金相显微镜在印制板工艺应用和探究

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1、金相显微镜在印制板工艺应用和探究　　摘要：本文详细介绍了PCB板的金相切片的制作过程，以实物图片方式加以辅助说明，论述了金相显微镜在印制板工艺中的应用，特别是如何发现和解决出现焊点质量问题方面的应用。关键词：金相显微镜；印制板；中图分类号：O766+.1文献标识码：A文章编号：引言印制电路板（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，其质量可靠与否必须通过一定的检测技术来判定。通过金相切片制作，显微镜放大观察分析线路板焊点失效情况，可发现PCB焊点钎料杂质、缺陷[1]。一、金相切片的制作过程金相切片制作工艺流程如下：在PC

2、B切片取样过程中，由于板基较为脆弱，使用精密切割机时需控制进给速度，同时保持切割面与覆铜面垂直。在切割焊盘孔时不要对半切除，而是约切除去2/5个焊盘孔，以便给预磨留有一定的空间。5图1PCB板切割取样实物图PCB的样件镶嵌不同于其他金相研究的镶嵌过程。为保证PCB板的焊点切面与镶嵌外表面垂直，必须使用专门的定位夹具，同时使用透明的镶嵌材料（如水晶胶），以方便观察PCB在镶嵌块中的位置。（见下图）图2PCB板样机镶嵌实物将镶嵌好的样机用1200#～4000#的砂纸在研磨机上磨至焊盘孔的1/2处。在微磨过程中需注意不能过磨及欠磨。将微磨好的切片放至湿毛毡或湿

3、绒布上进行抛光，抛光时要加入抛光液或抛光粉等抛光物质，抛光时要不时地转换方向，可使表面均匀光滑，具有良好的观测性能。二、金相切片的观察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。再选择高的放大倍数，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，通过CCD把观察图像输出到电脑上，在电脑显示器放大分析图像。三、PCB焊点覆铜厚度测量5把PCB制样的放大图片在分析软件打开,然后加载相应倍数标尺，点击专

4、用部分里的长度测量。量测时不应包括覆铜图片中两侧凸起的毛边部分，要从有明显连续的最底部量测；如果最小铜厚处为树脂渗入，则量测时不能包括渗入部分，从树脂最底部量测[2]。通过平均值法，多次测量覆铜两点间距离。最终厚度测量结果如下：线段条数：10；最小长度：33.238μm；最大长度：36.434μm；总计长：351.463μm，平均长35.146μm。其中试验测量厚度35.146μm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/Ft2；内层厚度基本与基铜厚度相等。）图3PCB覆铜厚度显微镜测量图四、PCB焊点

5、质量分析通过金相显微镜高倍放大功能，可观察PCB焊点切片处内层环宽与孔壁结合情况[3]。如下图4中所表示的PCB焊点层间情况，能发现内层环宽与孔壁之间有明显的间隙，会导致焊点实效[4]，属于不合格品。图4PCB焊点显微镜放大图（1000X）5根据印制板制作工作过程分析，该焊点质量问题可能为中间层压合后钻孔留下的环氧树脂膜，用高锰酸钾清洗不彻底，孔壁镀铜后与内层环宽结合不好所致。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。通过有效利用金相切片技术，能非常准确找出各类问题。根据分析问题，发现原因，可以有效地优化制造工艺，较少人为

6、失误，从而保证印制板的产品质量。由于本人的水平经验有限，在此陈述了平时在应用金相显微镜的实际工作方法，与大家共享和交流。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作者简介：1．李冲男34岁工程师国电南瑞科技股份有限公司主要从事电子设备结构设计开发2．王海军男28岁助理工程师国电南瑞科技股份有限公司主要从事印制板制造工艺研究3.李敏女29岁初级药剂师中国医学科学院皮肤病医院主要从事药品的试验检测研究55