印制板工艺中金相显微镜应用与研究检测方案(金相显微镜)

金相显微镜在印制板工艺的应用与研究 摘要：本文详细介绍了金相切片的制作过程，通过采用大量图片和举例的方式，论述了金相切片技术在印制板生产中的应用，特别是在解决生产中出现质量问题方面的应用。 关键词：金相切片；印制板；应用 引言 金相显微镜在电力二次设备中主要用于观察印制电路板的切片。印制电路板(PCB)是电子元器件不可缺少的一部分，广泛应用于电子行业，其质量可靠与否必须通过一定的检测技术来判定。印制板制造工艺复杂， PCB 焊接工艺无铅化是未来的发展趋势，焊点可靠性是无铅化焊接工艺的关键，若其中某一环节出现质量问题，将导致印制板报废。 在电路板行业中，金相显微镜的用途最广的是看线路板多层板压合状况，及线路板里面的线路分布状况。还有就是看线路板的断面等。PCB 板都是由一层绝缘层，一层铜层等层次组成的，在金相中，主要用的就是看镀铜层的厚度，另外还用到层间重合度检测，钻孔孔壁粗糙度，，出现空隙、断裂等缺陷。 金相切片是一种破坏性测试，可测试印制板的多项性能。金相切片制作，显微镜放大观察分析线路板焊点失效情况。通过对 PCB 板基切片、研磨、抛光后观察其界面，是发现 PCB焊点钎料杂质、缺陷，控制元器件封装内部缺陷等 PCB 焊接质量，观察镀铜厚度的检测手段。金相显微镜需要用到的放大倍数为500~600倍，绝大多数为正置式金相显微镜。 本文试验中使用蔡司的 Axio Scope Al 金相显微镜，放大倍率可达1000倍。整套金相显微镜设备中包括金相显微镜和切割机、镶嵌机、磨抛机等金相制样设备，可实现PCB的板基切片分析，观察镀铜组织、厚度等功能。 1金相切片的制作过程 PCB板显微镜组织检测是将焊点切片、研磨、抛光后用显微镜来观察其界面。 金相切片制作工艺流程如下： 取样→精密切割→镶嵌→粗磨→细磨→抛光→观测。使用精密切割机，注意保持切割面与覆铜面垂直。在镶嵌机上把切割好的样件镶嵌成型。在磨抛机换上抛光布，对待检表面进行抛光处理，使待检表面光亮，无划痕，通过显微镜可观察到平整的待检表面的图像。 2金相切片的观察 金相切片是-一种发现 PCB 钎料杂质、溶蚀、组织结构、合金层及微小裂纹的有效方法。 焊点裂纹一般呈中心对称分布，因而应尽量可能沿对角线方向制样，可以直观的反映材料样品组织形态。将样品的待检部位朝上，平放于显微镜的观测台上，依据待检部位的具体情况，精调载物台旋钮。选用低倍数的放大物镜，手动粗调物镜台上下移动旋钮，直至能看到被测样品，再手动精调物镜台上下移动旋钮，直到能够清晰地观察其真实图像为准。期间调整光源，让目镜观察亮度适合。在下图的金相切片观察中，能清晰反映右侧的焊点存在杂质、气孔等缺陷。 图1 PCB焊点缺陷观察图 PCB覆铜厚度测量分析 通过 CCD 把 PCB覆的面的切片观察图像输出到电脑上，在电脑显示器放大分析图像。测量分析的时打开 MIAPS 分析软件，把刚才排好的照片在分析软件打开，然后加载相应倍数标尺。在软件菜单的专用部分里面第一项是长度测量。第一步加载标尺，点击专用部分里的长度测量。 图2 PCB 铜铜厚度测量图 测量结果如下：线段条数：10；最小长度：33.238um；最大长度：36.434um；总计长：351.463um， 平均长35.146 um。 下表列出了 PCB 覆铜厚度的要求，，试验测量厚度 35.146 u m 符合1(oz/Ft2)覆铜厚度的要求。(注：外层成品厚度一般为：基铜厚度+(0.5~1)OZ/Ft； 内层厚度基本与基铜厚度相等。) 基铜厚度 设计的最小线宽/线间距(mil) (oz/Ft) 公制(pm) 5 175 11mil/15mil 4 140 12/12 3 105 10/10 2 70 8/8 1 35 6/6 0.5 18 4/4 表1 PCB 覆铜厚度的要求 结束语 印制板的生产过程，是一个工艺流程复杂的，总会出现这样那样的质量问题，要很好的解决这些问题，我们要有效利用金相切片技术，发挥它快速、准确的优点，准确找出问题的原因。在此基础上，通过优化工艺，改进人为失误，进行严格的生产管理，使印制板的生产质量稳步提高。由于本人的水平经验有限，在此列举了一些平时应用中遇到的实际问题，与同行共享和交流。 ( 参考文献 ) ( [1]杨维生.印制板显微剖切检测技术研究.2004 ) ( [2]史建卫.SMT焊点质量检测方法.2007 ) ( [3]谢晓明.焊点失效分析方法简介.2003 ) ( [4]罗道军.无铅焊点失效之铜扩散机理.2003 ) 本文详细介绍了金相切片的制作过程，通过采用大量图片和举例的方式，论述了金相切片技术在印制板生产中的应用，特别是在解决生产中出现质量问题方面的应用。