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微切片製作 一、概述 電路板品質的好壞、問題的發生與解決、制程改進的評估，在都需要微切 片做為客觀檢查、研究與判斷的根據 (Microsectioning 此字才是名詞，一 般人常說的 Microsection 是動詞，當成名詞並不正確 ) 。微切片做的好不 好真不真，與研判的正確與否大有關係焉。 一般生產線為監視 (Monitoring) 制程的變異，或出貨時之品質保證，常需 製作多量的切片。次等常規作品多半是在匆忙幾經驗不足情況下所趕出來 的，故頂多只能看到真相的七、八成而已。甚至更多缺乏正確指導與客觀 比較不足下，連一半的實情都看不到。其等含糊不清的影像中，到底能看 出什麼來？這樣的切片又有什麼意義？若只是為了應付公事當然不在話 下。然而若確想改善品質徹底找出癥結解決問題者，則必須仔細做好切 取、研磨、拋光及微蝕，甚至攝影等功夫，才會有清晰可看的微切片畫面， 也才不致誤導誤判。 二、分類 電路板解剖式的破壞性微切法，大體上可分為三類： 1. 微 切 片 系指通孔區或其他板材區，經截取切樣灌滿封膠後，封垂直於板面方向所 做 的 縱 斷 面 切 片 (Vertical Section) ， 或 對 通 孔 做 橫 斷 面 之 水 平 切 片 (Horizontal section ），都是一般常見的微切片。 圖 1 .左 為 200X 之 通 孔 直 立 縱 斷 面 切 片，右為 100X 通孔橫斷面水平切 片。若以孔與 環 之對準度而言，縱斷面上只能看到一點，但橫斷面卻只可看到全貌的破環。 2. 微 切 孔 是小心用鑽石鋸片將一排待件通孔自正中央直立剖成兩半，或用砂紙將 一排通孔垂直縱向磨去一般，將此等不封膠直接切到的半壁的通孔，置於 20X~40X 的立體顯微鏡下(或稱實體顯微鏡 ) ，在全視野下觀察剩餘半壁的 整體情況。此時若另將通孔的背後板材也磨到很薄時，則其半透明底材的 半孔，還可進行背光法 (Back Light) 檢查其最初孔銅層的敷蓋情形。 圖 2 .為求檢驗與改善行動之效率與迅速全盤瞭解起見，最方便的方法就是強光之下以 性 能 良 好 的 立 體 顯 微 鏡 (40X~60X) 直 接 觀 察 孔 壁 。 這 種 “ 立體顯微鏡 ” 看 起 來 很 簡 單 ， 價格卻高達 30~40 萬 台 幣 ， 比 起 長 相 十 分 科 技 的 斷 層 高 倍 顯 微 鏡 還 貴 上一倍。目前 國內 PCB 業者幾乎均未具備此種 “ 慧眼 ” 去看清板子。 圖 3 . 用鑽石刀片將孔腔剖鋸開來，兩個半壁將立即攤在陽光下，任何缺點都原貌呈現 無 所 遁 形 。 若 欲 進 一 步 瞭 解 細 部 詳 情 時 ， 可 再 去 做 技 術 性 與 學 理 性 的 微 切 片 。 切 孔 後直接用立體顯微鏡觀察比微切片更有整體觀 念，但攝影則需借助電子顯微鏡 SEM 才 會有更亮麗的成績。 3 、斜 切 片 多層板填膠通孔，對其直立方向進行 45°或 30°的斜剖斜磨，然後以實體 顯微鏡或高倍斷層顯微鏡，觀察其斜切平面上各層導體線路的變異情形。 如此可兼顧直切與橫剖的雙重特性。不過本發並不好做，也不易擺設成水 平位置進行顯微觀察。 圖 4 .此明視與暗視 200X 之斜切片，是一片八層板中的 L2/L3( 即第二層訊號線與第三 層接地層 ) ，此二層導體系出自一張，0 1 0 1 / 1 的 Thin Co re 。由於斜切的關係故 GND 層顯得特別厚，且左圖中的黑化層也很明顯。 三、製作技巧 除第二類微切孔法是用以觀察半個孔壁的原始表面情況外，其餘第一及第 三類皆需填膠拋光與微蝕，才能看清各種真實品質，此為微切片成效好壞 的關鍵，關係至為重要不可掉以輕心。以下為製作過程的重點： 1. 取 樣 (Samplc culling) 以特殊專用的鑽石鋸自板上任何位置取樣，或用剪床剪掉無用板材而得切 樣。注意後者不可太逼近孔邊 , 以防造成通孔受到 拉扯變形。此時 , 最好先 將大樣剪下來, 再用鑽石鋸片切出所要的真樣 , 以減少機械應力 造成失真。 2. 封 膠 (Resin Encapsulation) 封膠之目的是為夾緊檢體減少變形，系採用適宜的樹脂類將通孔灌滿及將 板樣封牢。把要觀察的孔壁與板材予以夾緊固定，使在削磨過程中其銅層 不致被拖拉延伸而失真。 封膠一般多採用特殊的專密商品，以 Buhler