(優(yōu)選)焊點(diǎn)切片分析詳解.課件

1、焊點(diǎn)切片分析第1頁，共19頁。2切片分析切片目的：電子元器件表面及內(nèi)部缺陷檢查及SMT制程不良分析主要為BGA焊點(diǎn)失效分析；鍍層厚度測(cè)量；PCB及元器件異常狀況分析適用范圍 : 適用于電子元器件結(jié)構(gòu)剖析,PCBA焊接缺陷,焊點(diǎn)上錫形態(tài)及缺陷檢測(cè)等 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、 電化學(xué)拋光）至一定的光滑要求后,已特定的腐蝕液予以腐蝕,用各相或同一相中方向不同對(duì)腐蝕程度的不同 (anisotropy) 而表現(xiàn)出各相之特徵,並利用顯微鏡放大倍率觀察判斷。使用儀器：精密切割機(jī),研磨及拋光機(jī),金相顯微鏡，真空包埋機(jī)材料：環(huán)氧樹脂，砂紙，切削液，脫模劑，拋光液，拋光布，

2、蝕刻液（氨水雙氧水5%-10%），鑲埋盒，量杯，玻璃棒規(guī)范：IPC-TM-650 2.1.1第2頁，共19頁。3切片分析-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。第3頁，共19頁。4切片分析-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(cè)量原理:金像顯微鏡光源發(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

3、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: 利用砂紙上之砂粒或拋光液中之拋光粉與試片表面的物理摩擦作用，對(duì)試片表面進(jìn)行研磨或拋光處理第4頁，共19頁。5切片基本信息水平切片位置示意圖水平切片照片切片分為:垂直切片和水平切片垂直切片水平切片第5頁，共19頁。6垂直切片位置示意圖切片基本信息垂直切片檢驗(yàn)項(xiàng)目: 1. PCB結(jié)構(gòu)缺陷：PCB分層，孔銅斷裂等 2. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)剖析,電容與PCB銅箔層數(shù)解析,LED結(jié)構(gòu)剖析,電鍍工藝分析,材料 內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷等；

4、 3. 微小尺寸量測(cè)（一般大于1um）：氣孔大小,上錫高度,銅箔厚度等 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 第6頁，共19頁。7怎樣切片根據(jù)送檢人員要求取樣，對(duì)待檢樣品外觀進(jìn)行觀察并拍照 對(duì)需切片分析的部位在精密切割進(jìn)行切割，切割speed一般設(shè)置為275rpm 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(duì)待檢表面進(jìn)行拋光處理按標(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)在使用大倍率觀察.切片流程:取樣切割冷埋研磨拋光微腐蝕觀察固化劑與促進(jìn)劑以合適的比例倒入紙杯中.用玻璃棒攪拌均勻慢慢倒入模內(nèi),將灌好的

5、放入真空泵中抽真空,以趕走試樣中的氣泡第7頁，共19頁。8怎樣切片切片過程中的注意事項(xiàng)：灌膠： 1.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 擦拭清潔.或用超聲波清潔 2.取一切片專用模具,塗抹脫模劑,並且將試樣豎直於模內(nèi)（可使用固定夾 具）,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? 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(比如烘烤),能夠縮短 固化時(shí)間 4.倒入到模具中時(shí) 使用玻璃棒引流,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 6.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： 1.灌封材料與樣品間無間

6、隙 2.灌封材料無氣泡 3.灌封材料灌滿PTH孔第8頁，共19頁。9怎樣切片切片過程中的注意事項(xiàng)：研磨： 1.手持樣品切片時(shí),千萬不可用力,否則就會(huì)偏離平衡.輕輕拿,慢慢放,穩(wěn)穩(wěn) 找(平 ) 2.用180號(hào)砂紙粗磨剛脫模樣品,接近PTH孔壁邊.注意：大量水洗，以防止燒焦對(duì)樣品破壞，并沖走磨碎. 3.依次用,800,1200,2400,4000號(hào)砂紙精細(xì)研磨樣品,最后磨到PTH孔中心, 磨時(shí)用大量水洗.在精細(xì)研磨中,磨盤轉(zhuǎn)速度為200到300轉(zhuǎn)每分鐘.在兩 相鄰的研磨,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2到 3倍.在換砂紙間檢查樣品,可確認(rèn)磨痕是否磨掉.研磨平面在同一水平面 上很

7、重要 3.用流水沖洗后,用過濾空氣吹. 4.研磨過程效率不宜過快,效率越快單位切削越強(qiáng),樣品標(biāo)本的形變也 就 越大,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. 第9頁，共19頁。10怎樣切片切片過程中的注意事項(xiàng)：拋光： 1.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(duì)每個(gè)方向都均勻 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. 2.拋光布：軟、織布或中絨毛布， 拋光液：1到01微米鉆石拋光劑、005微米氧化鋁或其它氧化物。 時(shí)間： 拋光劑為氧化物或二氧化硅時(shí)，拋光時(shí)間10到20秒； 當(dāng)使用鉆石拋光劑和軟織布時(shí)，拋光需要幾分鐘(見 轉(zhuǎn)速： 使用的拋光速度為100到1 50轉(zhuǎn)每分鐘。

8、拋光后效果： 1沒有大于被最后的拋光膏引起的磨痕。 2沒有銅渣鍍到PTH或基材中。 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第10頁，共19頁。11怎樣切片切片過程中的注意事項(xiàng)：微蝕液： 25毫升35體積比的雙氧水 25毫升氨水(2530) 1.使用合適的微蝕液擦切片樣品 2. 時(shí)間為2到3秒注意：過蝕將造成銅箔和電銅分界線模糊，使測(cè)量不準(zhǔn)。 3.用流水或去離子水清洗，除去微蝕劑。 4.用溶劑洗后吹干。第11頁，共19頁。12切片觀察結(jié)果銅箔IMC阻焊膜錫球垂直切片示意圖IMC(Interllic compound)介面合金共化物:焊錫與被焊金屬之間由于原子間的擴(kuò)散作用.原子間

9、相互滲入.結(jié)合.在高溫中快速形成一薄層類似“錫合金”化合物第12頁，共19頁。13切片觀察結(jié)果IMC層基本特性：1.IMC在PCB高溫焊接或錫鉛重融時(shí)才會(huì)發(fā)生,其生長(zhǎng)速度與溫度成正比,常溫下 較慢.直到全鉛的阻絕層才會(huì)停止.2.IMC本身具有不良的脆性.影響焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度及壽命,尤其是對(duì)抗疲勞強(qiáng)度影 響最為嚴(yán)重.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,而與被焊金屬組成IMC,使得該處的 錫量減少.相對(duì)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,久 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MIC層后， 對(duì)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 化的情形第13頁，共19頁。14切片觀察結(jié)果-BGA良好的球形拒焊冷焊連錫氣泡綠油起翹灌錫第14頁，共19頁。15切片觀察結(jié)果-chip料水平切-OK垂直焊端-OK裂紋傷及電極垂直焊盤-OK電阻-NG電容-NG第15頁，共19頁。16切片觀察結(jié)果-ESDEOS彷真人體帶 8000V靜電放電 放電 3次放大 3000倍第16頁，共19頁。17P