ГОСТ IEC 61189-3-2013. Межгосударственный стандарт. Методы испытаний электрических материалов, печатных плат и других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 3. Методы испытаний материалов для структур межсоединений (печатных плат)

12.9 Испытание 3X09: Микрошлиф

12.9.1 Цель

Цель метода - создание процедуры для определения внутреннего состояния металлизированных сквозных отверстий, проводящих рисунков, материалов основания и покрытия печатной платы. Для проверки наличия трещин фольги и отрыва переходов на внутренних слоях многослойных печатных плат, испытание 3X11 (на рассмотрении) для этих условий имеет более высокую чувствительность.

12.9.2 Образец для испытаний

Образец для испытания следует вырезать из готовой платы или тест-купона с осторожностью, чтобы не повредить испытуемый участок.

В случае мягкой и/или тонкой металлизации, например из золота, олова, сплава олово/свинец, для исключения загрязнения в некоторых случаях перед герметизацией необходимо проводить наращивание металла с использованием более твердой металлизации.

Когда необходимо проверить органические покрытия, в некоторых случаях необходимо проводить наращивание металла или использовать окрашенный герметизирующий материал, дающий цветовой контраст с испытуемым покрытием.

12.9.3 Испытательное оборудование и материалы

Должны быть использованы следующие материалы и испытательное оборудование:

a) устройство для вырезания образцов, фасонно-фрезерный станок или алмазная пила для вырезания образцов из печатных плат;

b) крепежное приспособление для крепежа образца во время герметизации;

c) герметизирующий материал, например эпоксидная смола, затвердевающая при комнатной температуре;

d) наждачная бумага (например, номера 150 - 220, 320, 400, 600, 800 и 1200) для грубой и тонкой шлифовки;

e) алмазная полировальная паста (например, на 6, 3, 1 мкм) или оксидноалюминиевая полировальная паста (например, на 5, 3, 0,5 мкм) для удаления царапин, оставляемых наждачной бумагой;

f) ткань для полирования полировальной пастой;

g) микроскоп, имеющий увеличение 100^х, 250^х, 500^х и 1000^х.

12.9.3.1 Травильные растворы

12.9.3.2 Приготовление раствора гидроксида аммония и перекиси водорода

Добавить 1 - 2 см³ B к 100 см³ A. Размешивать в течение нескольких секунд. Перед использованием подождать 1 мин.

A - это 14%-ный - 20%-ный гидроксид аммония (по объему);

B - это 30%-ная - 35%-ная перекись водорода (по объему).

Рекомендуется каждый день готовить новый раствор и непосредственно перед использованием к травильному раствору добавлять несколько капель 30%-ного раствора перекиси водорода.

12.9.3.3 Приготовление раствора серной кислоты и перекиси водорода

Добавить 1 - 2 см³ B к 100 см³ C. Размешивать в течение нескольких секунд.

Перед использованием подождать 1 мин.

B - это 30%-ная - 35%-ная перекись водорода (по объему);

C - это 10%-ная - 20%-ная серная кислота (по объему).

12.9.4 Метод

Выполнить следующие действия:

a) установить образец на крепежное приспособление и тщательно залить герметизирующим материалом, обращая внимание на заполнение отверстий герметизирующим материалом;

b) на участке, где необходимо измерить толщину металлизации, между герметизирующим материалом и слоями не должно быть пустот. Воздушные пузыри можно устранить размешиванием, взбалтыванием или вакуумной дегазацией;

c) после отвердения образец тщательно отшлифовать до точки анализа с применением потока воды, последовательно используя более тонкую наждачную бумагу; в завершении прошлифовать номером не менее чем 1200. В случаях, когда необходимо анализировать поперечное сечение, перпендикулярное к плоскости печатной платы, отполированная плоскость микрошлифа должна быть наклонена под углом 85° - 95° к плоскости печатной платы;

d) для исключения попадания частиц на следующих этапах испытания после каждого сеанса шлифования образцы промывать;

e) прошлифовать образец полировальной тканью с использованием пасты, последовательно применяя более тонкую пасту, с тем чтобы получить четкий и протоколливый вид точки анализа;

f) если необходимо измерить толщину металлизированных сквозных отверстий, диаметр отверстия, видимого на поперечном сечении, должен быть не менее 90% фактического диаметра отверстия, измеренного до выполнения микрошлифа;

g) после шлифовки, перед визуальной проверкой и измерением размеров протравить образец с применением травильного раствора таким образом, чтобы четко были видны границы металлизации;

h) визуально проверить образец с помощью микроскопа. Увеличение следует выбирать в соответствии с проверяемыми характеристиками. Если необходимо измерить размеры, то следует использовать калиброванную измерительную систему;

i) при измерении размеров в фокусе должны быть одновременно обе границы измеряемого узла. При измерении толщины металлизации наросты, пустоты и трещины не следует принимать во внимание;

j) в соответствии с ТУ следует проверять одну или более из следующих характеристик и параметров:

- толщину проводника и металлизации, толщину медной фольги слоистых материалов;

- пустоты и трещины в металлизации;

- трещины в медной фольге слоистых материалов (см. примечание);

- заусенцы и наросты;

- качество сверления (например, загрязнение смолой, утолщения на внутренних слоях);

- подтравливание и нависание;

- границу раздела стенки металлизированных отверстий и проводника на внутренних слоях;

- отслаивание металлизации (см. примечание);

- толщину органических соединений (включая материалы основания);

- пустоты в органических соединениях (включая материалы основания);

- подтравливание диэлектрика;

- выпячивание стекловолокна;

- расслоение;

- взаимное смещение между слоями;

- взаимное смещение между проводником и рисунками отверстий;

- ширину гарантийных поясков.

Примечание - Для проверки наличия трещин фольги и отрыва переходов на внутренних слоях многослойных печатных плат испытание 3X11 для этих условий имеет более высокую чувствительность.

ТУ могут требовать проверки перед травлением границы раздела металлизированных сквозных отверстий и проводников на внутренних слоях.

12.9.5 Протокол

Протокол должен содержать:

a) номер и указатель редакции метода испытаний;

b) дату проведения испытания;

c) идентификацию испытуемого материала;

d) проверенные элементы;

e) результаты проверки.

12.9.6 Дополнительная информация

Гидроксид аммония - едкое химическое вещество с высокой щелочностью. Перекись водорода - сильный окислитель. Серная кислота - агрессивный раствор. С ними необходимо обращаться осторожно. Для предотвращения попадания серной кислоты в глаза и на кожу необходимо надевать защитные очки и химически стойкие перчатки. Полная инструкция по технике безопасности содержится в местных нормах.