盲孔显微组织制备方法之机械抛光+离子束抛光法
时间：2024-11-12 阅读：15
盲孔技术是PCB设计中非常重要的连接技术，盲孔用于连接PCB的表层和内层线路，使得电路布局更加紧凑、合理，有助于实现高密度互连，提高电路板的集成度和性能。
在高电气性能的电路中，具有良好导电性的铜盲孔能够确保电路层之间更良好的连接。铜盲孔的性能与铜晶粒的成型方式、形态、分布情况以及晶粒之间的裂纹、孔隙等缺陷紧密相关，通过获得真实、无外来引入损伤的铜晶粒形貌，可以从侧面分析盲孔的导电性、强度、耐腐蚀性和可靠性等性能。
本文选取某PCB盲孔样品，对其进行机械抛光+离子束抛光制备，获得平整、无损伤、无污染的断面，为盲孔内部显微组织的分析提供可参考的科学的制样手段。
为使后续能够半自动研磨抛光，将样品镶嵌至合适的尺寸。镶嵌尺寸控制在D38 x H12 mm内，便于后续的离子束抛光。
图1. 镶嵌示意图
镶嵌后的样品，将进行机械研磨与抛光，步骤如下表：
表1.研磨抛光耗材与参数
盲孔尺寸较小，需通过手动磨抛定位到目标位置后，再进行小粒径的抛光。此后的抛光对样品的去除速率较慢，采用自动模式抛光不会轻易将目标位置去除，将研磨时造成的微损伤去除即可。
铜材料的延展性较高，机械抛光后的样品表面，仍不可避免地存在一些光镜无法观察到的细微延展和应力损伤，从而会掩盖细小的孔隙、裂纹等缺陷，也无法获得清晰的晶粒图像，需要通过适当的去应力处理后才能进行电镜观察和分析。
在此案例中选择使用离子束抛光的方式去除延展和损伤，该方式是通过带着一定能量的氩离子将样品表面的变形层，以原子形式一颗颗地去除掉，最终获得无损伤且无污染的表面。离子束抛光参数如下：
表2.离子束抛光参数
该氩离子束为散焦型，束斑大，结合样品能够旋转并左右摆动的运动特性，可以对样品进行大面积加工。
离子束抛光后，盲孔的显微组织形貌如下电镜图：
图2. 机械抛光+离子束抛光后BSE图
SEM背散射模式下，制备好的铜盲孔晶粒衬度明显，放大后局部孔隙等缺陷清晰可见。
备注：以上研磨与抛光参数、氩离子束抛光参数仅供参考，可根据具体材料情况进行调整。
针对硬/软复合材料，多孔材料，脆性材料及材质不均一性材料，可采用离子束切割抛光技术获得真实的平整截面，从而适宜于SEM观察及EDS、WDS、Auger或者EBSD分析。离子束研磨技术适用于各种样品，使用该技术对样品进行处理,样品受到损伤或形变的可能性低，可暴露出样品内部真实的结构信息。
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