被熱應力在高溫過度之Z膨脹下所拉裂的情形。中圖幾右圖之微蝕則似嫌不足。      圖4.此爲三種微蝕的比較，左圖

5、爲微蝕不足，中圖爲微蝕過度以致銅面出現氧化變暗的現象。右圖爲適宜微蝕放大500倍環壁互連之精彩鏡頭。注意，噴錫層中黑色部分爲鉛,白色者爲錫，而錫銅介面處之狹窄狀暗紅色處，即爲賈凡尼效應使得銅面呈氧化之現象。  圖5.上二圖均爲水平五次鍍銅之200X切片，其流程爲水平PTH後立即連續兩個Module的高速一次銅(50ASF)，進行影像轉移又回到三個Module去鍍二次銅。由於二銅前微蝕致使第二層變薄，隨後綠漆前微蝕又將第五層也弄薄了。上左圖因孔口S/M有破口以致鍍上化鎳，上右圖爲TCP其5mil寬焊墊上的化鎳金與SuperSolder層。下圖爲放大500X

6、之銅箔其棱線上的銅瘤清晰可見。    圖6.通孔中灌滿焊錫柱體之微切片，當欲進行“氨水+雙氧水”對各層次之微蝕時，須要將氨水與雙氧水之濃度減半，並用新棉花棒吸液後，以較長時間去漫漫擦蝕才行。上附200X之二畫面中，遠離大量的錫焊的微蝕銅面都很精彩，但鄰近焊錫的銅面卻因微蝕中過度氧化而變成暗棕色，且顆粒也相當粗糙，這當然是出自焊錫鉛合金干擾所致。   圖7.筆者二十多年前任職美商安培電子公司PCB廠時，微蝕液系采鉻酸加稀硫酸配方。此液所蝕之銅面刻畫較淺，只能大概界分(Define)出層次來，想要看清晶粒組織並不容易。不過此液較不易老化，比氨水配方要耐久些。

7、上二放大300X與800X者均爲鉻酸法所微蝕，到了800X才勉強看出晶粒來。下二爲氨水微蝕放大200X之畫面，顯然清楚很多。     圖8.上列五圖爲正確“氨水”配方的微蝕畫面，按順時針說明：上左此珍藏十八年之400X圖，一銅系焦磷酸銅鍍層，其片狀結晶及斷層特徵清晰可見；上右1000X之金手指截面，金層全部明顯呈現；中間圖右中均爲500X五槽水平鍍銅之切樣；中間圖左100X化鎳浸金後之局部孔壁，由於銅面不潔致使化鎳層附著力不牢而産生浮離情形。下列三圖系鉻酸之微蝕畫面，左500X看不到一銅與二銅的分界，中1000X結晶也甚含糊，右500X銅層之分界也不太清

8、楚。    圖9.左爲200X之軍用八層板老照片，是有四張雙面薄基板壓合而成的。