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微切片制作(孔壁怎粗糙)

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点击次数:554 更新时间:2017年02月23日10:46:12 打印此页 关闭
微切片制作(十三)

1.13 孔壁怎粗糙

    这是业界非常流行的一种说法,笔者时常被问到国际规范对孔壁粗糙是如何检验及允收的。甚至有很多人以话传话,认为规范中允收的上限是1mil,事实上这全是子虚乌有的传说。著名的各国际规范中均从未提到过Hole Roughness一词,只有孔铜破洞(Voids)或孔铜厚度不足等。当然某些供需双方所自行订定的规范则不在此限,且其优先程度也高过国际规范。

    "孔壁粗糙"当然是来自钻孔的不良,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)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。于是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。

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图1 迎面而来纵向纱束被劈散成坑的详情(注意:此切片在采样切板时,剪裁落点太靠近孔体,以致造成内层孔环铜箔被严重拉扯弯曲变形的画面,此样已完成PTH与一次铜,故起伏落差情形更为夸张明显)。

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图2 此为六层板之全层通孔,各铜箔内环已明显出现钉头(Nail Heading),并有玻织束被挖破的画面,但这种孔壁钻破与钉头之间似乎并无必然的关系。注意:切片制作时的灌胶一定要小心,不但一定要填满而且烘烤硬化时也不可太急,以防胶内产生空洞。如此不但画面不美且还会影响到孔铜厚度的观察与细部真相。

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图3 孔壁上虽已出现一个挖破之凹陷,不过铜箔内环并无明显的钉头。

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图4 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。此图可清楚见到钉头已远超过允收规格(钉头宽度不可超过铜箔厚度的1.5倍)。

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图5 有时钻孔的机械挖破(Gouging)与过度除胶渣(De-smear)的化学蚀溶之间,虽很不容易分辨,其二者从不清楚的切片上确是很难厘清的,此处左图500X看见的粗糙很显然是出自过度除胶。右图则是轻微的撞破。

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图6 微切片检查必须仔细制做,只有在最清楚效果之下才能做出最正确的判断。一般孔壁粗糙、壁面高低不平,一定会怪罪到钻孔不良,认为是钻针破损所造成的。然而笔者有一张已珍藏了十五年的切片图,看似钻孔粗糙,实际上不仔细端详还真的被冤了大枉呢。请看本画面三束"立式"纵向玻织纱束中间的黑洞,这很明显的说明了是由于纱束中原本就有破洞,然后才被钻尖的切削前缘(Cutting Lips)所顺势剖开的,根本不是钻针不利所挖破的。

请特别注意,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,当然不能怪罪钻孔。但在向基板商索赔之际,没有如山的钻证又如何能开得了口?

   

图7 正如前图1所说明的,不够锐利的钻针多半会撞断"某一"画面上"立式"纵向的玻织纱束,由此处三个清楚的切片更可进一步证明。

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图8 事实上这种钻孔不良孔壁粗糙(严格说应是"挖破"才对)的真相,要纵切孔的半个孔壁上才更能看清全貌。为了减少这种老问题,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。至于代工厂或全程外包的板子就很难说了。

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图9 左上亦为珍藏十八年以上的八层板精采图片,此图不但可看出"直立"的纱束被挖破,而且还可看出在高温漂锡下(2880C,10秒),部份原本与各内层铜环处在同一平面的树脂已出现了"树脂缩陷"(Resin Receission),而且共出现了六个地方。可见当年环氧树脂之Tg不高(115-1200C)才有此种现象,目前Tg已进步到1300C想要再发现已经不容易了。中图为钻孔粗糙镀过一铜的孔壁。右图则只有化学铜层,但仍可看见明显的粗糙。

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