微切片制作 (四)微蝕算老幾.doc

微切片制作（四） 1. 4 微蝕算老幾 微切片之制作經(jīng)仔細(xì)拋光后，即需進(jìn)行小心的微蝕，如此方可使各種金屬層次得以清楚的界分開(kāi)來(lái)。通常微蝕液會(huì)因不同金屬而有不同的配方，針對(duì)銅金屬而言，起最理想的配方是“稀氨水+雙氧水”(體積比3-10%氨水約300cc，再加上新鮮有效的雙氧水2-3滴即可。早期所用稀硫酸加鉻酸的配方，其效果沒(méi)有氨水法來(lái)的好)。配方雖然有了，要注意有是正確的使用才能呈現(xiàn)出應(yīng)有的效果。以下即為筆者多年來(lái)的一些實(shí)務(wù)心得，特?fù)?jù)以實(shí)報(bào)分享讀者：1、此種微蝕液一定要用純水或蒸餾水去配制，不可用含有雜質(zhì)的自來(lái)水，因在00-500X高倍顯微鏡下，任何不良的蝕液都會(huì)造成細(xì)部效果的失佳。不信您可實(shí)地加以比較，一試便知真假。2、所配微蝕液之量不可太多，以30-50cc為宜，因其壽命僅約1-2小時(shí)而已。一旦放置太久雙氧水將會(huì)失效，此時(shí)雖可再加1-2滴做為補(bǔ)充，但效果并沒(méi)有新配液來(lái)的好。且用過(guò)的棉花棒也不可重用，以全新者為宜。3、拋光面上經(jīng)微蝕液擦抹后，其銅面將迅速產(chǎn)生微小氣泡，此即表示反應(yīng)已在進(jìn)行。來(lái)回擦蝕約1-3秒鐘后，應(yīng)立即用衛(wèi)生紙迅速擦干試凈，之后可做顯微觀(guān)察，若效果不足時(shí)，再用新棉花棒繼續(xù)吸液擦抹。4、若PTH孔樣中已有填錫時(shí)，由于賈凡尼效應(yīng)的緣故，會(huì)使得銅結(jié)晶不易被咬出來(lái)。須改采較低濃度微蝕液及較長(zhǎng)時(shí)間去小心擦咬，否則銅面很容易過(guò)度氧化而變紅變暗。一旦如此則只好再重行拋光及微蝕了。5、其他金屬之微蝕液并無(wú)定論，專(zhuān)書(shū)中雖曾列有多種配方，但均需實(shí)做以找出可行之道，此處不再祥述。 圖1.此放大500倍之二圖。左圖為尚未微蝕之孔環(huán)與孔壁互連畫(huà)面，只看到模糊的概略影像，分不清孔壁與孔環(huán)之銅層組織。右為同一孔樣在6-8%稀氨水約三秒鐘的微蝕后,即可見(jiàn)到清晰的畫(huà)面，二者幾有天壤之別。 圖2.此為同一孔樣同位置處放大200倍之切片，其微蝕前后有判若兩人的感覺(jué)，連各銅層的厚度也出現(xiàn)真假不同的對(duì)比。至于環(huán)壁之間未能除盡的膠渣，更令人有大小不同的感受，由此可知微蝕的重要性。注意二圖為電腦記憶后所輸出的顯微畫(huà)面，其畫(huà)質(zhì)解像度似不如光學(xué)直接攝影之前二圖。 圖3.此為填錫孔之切樣，由于錫鉛量出現(xiàn)太多，會(huì)影響到銅微蝕的效果。此時(shí)可將微蝕液的氨水降到2-3%，雙氧水也要減半，經(jīng)多次小心翼翼的試咬之下才能得到美麗的畫(huà)面。左圖不但可清楚的看到孔環(huán)Grade 1銅箔被熱應(yīng)力在高溫過(guò)度之Z膨脹下所拉裂的情形。中圖幾右圖之微蝕則似嫌不足。 圖4.此為三種微蝕的比較，左圖為微蝕不足，中圖為微蝕過(guò)度以致銅面出現(xiàn)氧化變暗的現(xiàn)象。右圖為適宜微蝕放大500倍環(huán)壁互連之精彩鏡頭。注意，噴錫層中黑色部分為鉛,白色者為錫，而錫銅介面處之狹窄狀暗紅色處，即為賈凡尼效應(yīng)使得銅面呈氧化之現(xiàn)象。 圖5.上二圖均為水平五次鍍銅之200X切片，其流程為水平PTH后立即連續(xù)兩個(gè)Module的高速一次銅(50ASF)， 進(jìn)行影像轉(zhuǎn)移又回到三個(gè)Module去鍍二次銅。由于二銅前微蝕致使第二層變薄，隨后綠漆前微蝕又將第五層也弄薄了。上左圖因孔口S/M有破口以致鍍上化鎳，上右圖為T(mén)CP其5mil寬焊墊上的化鎳金與Super Solder層。 下圖為放大500X之銅箔其棱線(xiàn)上的銅瘤清晰可見(jiàn)。 圖6.通孔中灌滿(mǎn)焊錫柱體之微切片，當(dāng)欲進(jìn)行“氨水+雙氧水”對(duì)各層次之微蝕時(shí)，須要將氨水與雙氧水之濃度減半，并用新棉花棒吸液后，以較長(zhǎng)時(shí)間去漫漫擦蝕才行。上附 200X之二畫(huà)面中，遠(yuǎn)離大量的錫焊的微蝕銅面都很精彩，但鄰近焊錫的銅面卻因微蝕中過(guò)度氧化而變成暗棕色，且顆粒也相當(dāng)粗糙，這當(dāng)然是出自焊錫鉛合金干擾所致。 圖7.筆者二十多年前任職美商安培電子公司PCB廠(chǎng)時(shí)，微蝕液系采鉻酸加稀硫酸配方。此液所蝕之銅面刻畫(huà)較淺，只能大概界分(Define)出層次來(lái)，想要看清晶粒組織并不容易。不過(guò)此液較不易老化，比氨水配方要耐久些。上二放大300X與800X者均 為鉻酸法所微蝕，到了800X才勉強(qiáng)看出晶粒來(lái)。下二為氨水微蝕放大200X之畫(huà)面， 顯然清楚很多。 圖8.上列五圖為正確“氨水”配方的微蝕畫(huà)面，按順時(shí)針說(shuō)明：上左此珍藏十八年之400X圖，一銅系焦磷酸銅鍍層，其片狀結(jié)晶及斷層特征清晰可見(jiàn)；上右1000X之金手指截面，金層全部明顯呈現(xiàn)；中間圖右中均為500X五槽水平鍍銅之切樣；中間圖左100X化鎳浸金后之局部孔壁，由于銅面不潔致使化鎳層附著力不牢而產(chǎn)生浮離情形。下列三圖系鉻酸之微蝕畫(huà)面，左500X看不到一銅與二銅的分界，中1000X結(jié)晶也甚含糊，右500X銅層之分界也不太清楚。圖9.左為200X之軍用八層板老照片，是有四張雙面薄基板壓合而成的。為減少后制程中的內(nèi)環(huán)破裂起見(jiàn)，一律采用“低棱線(xiàn)”(Low Profile)的HTE銅箔，不過(guò)微蝕后發(fā)現(xiàn)其中一張竟然混錯(cuò)了材料的Grade 1標(biāo)準(zhǔn)銅箔，其較粗的柱狀結(jié)晶一眼就看到了。雖然氨水法對(duì)各種銅層的微蝕都很好用，但出現(xiàn)較多錫鉛層或鎳層時(shí)，就很不容易顯現(xiàn)界分了。中右二200X的打金線(xiàn)承墊就很不好咬，此二墊面之鍍鎳厚度在0.5mil以上。 圖10.此二100X畫(huà)面上共有三種不同結(jié)晶的銅層呈現(xiàn)，ED銅箔為高電流密度所鍍