電子產(chǎn)品高集成化、微型化發(fā)展，電子封裝高精密度、小型化、PCBA高密度互連帶來的精細(xì)導(dǎo)線化和微小孔徑化，使得對(duì)檢測(cè)方法和技術(shù)提出了更嚴(yán)格的要求。切片分析技術(shù)在電子產(chǎn)品微觀檢測(cè)方面應(yīng)用廣泛，起到重要作用！

 

通常被用作電子產(chǎn)品的品質(zhì)判定和品質(zhì)異常分析、檢驗(yàn)電路板品質(zhì)的好壞、PCBA焊接質(zhì)量檢測(cè)、尋找失效的原因與解決方案、評(píng)估制程改進(jìn)，作為客觀檢查、研究與判斷的根據(jù)。

 

在微觀結(jié)構(gòu)的分析過程中，切片分析是一項(xiàng)很重要的分析手段。首先，我們來了解一下什么是切片分析，它的形式、檢測(cè)步驟及用途等。

 

切片分析

 

金相切片技術(shù)是用特制液態(tài)熱固性樹脂將樣品鑲嵌包裹固封，并對(duì)鑲嵌的樣品研磨拋光，然后在金相顯微鏡下觀察檢測(cè)樣品剖面的一種失效分析技術(shù)。

 

形式分類

 

切片按研磨方向分為垂直切片和水平切片兩種。

 

1. 垂直切片即沿垂直于板面的方向切開，觀察剖面狀況。垂直切片是切片分析中最常用的方式。

 

2. 水平切片是順著板子的疊合方向一層層向下研磨，用來觀察每一層面的狀況，通常用來輔助垂直切片進(jìn)行品質(zhì)異常的分析判定。

 

在開始實(shí)驗(yàn)前，我們需要通過初步判斷選擇進(jìn)行哪種類型的切片方法才可以更加快捷準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問題。

 

檢測(cè)步驟

取樣→清洗→真空鑲嵌→研磨→拋光→微蝕（如有必要）→觀察

 

使用儀器

精密切割機(jī)，鑲樣系統(tǒng)，真空箱，研磨及拋光機(jī)，金相顯微鏡，電子顯微鏡等。

 

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

IPC-TM 650 2.1.1, IPC-TM 650-2.2.5 , IPC A 600, IPC A 610等。

 

主要用途

1、切片后的樣品常用體視顯微鏡或者金相顯微鏡觀察；

 

2、切片后的樣品可以用SEM/EDS掃描電鏡與能譜觀察形貌與分析成分；

 

3、做完無(wú)損檢測(cè)如x-ray，C-SAM的樣品所發(fā)現(xiàn)的疑似異常開裂、異物嵌入等情況，可以用切片的方法來觀察驗(yàn)證；

 

4、切片后的樣品可以與FIB聯(lián)用，做更細(xì)微的顯微切口觀察。

 

切片分析在PCB和SMT行業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，它能夠有效監(jiān)控產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)，找出問題的原因，協(xié)助問題的解決。適用于PCB板品質(zhì)檢測(cè)和制程改善，電子元器件結(jié)構(gòu)剖析，PCBA焊接可靠性評(píng)定，焊點(diǎn)上錫形態(tài)及缺陷檢測(cè)等。

 

那么，切片分析技術(shù)到底在電子產(chǎn)品的微觀缺陷的檢測(cè)及微觀結(jié)構(gòu)的觀察方面是如何應(yīng)用的呢？接下來，我們?cè)敿?xì)解答并附上典型案例圖示！

 

一、電子產(chǎn)品的微觀表面或內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷觀察

電子元器件、pcb結(jié)構(gòu)缺陷觀察。利用切片方法可對(duì)體積較小的樣品放大觀察，以檢測(cè)電子元器件關(guān)鍵位置中的孔洞、針孔、吹孔、裂紋等缺陷；檢測(cè)PCB的分層，孔銅斷裂等缺陷。

 

典型案例圖示

 

（貼片電容開裂失效）

 

（PHT內(nèi)層銅分離）

 

（PCB內(nèi)層結(jié)構(gòu)開裂）

 

二、PCB/PCBA焊接檢測(cè)

 

a. BGA空焊，虛焊，孔洞，橋接，上錫面積等；

 

（BGA錫球假焊/虛焊）

 

b. 檢查PCB內(nèi)部導(dǎo)線厚度、層數(shù)、通孔孔徑大小、通孔質(zhì)量觀察，用于檢查PCBA焊點(diǎn)內(nèi)部空洞，界面結(jié)合狀況，潤(rùn)濕質(zhì)量評(píng)價(jià)等。如：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；

 

（LED燈中綁定線未連接）

 

（PCBA焊點(diǎn)潤(rùn)濕良好，孔洞明顯）

 

（攝像頭基板焊點(diǎn)孔洞觀察）

 

（主板焊接界面結(jié)合狀況）

 

c.微小尺寸量測(cè)（一般大于1μm）：氣孔大小，上錫高度，銅箔厚度等。

 

（PCB銅層厚度）	（焊點(diǎn)孔洞尺寸）

 

三、是電子產(chǎn)品失效分析中的重要一環(huán)

 

1.觀察分析單個(gè)樣品的品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品問題，從而進(jìn)行相應(yīng)的改善。 

 

2.不同批次、同一批次不同型號(hào)產(chǎn)品出現(xiàn)失效，通過切片分析，了解產(chǎn)品失效機(jī)理，從而找出其失效原因，并找到相應(yīng)的解決方案，以提升良率并降低損失。

典型案例

 

某PCBA在組裝完成后，存在LED器件脫落，掉件不良現(xiàn)象。

 

為找到失效的根本原因，我們對(duì)客戶提供的失效樣品和OK樣品進(jìn)行了對(duì)比分析，通過外觀檢查、表面分析、切片分析、模擬驗(yàn)證、AES分析等測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)剖析。

 

其中切片分析是將NG樣品和OK樣品分別制作切片，了解焊點(diǎn)界面狀態(tài)，而后利用SEM＋EDS對(duì)兩個(gè)樣品進(jìn)行觀察分析，得出結(jié)論：

NG樣品出現(xiàn)失效焊點(diǎn)開裂的直接原因是焊料與鎳層之間未能形成良好的IMC層，從而使得焊點(diǎn)界面在受應(yīng)力作用下容易發(fā)生開裂。

 

（NG樣品的切片分析）

 

（OK樣品的切片分析）

 

綜上所述，我們可以知道，利用金相切片分析直觀精確地檢測(cè)出產(chǎn)品的失效模式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部潛在缺陷，防止問題擴(kuò)大化和資源的浪費(fèi)。利用金相切片分析對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，不僅只是用于回流后焊點(diǎn)檢測(cè)，還可以對(duì)來料進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)來料規(guī)格是否符合標(biāo)準(zhǔn)，以預(yù)防生產(chǎn)中不良產(chǎn)品產(chǎn)生。

簡(jiǎn)介

MTT（美信檢測(cè)）是一家從事材料及零部件品質(zhì)檢驗(yàn)、鑒定、認(rèn)證及失效分析服務(wù)的第三方實(shí)驗(yàn)室，網(wǎng)址：m.tywhcyw.com.cn，聯(lián)系電話：400-850-4050。