盲孔技術(shù)是PCB設(shè)計中非常重要的連接技術(shù),盲孔用于連接PCB的表層和內(nèi)層線路,使得電路布局更加緊湊、合理,有助于實現(xiàn)高密度互連,提高電路板的集成度和性能。
在高電氣性能的電路中,具有良好導(dǎo)電性的銅盲孔能夠確保電路層之間更良好的連接。銅盲孔的性能與銅晶粒的成型方式、形態(tài)、分布情況以及晶粒之間的裂紋、孔隙等缺陷緊密相關(guān),通過獲得真實、無外來引入損傷的銅晶粒形貌,可以從側(cè)面分析盲孔的導(dǎo)電性、強(qiáng)度、耐腐蝕性和可靠性等性能。
本文選取某PCB盲孔樣品,對其進(jìn)行機(jī)械拋光+離子束拋光制備,獲得平整、無損傷、無污染的斷面,為盲孔內(nèi)部顯微組織的分析提供可參考的科學(xué)的制樣手段。
為使后續(xù)能夠半自動研磨拋光,將樣品鑲嵌至合適的尺寸。鑲嵌尺寸控制在D38 x H12 mm內(nèi),便于后續(xù)的離子束拋光。
圖1. 鑲嵌示意圖
鑲嵌后的樣品,將進(jìn)行機(jī)械研磨與拋光,步驟如下表:
表1.研磨拋光耗材與參數(shù)
盲孔尺寸較小,需通過手動磨拋定位到目標(biāo)位置后,再進(jìn)行小粒徑的拋光。此后的拋光對樣品的去除速率較慢,采用自動模式拋光不會輕易將目標(biāo)位置去除,將研磨時造成的微損傷去除即可。
銅材料的延展性較高,機(jī)械拋光后的樣品表面,仍不可避免地存在一些光鏡無法觀察到的細(xì)微延展和應(yīng)力損傷,從而會掩蓋細(xì)小的孔隙、裂紋等缺陷,也無法獲得清晰的晶粒圖像,需要通過適當(dāng)?shù)?span id="do4cjgg" class="">去應(yīng)力處理后才能進(jìn)行電鏡觀察和分析。
在此案例中選擇使用離子束拋光的方式去除延展和損傷,該方式是通過帶著一定能量的氬離子將樣品表面的變形層,以原子形式一顆顆地去除掉,最終獲得無損傷且無污染的表面。離子束拋光參數(shù)如下:
表2.離子束拋光參數(shù)
該氬離子束為散焦型,束斑大,結(jié)合樣品能夠旋轉(zhuǎn)并左右擺動的運動特性,可以對樣品進(jìn)行大面積加工。
離子束拋光后,盲孔的顯微組織形貌如下電鏡圖:
圖2. 機(jī)械拋光+離子束拋光后BSE圖
SEM背散射模式下,制備好的銅盲孔晶粒襯度明顯,放大后局部孔隙等缺陷清晰可見。
備注:以上研磨與拋光參數(shù)、氬離子束拋光參數(shù)僅供參考,可根據(jù)具體材料情況進(jìn)行調(diào)整。
針對硬/軟復(fù)合材料,多孔材料,脆性材料及材質(zhì)不均一性材料,可采用離子束切割拋光技術(shù)獲得真實的平整截面,從而適宜于SEM觀察及EDS、WDS、Auger或者EBSD分析。離子束研磨技術(shù)適用于各種樣品,使用該技術(shù)對樣品進(jìn)行處理,樣品受到損傷或形變的可能性低,可暴露出樣品內(nèi)部真實的結(jié)構(gòu)信息。
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