微段印刷电路板（PCB），用于质量控制

在印刷电路板（PCB）制造中，质量控制极为重要。本文介绍了如何使质量控制过程能够更快地提高20倍，具有提高的准确性和再现性。这包括但不限于钻孔的质量，钻孔的去污，各种金属的电镀厚度和最终生产板的整合。

在制造印刷电路板期间，在每个生产面板中引入测试优惠券。这使得能够在没有浪费实际生产板的情况下进行测试。为了确认已满足产品规格，优惠券与面板分开。

持续的过程监控，而不是简单的最后检查，是至关重要的，否则，当问题被发现时，大量的零件可能已经生产并转移到下一个过程。这些部件随后将需要召回。

目的是最早的检测到所需制造标准的任何偏差，并避免将值（更多处理步骤）添加到有缺陷的任何产品。因此，重要的是要快速准确地发现问题并尽早对过程进行校正。如果完成，减少了废速，提高了生产率，操作变得更具成本效益。

在这些质量控制测试中，从制造的板中提取、安装和研磨/抛光到感兴趣的平面。这篇文章讨论了PCB板制备的许多方面，并就如何在这一过程中获得最佳的准确性和效率提出了建议。

什么是PCB的微细切片?

一种用于评估PCB质量的破坏性技术，通过在选择平面处暴露微结构的横截面视图来评估微剖视图。该平面通常是镀孔的电镀的中心或镀覆材料厚度精度的+/- 10％的通孔。由于这是破坏性的分析而不是实际的印刷电路，通常从同一板使用测试优惠券。

IPC已经介绍了一个特定的优惠券设计，可以包含在每个面板上，这样优惠券将经历相同的过程，并代表其余的板。在生产的任何阶段，都可以去掉这个优惠券进行横切。

图1所示。PC板的例子(a)没有参考孔和(b)路由和钻孔准备使用

图片来源:比勒

在很多情况下，可以将优惠券制作成电路板设计和测试优惠券，以便“压出”电路板，允许快速转移优惠券进行测试。如果测试板不是为压出而设计的，或者如果需要板的另一个区域，那么考虑切割方法不应该在样品中引入任何缺陷是至关重要的。

如有可能，应避免使用带锯机或冲床等过激的方法，因为它们会对样品造成过度的损坏。用金刚石晶圆片和冷却剂切割样品是最好的方法。如果你需要一个样品，从一个填充板或生产块，它可以被切割使用碳化硅(SiC)砂轮在高速旋转工具。确保切割在任何时候都远离感兴趣的特定区域是很重要的。

准备通孔和镀通孔的挑战

1. 最终的抛光质量应该代表样品的真实结构。
2. 不能有划痕或磨边。这就造成了测量误差。
3. 在装瓶过程中，不应出现任何样品方向误差。这确保了样品优惠券没有任何倾斜，一旦它已经安装(图2a)。
4. 击中目标的中心至关重要，以避免尺寸测量的错误（图2b）。

图2 (a)。与倾斜或目标偏离有关的问题

图片来源:比勒

图2 (b)。由于打靶不当，表面镀层厚度发生变化

图片来源:比勒

为了使每一步完全消除前一步的变形，必须对磨削和抛光步骤进行特殊的控制。最终的抛光步骤应该显示出没有边缘圆角的真实微观结构，并找到精度高、对准好的目标特征。

传统的方法

几种不同的安装形状、尺寸和材料已被常规使用。亚博网站下载这些取决于应用程序。因此，准备工作是不一致的，结果的质量往往是不同的。

在许多PCB制造实验室中，大量的SiC纸被用于手工研磨，从course到fine grit size，在一个旋转的桌子上用水。随后，将水基氧化铝悬浮液放置在起绒布上进行最后的抛光。在此常规程序中需要定期停车目测样品，以便通过样品确认当前位置。一个重要的风险是，所需要的点被磨穿，这可能导致生产样品完全丢失。

表1显示了典型的常规制备方法。假设没有操作员错误，每个样本可能需要17到25分钟或更长时间才能完成。历史上，使用如下所示的手动速度设定在旋转板上进行研磨和抛光。

有些应用程序使用所有按顺序列出的文件，而有些应用程序使用三到四页之间的文件，并在范围内间隔。每张纸大约要用一分钟。

表1。传统的制备方法

表面/研磨	基础速度(转速)	时间（分钟）
平面背衬SiC纸(砂砾/FEPA尺寸): 120 (p120)， 180 (p180)， 240 (p280)， 320 (p400)， 600 (p1200)， 800 (p1500)， 1200 (p2500)	150-300.	3 - 7
微布与悬浮微抛光氧化铝粉末与水从:1.0,0.3,0.05 典型抛光时间:3-4分钟	100 - 150	9－12

每个样品的典型研磨/抛光时间		19分钟
处理时间包括每组样品各阶段之间的清洗 (样品每步15秒，布布1分钟)		17-25敏

这种方法有以下限制:

1. 样品吞吐量低。
2. 在磨削过程中切换不同的砂纸尺寸是不方便的。
3. 由于操作人员的变化，质量不一致。
4. 如果处理不当，清洗可能导致交叉污染。
5. 不受控制的负载可能会造成油污，这可能会掩盖微裂缝、分层或空洞等关键特征。
6. 不受控制的时间可以造成抛光浮雕。这使得集中和精确的镀层厚度测量变得困难。
7. 在加工过程中需要经常停车检查样品。这对于确保准确的目标定位是必要的。
8. 高水平的操作技能是必要的，以维持研磨和击中目标的平面。

生产延误可能是由于一次只运行一个样品而准备不足。这也可能导致对结果的解释很差，用于分析的统计数据太少，最终成本会很高，业务可能会损失。

现代方法

为了克服这些与传统方法相关的问题，Buehler为半自动磨光机设备创建了附件套件。app亚博体育这些被称为PC-Met高容量配件，和ppb - met小洞配件。

PC-Met高精度高容量印刷线路板附件™

这个选项是完美的用户谁有一个高容量的样品，可以容纳多达36优惠券(在0.125 "厚度)。它可以精确地定位特征中心，精确到0.008“(200 μm)。多达六个优惠券放置在每个样品位置，这是由两个分度针与一个0.094“直径的地方。所有这些样品同时被研磨和抛光以达到目标。

此选项专为具有较小目标特征尺寸的用户而设计。特征中心可以精确瞄准，下降至0.004“（100μm），并且可以立即容纳多达18张优惠券（高达0.125”）。有六个标本位置，每个位置都有三个插槽。

每个优惠券占用一个插槽，并与两个短销的直径0.094 "的地方。由于每张优惠券都是分开钉的，瞄准孔中心的精度远高于PC-Met配件。

准确的微切片由印刷电路板的比勒配件公司生产。在感兴趣的区域也产生了真正的微结构。这些都发生在四个准备步骤之内。

这些附件还具有优良的重现性的好处，因为最终结果不依赖于操作员，每个样品保持正确的方向，并达到目标区域。

息需求

为了使用自动化来定位特性，需要一个标准的优惠券。这就确定了定位销和需要磨到的平面之间的距离。

理论上，这个距离可以通过设置适当的距离来手动更改，但是下面的标准优惠券尺寸是推荐的(参见图3)。

图3。用于PC-Met和PWB-Met的测试贴片尺寸

操作程序

一旦息票被安装到他们的持有者，PC-Met和PWB-Met的操作本质上是相同的。

将刻度盘设置为零位置

如上所述，有必要设置从感兴趣的特征到安装样品的参考销的总磨削距离。如图3所示，在标准设备中，距离设置为0.150”。app亚博体育通过对夹具内的金刚石止动器的磨削，达到了理想的目的。

为了确保准确的瞄准，至关重要的是尽可能准确地设置菱形止点。为了做到这一点，Dial Gage被使用。当使用校准的参考针将刻度盘量规设置为零时，目标平面被设置在孔的中心。一个0.1972”直径的参考引脚需要一个0.150”的标准距离。不同的参考引脚可以用于其他距离。这些引脚的计算如下:

从参考孔到目标孔的距离+ 0.047 "(0.094 "直径指数销值的一半)。

钻石停止设置

有六个钻石停在附件套件的样品架上 - 三个“短”和三个“长”钻石停止。长金刚石挡块的目的是设定第一研磨步骤的位置，而第二磨削步骤的位置由短钻石停止设定。

长止点的推荐设置为0.007”(177.8 μm)，短止点的推荐设置为0.003”(76.2 μm)。通过调整样品夹具相对于表盘量规的位置，可以设置这些距离(图4)。这确保磨削平面不会超过中心，并保持在目标平面之上。

图4。设定(a)菱形长止损和(b)菱形短止损的位置

息票寄

当贴片安装到销钉上时，能够在样品持有人牢固地固定在地方。在安装之前，在定位工具的帮助下，将贴片放置到销钉上(图5)。High Volume PC-MET系统利用多个贴片放置在两个长销钉上(60-5053)。

有规律的间距由销钉装载工具保持。重要的是要保持每个优惠券之间的空间，以确保安装媒体的最佳渗透。高精度PWB-MET系统利用贴片分别加载到两个短引脚(60-5186)。

图5。在引脚加载器的帮助下，优惠券被加载到引脚上

越来越多的

传统上使用的树脂，如聚酯，可以作为健康危害，并且易于产生劣质的制备结果。通过环氧树脂产生太多的热量，或者它们需要很长时间才能治愈。Samplkwick丙烯酸树脂已由Buehler开发专门用于本申请。它的快速固化时间不到10分钟，润湿特性。建议您使用一个粉末的混合物与一个部分液体。

在安装之前，每个贴片都浸入液体部分，以提高孔内亚克力材料的表面覆盖率。当使用较小的井眼尺寸时，这一点尤为重要。

您应该用SamplKwick填充优惠券的顶部边缘的每个洞(图6b)。每个腔体都应填充到相同的高度，不能填充过度，因为多余的安装介质会增加研磨时间，而不会产生任何好处。

安装介质应用于填充任何空腔，以确保样品支架周围的支撑水平均匀。成型板固化后即可取出，样品支架分离，准备进行打磨和抛光(图6c)。

图6。(a)在注入树脂之前将贴片安装到支架中(b)在安装组件中固化底座(c)去掉模版的打磨夹具

研磨/抛光

第1步：粗磨

使用碳化硅纸，可以快速研磨通过聚合物基PCB板卷。第一步是240-320砂纸和自来水，直到到达长钻石站。碳化硅纸应每两分钟更换一次，并继续磨削，直到所有的金刚石停止接触表面。

确认与磨削表面接触的一个有用的方法是用永久记号笔在每个止点的末端做记号。

为防止交叉污染，应在每一步后用清水彻底冲洗标本并保存。从三个长站往回走半圈。

第二步:细磨

使用600粒度的碳化硅纸和水，研磨直到所有的短金刚石停止。然后用清水彻底冲洗标本和容器。

再转半圈，从所有三个短钻石站退出。在第1步后，刻度盘上的读数应该小于等于7mil，在第2步后读数应该小于等于3mil。

第三步:粗抛光

使用3 μm金刚石膏和MetaDi流体。将膏体均匀涂抹在TexMet C布上，并喷洒足够的MetaDi Fluid进行润滑(膏体可每5-10次重复使用)。打磨三分钟后，清洗样品并用水保存。用乙醇喷雾，然后用热风吹干。

为了确认SiC划痕在此过程中完全消除，检查制备表面。

第四步:抛光

在最后的抛光步骤中，将0.05 μm的氧化铝悬浮液(MasterPrep)应用到中等绒毛抛光布(MicroCloth)上。然后抛光90秒。在抛光周期的最后15秒用流水冲洗，以清洁抛光表面和抛光布。在这一步中不要过度润色。

如果你运行额外的时间，圆角将发生在样品的边缘-特别是软材料，如锡铅涂层。这可能会影响精确测量。

注意:
根据两个附件套件中使用的贴片材料的数量、厚度和类型，可能会要求改变截面准备程序。

图3。用于PC-Met和PWB-Met的测试贴片尺寸

表2。现代制备方法

一步不。	表面	磨料	润滑剂/ 扩展器	时间 (分:秒)	头转速(rpm)	旋转
1	CarbiMet碳化硅纸	240 - 320年的勇气	水	直到长钻石站到达*	250/60	>>
2	CarbiMet碳化硅纸	600砂砾(P1200)	水	直到到达短钻石车站	150/60	>>
3.	TexMet C	0.3µm 金刚石研磨膏	MetaDi流体	03：00	150/60	>>
4	MicroCloth	0.05µm MasterPrep(氧化铝)	•	01：30	150/60	>>

每组样品的典型研磨/抛光时间	9-11分钟
处理时间包括每组样品各阶段之间的清洗 (支架每步1分钟，布1分钟)	13 - 15分钟
处理时间包括各阶段之间的清洗	47秒
处理时间包括各阶段之间的清洗	24秒

*如果没有到达长钻石站，两分钟后更换SiC纸。

讨论和结论

通过使用半自动制备和多样本目标研磨设备可以清楚地减少每样品处理时间。app亚博体育在该实施例中磨削和抛光样品的时间从大约20分钟减少到短于一分钟。对于处理多个样品的任何高批量实验室，这清楚地代表了显着的益处。

另外，降低重新加工水平的改进​​，增加了完成的一致性，提高了操作员之间的可重复性，以及随着时间的推移，处理多种样品类型的能力，以及具有更少的消耗品，以及对功能的可重复目标中的增强，将提高性能实验室也生产较少的样品。

这些信息已经从比勒提供的材料中获得、审查和改编。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问比勒。