1、1切片分析切片分析報(bào)告報(bào)告:SIE 制造工程制造工程 2014/12/012切片分析切片分析切片目的：切片目的：電子元器件表面及內(nèi)部缺陷檢查及電子元器件表面及內(nèi)部缺陷檢查及SMTSMT制程不良分析主要為制程不良分析主要為BGABGA焊點(diǎn)失效分析；鍍層厚度測量；焊點(diǎn)失效分析；鍍層厚度測量；PCBPCB及元器件異常狀況分析及元器件異常狀況分析適用范圍適用范圍 : : 適用于電子元器件結(jié)構(gòu)剖析適用于電子元器件結(jié)構(gòu)剖析,PCBA,PCBA焊接缺陷焊接缺陷, ,焊點(diǎn)上錫形態(tài)及焊點(diǎn)上錫形態(tài)及缺陷檢測等缺陷檢測等 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理： 切片分析實(shí)驗(yàn)是將檢驗(yàn)樣本表面經(jīng)研磨拋光（或化學(xué)拋光、切片分析實(shí)驗(yàn)是將檢驗(yàn)樣

2、本表面經(jīng)研磨拋光（或化學(xué)拋光、 電化學(xué)拋電化學(xué)拋光）至一定的光滑要求后至一定的光滑要求后, ,已特定的腐蝕液予以腐蝕已特定的腐蝕液予以腐蝕, ,用各相或同一相中方向不用各相或同一相中方向不同對腐蝕程度的不同同對腐蝕程度的不同 (anisotropy) (anisotropy) 而表現(xiàn)出各相之特徵而表現(xiàn)出各相之特徵, ,並利用顯微鏡並利用顯微鏡放大倍率觀察判斷。放大倍率觀察判斷。使用儀器：使用儀器：精密切割機(jī)精密切割機(jī), ,研磨及拋光機(jī)研磨及拋光機(jī), ,金相顯微鏡，真空包埋機(jī)金相顯微鏡，真空包埋機(jī)材料：材料：環(huán)氧樹脂，砂紙，切削液，脫模劑，拋光液，拋光布，蝕刻液（氨環(huán)氧樹脂，砂紙，切削液，脫模劑

3、，拋光液，拋光布，蝕刻液（氨水雙氧水水雙氧水5%-10%5%-10%），鑲埋盒，量杯，玻璃棒），鑲埋盒，量杯，玻璃棒規(guī)范：規(guī)范：IPC-TM-650 2.1.1IPC-TM-650 2.1.13切片分析切片分析-實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)備名稱：切割機(jī)用途目的：切割材料成適當(dāng)大小試片，以便后續(xù)鑲埋。原理：利用砂輪鋸片或磚石鋸片高速旋轉(zhuǎn)，將樣本切割。設(shè)備名稱：真空包埋機(jī)用途目的：灌膠后在真空環(huán)境下去除鑲埋磨具中的空氣原理：電機(jī)將密封的包埋機(jī)種中的空氣抽出。4切片分析切片分析-實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)備名稱：金相顯微鏡用途目的：材料或產(chǎn)品表面品質(zhì)觀察或切片焊點(diǎn)失效分析，並能實(shí)現(xiàn)微小尺寸的軟體測量原理:金像顯微鏡

4、光源發(fā)出的光線經(jīng)物鏡照射于金像試樣表面，取決於表面顯微組織特徵而形成的強(qiáng)弱不同的反射光線再經(jīng)物鏡以及目鏡放大後進(jìn)入觀察孔，觀察者可由觀察孔看到放大後的反映組織形態(tài)的圖像，或經(jīng)轉(zhuǎn)換後成像於顯示器上。 設(shè)備名稱：研磨拋光機(jī)用途目的：研磨以及拋光試樣表面，為金像觀察以及攝像前處理工作。原理: 利用砂紙上之砂?；驋伖庖褐兄畳伖夥叟c試片表面的物理摩擦作用，對試片表面進(jìn)行研磨或拋光處理5切片基本信息切片基本信息水平切片位置示意圖水平切片位置示意圖水平切片照片水平切片照片切片分為切片分為:垂直切片和水平切片垂直切片和水平切片垂直切片垂直切片水平切片水平切片6垂直切片位置示意圖垂直切片位置示意圖切片基本信息切

5、片基本信息垂直切片檢驗(yàn)項(xiàng)目垂直切片檢驗(yàn)項(xiàng)目: 1. PCB結(jié)構(gòu)缺陷：結(jié)構(gòu)缺陷：PCB分層，孔銅斷裂等分層，孔銅斷裂等 2. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)剖析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)剖析,電容與電容與PCB銅箔層數(shù)解析銅箔層數(shù)解析,LED結(jié)構(gòu)剖析結(jié)構(gòu)剖析,電鍍工藝分析電鍍工藝分析,材料材料 內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷等；內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷等； 3. 微小尺寸量測（一般大于微小尺寸量測（一般大于1um）：氣孔大小）：氣孔大小,上錫高度上錫高度,銅箔厚度等銅箔厚度等 水平切片檢驗(yàn)項(xiàng)目水平切片檢驗(yàn)項(xiàng)目: 1.BGA空焊，虛焊，孔洞，橋接，上錫面積等空焊，虛焊，孔洞，橋接，上錫面積等 7怎樣切片怎樣切片根據(jù)送檢人員要求取樣，對待檢樣品外觀進(jìn)行觀根據(jù)送檢人員要

6、求取樣，對待檢樣品外觀進(jìn)行觀察并拍照察并拍照 對需切片分析的部位在對需切片分析的部位在精密切割精密切割進(jìn)行切割，進(jìn)行切割，切割切割speed一般設(shè)置為一般設(shè)置為275rpm 將固化好的切片試樣由磨具內(nèi)取出將固化好的切片試樣由磨具內(nèi)取出,按照專用研磨砂紙目按照專用研磨砂紙目數(shù)又小到大的順序進(jìn)行粗磨和細(xì)磨數(shù)又小到大的順序進(jìn)行粗磨和細(xì)磨用拋光液和拋光布對待檢表面進(jìn)行拋光處理用拋光液和拋光布對待檢表面進(jìn)行拋光處理按標(biāo)準(zhǔn)配置腐蝕液按標(biāo)準(zhǔn)配置腐蝕液進(jìn)行顯微觀察拍照，先使用小倍率放大倍數(shù)在使用大進(jìn)行顯微觀察拍照，先使用小倍率放大倍數(shù)在使用大倍率觀察倍率觀察.切片流程切片流程:取樣切割冷埋研磨拋光微腐蝕觀察固

7、化劑與促進(jìn)劑以合適的比例倒入紙杯中固化劑與促進(jìn)劑以合適的比例倒入紙杯中.用玻璃棒攪拌均勻用玻璃棒攪拌均勻慢慢倒入模內(nèi)慢慢倒入模內(nèi),將灌好的放入真空泵中抽真空將灌好的放入真空泵中抽真空,以趕走試樣中以趕走試樣中的氣泡的氣泡8怎樣切片怎樣切片切片過程中的注意事項(xiàng)：切片過程中的注意事項(xiàng)：灌膠：灌膠： 1.灌膠前保證樣品的清潔防止灌膠后產(chǎn)生氣泡灌膠前保證樣品的清潔防止灌膠后產(chǎn)生氣泡.方法是用棉棒蘸丙酮進(jìn)行方法是用棉棒蘸丙酮進(jìn)行 擦拭清潔擦拭清潔.或用超聲波清潔或用超聲波清潔 2.取一切片專用模具取一切片專用模具,塗抹脫模劑塗抹脫模劑,並且將試樣豎直於模內(nèi)（可使用固定夾並且將試樣豎直於模內(nèi)（可使用固定夾

8、 具）具）,需將待檢樣品底部水平放置需將待檢樣品底部水平放置 3.調(diào)配樹脂膠混合時(shí)將促進(jìn)劑和樹脂充分?jǐn)嚢杈鶆蛘{(diào)配樹脂膠混合時(shí)將促進(jìn)劑和樹脂充分?jǐn)嚢杈鶆? 3.適當(dāng)提高固化劑的體積含量及適當(dāng)提高環(huán)境溫度適當(dāng)提高固化劑的體積含量及適當(dāng)提高環(huán)境溫度(比如烘烤比如烘烤),能夠縮短能夠縮短 固化時(shí)間固化時(shí)間 4.倒入到模具中時(shí)倒入到模具中時(shí) 使用玻璃棒引流使用玻璃棒引流,防止產(chǎn)生氣泡防止產(chǎn)生氣泡. 5.將試樣放入真空泵中以達(dá)到徹底灌封將試樣放入真空泵中以達(dá)到徹底灌封 6.待樹脂在模具內(nèi)完全固化，此過程中有熱量產(chǎn)生待樹脂在模具內(nèi)完全固化，此過程中有熱量產(chǎn)生 灌膠品質(zhì)要求：灌膠品質(zhì)要求： 1.灌封材料與樣品

9、間無間隙灌封材料與樣品間無間隙 2.灌封材料無氣泡灌封材料無氣泡 3.灌封材料灌滿灌封材料灌滿PTH孔孔9怎樣切片怎樣切片切片過程中的注意事項(xiàng)：切片過程中的注意事項(xiàng)：研磨：研磨： 1.手持樣品切片時(shí)手持樣品切片時(shí),千萬不可用力千萬不可用力,否則就會(huì)偏離平衡否則就會(huì)偏離平衡.輕輕拿輕輕拿,慢慢放慢慢放,穩(wěn)穩(wěn)穩(wěn)穩(wěn) 找找(平平 ) 2.用用180號(hào)砂紙粗磨剛脫模樣品號(hào)砂紙粗磨剛脫模樣品,接近接近PTH孔壁邊孔壁邊.注意：大量水洗，以防止燒焦對樣品破壞，并沖走磨碎注意：大量水洗，以防止燒焦對樣品破壞，并沖走磨碎. 3.依次用依次用,800,1200,2400,4000號(hào)砂紙精細(xì)研磨樣品號(hào)砂紙精細(xì)研磨樣

10、品,最后磨到最后磨到PTH孔中心孔中心, 磨時(shí)用大量水洗磨時(shí)用大量水洗.在精細(xì)研磨中在精細(xì)研磨中,磨盤轉(zhuǎn)速度為磨盤轉(zhuǎn)速度為200到到300轉(zhuǎn)每分鐘轉(zhuǎn)每分鐘.在兩在兩 相鄰的研磨相鄰的研磨,旋轉(zhuǎn)樣品旋轉(zhuǎn)樣品90 ,研磨時(shí)間為磨掉前道研磨的磨痕的時(shí)間的研磨時(shí)間為磨掉前道研磨的磨痕的時(shí)間的2到到 3倍倍.在換砂紙間檢查樣品在換砂紙間檢查樣品,可確認(rèn)磨痕是否磨掉可確認(rèn)磨痕是否磨掉.研磨平面在同一水平面研磨平面在同一水平面 上很重要上很重要 3.用流水沖洗后用流水沖洗后,用過濾空氣吹用過濾空氣吹. 4.研磨過程效率不宜過快研磨過程效率不宜過快,效率越快單位切削越強(qiáng)效率越快單位切削越強(qiáng),樣品標(biāo)本的形變也樣

11、品標(biāo)本的形變也 就就 越大越大,導(dǎo)致后續(xù)細(xì)磨和拋光過程中導(dǎo)致后續(xù)細(xì)磨和拋光過程中,消除形變的時(shí)間越久消除形變的時(shí)間越久. 10怎樣切片怎樣切片切片過程中的注意事項(xiàng)：切片過程中的注意事項(xiàng)：拋光：拋光： 1.拋光的主要作用是消除細(xì)磨過程中的形變拋光的主要作用是消除細(xì)磨過程中的形變.應(yīng)當(dāng)依次對每個(gè)方向都均勻應(yīng)當(dāng)依次對每個(gè)方向都均勻 進(jìn)行拋光進(jìn)行拋光,以消除各個(gè)方向在細(xì)磨過程中所殘余的形變以消除各個(gè)方向在細(xì)磨過程中所殘余的形變. 2.拋光布：軟、織布或中絨毛布，拋光布：軟、織布或中絨毛布， 拋光液：拋光液：1到到01微米鉆石拋光劑、微米鉆石拋光劑、005微米氧化鋁或其它氧化物。微米氧化鋁或其它氧化物。

12、 時(shí)間：時(shí)間： 拋光劑為氧化物或二氧化硅拋光劑為氧化物或二氧化硅時(shí)時(shí)，拋光時(shí)間，拋光時(shí)間10到到20秒秒； 當(dāng)使用鉆石拋光劑和軟織布時(shí)，拋光需要幾分鐘當(dāng)使用鉆石拋光劑和軟織布時(shí)，拋光需要幾分鐘(見見 轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： 使用的拋光速度為使用的拋光速度為100到到1 50轉(zhuǎn)每分鐘。轉(zhuǎn)每分鐘。拋光后效果：拋光后效果： 1沒有大于被最后的拋光膏引起的磨痕。沒有大于被最后的拋光膏引起的磨痕。 2沒有銅渣鍍到?jīng)]有銅渣鍍到PTH或基材中?；蚧闹小?3切片平面在孔中心。如果研磨不夠，那幺要求再研磨和重新拋切片平面在孔中心。如果研磨不夠，那幺要求再研磨和重新拋11怎樣切片怎樣切片切片過程中的注意事項(xiàng)：切片過程中的

13、注意事項(xiàng)：微蝕液：微蝕液： 25毫升毫升35體積比的雙氧水體積比的雙氧水 25毫升氨水毫升氨水(2530) 1.使用合適的微蝕液擦切片樣品使用合適的微蝕液擦切片樣品 2. 時(shí)間為時(shí)間為2到到3秒秒注意：過蝕將造成銅箔和電銅分界線模糊，使測量不準(zhǔn)。注意：過蝕將造成銅箔和電銅分界線模糊，使測量不準(zhǔn)。 3.用流水或去離子水清洗，除去微蝕劑。用流水或去離子水清洗，除去微蝕劑。 4.用溶劑洗后吹干。用溶劑洗后吹干。12切片觀察結(jié)果切片觀察結(jié)果銅箔銅箔IMC阻焊膜阻焊膜錫球錫球垂直切片示意圖垂直切片示意圖IMC(Interllic compound)介面合金共化物介面合金共化物:焊錫與被焊金屬之間由于原子

14、間焊錫與被焊金屬之間由于原子間的擴(kuò)散作用的擴(kuò)散作用.原子間相互滲入原子間相互滲入.結(jié)合結(jié)合.在高溫中快速形成一薄層類似在高溫中快速形成一薄層類似“錫合金錫合金”化合物化合物13切片觀察結(jié)果切片觀察結(jié)果IMC層基本特性：層基本特性：1.IMC在在PCB高溫焊接或錫鉛重融時(shí)才會(huì)發(fā)生高溫焊接或錫鉛重融時(shí)才會(huì)發(fā)生,其生長速度與溫度成正比其生長速度與溫度成正比,常溫下常溫下 較慢較慢.直到全鉛的阻絕層才會(huì)停止直到全鉛的阻絕層才會(huì)停止.2.IMC本身具有不良的脆性本身具有不良的脆性.影響焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度及壽命影響焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度及壽命,尤其是對抗疲勞強(qiáng)度影尤其是對抗疲勞強(qiáng)度影 響最為嚴(yán)重響最為嚴(yán)重.熔點(diǎn)也較金

15、屬要高熔點(diǎn)也較金屬要高.3.由于焊錫在介面附近的錫原子會(huì)逐漸移走由于焊錫在介面附近的錫原子會(huì)逐漸移走,而與被焊金屬組成而與被焊金屬組成IMC,使得該處的使得該處的 錫量減少錫量減少.相對的使鉛含量的比例增加相對的使鉛含量的比例增加,以致使焊點(diǎn)展性增大及固著強(qiáng)度降低以致使焊點(diǎn)展性增大及固著強(qiáng)度降低,久久 之會(huì)帶來整個(gè)焊錫體的松弛之會(huì)帶來整個(gè)焊錫體的松弛4.一旦焊墊上原有的熔錫層或噴錫層與滴銅之間出現(xiàn)較厚間距過小的一旦焊墊上原有的熔錫層或噴錫層與滴銅之間出現(xiàn)較厚間距過小的MIC層后，層后， 對該焊墊以后再做焊墊有很大的妨礙對該焊墊以后再做焊墊有很大的妨礙; 也就是在粘錫性和焊錫性上都會(huì)出現(xiàn)劣也就是在粘錫性和焊錫性上都會(huì)出現(xiàn)劣 化的情形化的情形14切片觀察結(jié)果切片觀察結(jié)果-BGA良好的球形良好的球形拒焊拒焊冷焊冷焊連錫連錫氣泡氣泡綠油起翹灌錫綠油起翹灌錫15切片觀察結(jié)果切片觀察結(jié)果-chip料料水平切水平切-OK垂直焊端垂直焊端-OK裂紋傷及電極裂紋傷及電極垂直焊盤垂直焊盤-OK電阻電阻-NG電容電容-NG16切片觀察結(jié)果切片觀察結(jié)果-ESDEOS彷真人體帶彷真人體帶 8000V靜電放電靜電放電 放電放電 3次放大次放大 3000倍倍