一种用于含软质金属结构的元器件截面磨抛清洗方法技术

本发明专利技术涉及一种用于含软质金属结构的元器件截面磨抛清洗方法，步骤包括：使用环氧树脂对待制样元器件进行灌封，待树脂固化后将样品切割接近至待观测面；使用SiC磨料湿磨砂纸进行第一步研磨；依次使用牌号为(2～3)N目和(4～6)N目的SiC磨料湿磨砂纸分别进行第二步和第三步研磨；依次使用粒径为3μm和1μm氧化铝悬浮液或金刚石悬浮液，用抛光布对研磨后样品进行第一步和第二步抛光；使用粒度为0.02～0.1um氧化铝溶胶或二氧化硅溶胶抛光液，用抛光布对样品进行第三步抛光，并将抛光后样品放入L2磨抛清洗剂进行超声清洗。本发明专利技术解决了软质金属结构位置剖面嵌杂影响检查效果的问题，提高了相关试验的准确性与效率。提高了相关试验的准确性与效率。提高了相关试验的准确性与效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于含软质金属结构的元器件截面磨抛清洗方法


[0001]本专利技术涉及一种用于含软质金属结构的元器件截面磨抛清洗方法，属于焊料或软质有色金属去杂


技术介绍

[0002]对元器件进行截面磨抛制样，是检查元器件内部结构、镀层质量及界面间结合状态的最有效原位检测方法之一，在元器件可靠性分析领域有不可替代的作用。元器件的种类多样、结构复杂，采用机械研磨抛光的方法对元器件内部异种材料结合界面进行截面制样时，容易导致磨抛料或碎屑在元器件截面的软质金属结构位置堆积嵌杂，影响截面检查效果。其中典型元器件结构包括陶瓷基板高铅引出端封装FPGA(Field Programmable Gate Array)器件与铜包铝轻量化线缆压接端子，上述两种元器件的观察截面均存在低硬度的高铅焊料或铝线芯材料。
[0003]宇航用高可靠FPGA器件多采用陶瓷基板的BGA/CCGA引出封装结构，通过陶瓷基板内部金属布线连接至外部高铅焊球/焊柱阵列实现引出，该处焊球/ 焊柱为高铅焊料(Pb90Sn10、Pb95Sn5等)材质。为评价器件结构合理性与工艺可靠性，常采用研磨抛光的方法对器件进行剖面制样检查，对器件的内部结构与焊点质量进行分析。沿基板
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高铅焊点的切面方向进行制样检查时，需要对陶瓷基板和高铅焊点同时磨切抛光。因陶瓷基板与其表面的高铅焊点材料硬度差异大，会导致陶瓷基板碎屑和磨抛颗粒等硬质碎屑嵌入质软的高铅焊料；碎屑嵌杂严重时，无法获得洁净的焊点剖面来开展后续分析研究。
[0004]铜包铝复合导线是由纯铜带包覆铝芯后，经铜带焊接、坯料拉拔及退火处理等工序制成。与纯铜芯导线相比，铜铝复合导线结合了铜的优异导电性能和铝的轻质与低成本优点，尤其是在高频信号传输中作为导体，利用导体的趋肤效应，传输性能和铜导体相差无几，因而可实现降低导线原材料成本和减轻导线重量的目的。在航空航天领域，利用铜包铝导线降低线缆重量对提升航空器和航天器的有效载荷同样具有重要意义，各国已开展相关研究和应用。在使用过程中，铝及其氧化物可焊性较差，铜铝导线一般采用压接的方式进行装联；因铜与铝的电极电位差异较大，遇到腐蚀性介质时负电性的铝芯容易发生电偶腐蚀；因而在高可靠应用领域，为避免铝线芯腐蚀、提升压接端子寿命与可靠性，需要采用专用接触件端子对铜包铝导线进行密封压接。铜包铝轻量化线缆压接端子中，存在铜/银/铝多金属压接界面，因不同金属间硬度差异明显，使用常规方法进行截面结构磨抛与清洗后，硬度最软的铝线芯内会嵌入大量杂质且难以清除，影响对线芯压接状态与应变开展后续分析工作。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于含软质金属结构的元器件截面磨抛清洗方法，对磨抛样品具有良好的润湿性能，用此清洗剂进行相关样品剖面磨抛后的清洗时，可有效清除高铅焊料、软质有色金属等截面结构内嵌附的杂质颗粒，
获得洁净的元器件截面样品，解决了软质金属结构位置剖面嵌杂影响检查效果的问题，提高了相关试验的准确性与效率。
[0006]本专利技术解决技术的方案是：
[0007]一种用于含软质金属结构的元器件截面磨抛清洗方法，步骤包括：
[0008]S1、使用环氧树脂对待制样元器件进行灌封，待树脂固化后将样品切割接近至待观测面；
[0009]S2、使用320～400目的SiC磨料湿磨砂纸进行第一步研磨，将样品研磨至距元器件待观测截面约0.2～0.5mm处；
[0010]S3、依次使用牌号为(2～3)N目和(4～6)N目的SiC磨料湿磨砂纸分别进行第二步和第三步研磨，并将研磨后样品放入L1磨抛清洗剂进行超声清洗；清洗后样品在金相显微镜下检查，元器件截面软质金属区域内，没有相应砂纸粒径的研磨料或陶瓷碎屑嵌杂颗粒即为清洗效果良好；如未达到清洗效果，则需重复30s的L1磨抛清洗剂研磨清洗、超声清洗与检查操作，直至达到良好清洗效果；第三步研磨后应到达元器件待观测截面位置；
[0011]S4、依次使用粒径为3μm和1μm氧化铝悬浮液或金刚石悬浮液，用抛光布对研磨后样品进行第一步和第二步抛光；并将抛光后样品放入L2磨抛清洗剂进行超声清洗；清洗后样品在金相显微镜下检查，软质金属区域没有相应抛光颗粒的嵌杂即为清洗效果良好；如未达到清洗效果，则需重复30s的L2磨抛清洗剂抛光清洗、超声清洗与检查操作，直至达到良好清洗效果；
[0012]S5、使用粒度为0.02～0.1um氧化铝溶胶或二氧化硅溶胶抛光液，用抛光布对样品进行第三步抛光，并将抛光后样品放入L2磨抛清洗剂进行超声清洗，清洗后样品使用高压气枪吹干或镜头纸擦干。
[0013]进一步的，S1中，将样品切割接近至待观测面时，刀具转速为2000～3000 r/min，刀具进给速度：金属材质的刀具进给速度不大于3mm/min，陶瓷材质的刀具进给速度不大于1mm/min。
[0014]进一步的，L1磨抛清洗剂质量百分比为：70％～85％的去离子水，15％～30％的无水乙醇，0.1～0.3％的吐温40，0.05～0.15％的OP20，0.05～0.25％的十二烷基甜菜碱。
[0015]进一步的，L2磨抛清洗剂质量百分比为：60％～70％的去离子水， 30％～40％的无水乙醇，0.1～0.2％的吐温40，0.1～0.2％的吐温20，0.05～0.15％的OP10，0.05～0.1％的十二烷基甜菜碱。
[0016]进一步的，S2中，研磨时在研磨盘中心区加自来水流，记录砂纸牌号目数为N；将样品研磨压力设为15～25kPa，研磨盘转速为200～300r/min，样品托盘转速为与研磨盘反向的20～40r/min。
[0017]进一步的，S3中，研磨时在研磨盘中心区加自来水流，将样品研磨压力设为12～18kPa，研磨盘转速为160～240r/min，样品托盘转速为与研磨盘反向的 30～60r/min，每道研磨工序都需将上一道磨削留下的划痕去除，两步研磨最后 30s以L1磨抛清洗剂代替自来水作为清洗介质。
[0018]进一步的，S4中，将样品抛光压力设为10～16kPa，抛光盘转速为180～240 r/min，样品托盘转速为与抛光盘反向的40～60r/min，两步抛光最后30s以L2 磨抛清洗剂进行清洗。
[0019]进一步的，S5中，将样品抛光压力设为12～18kPa，抛光盘转速为240～300 r/min，样品托盘转速为与抛光盘反向的40～60r/min，抛光最后30s以L2磨抛清洗剂进行清洗。
[0020]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0021](1)本专利技术可有效清除硬度最低的铝线芯内的嵌杂颗粒与碎屑，便于对压接端子的界面结合状态进行金相检查，同时为开展EBSD相关分析提供高质量无嵌杂预制样品；
[0022](2)本专利技术可有效去除陶瓷基板BGA器件高铅焊点、铜包铝导线压接端子铝线芯等含软质金属结构的元器件截面内嵌杂的杂质颗粒，提高了分析的效率与准确性；
[0023](3)本专利技术使用一种对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于含软质金属结构的元器件截面磨抛清洗方法，其特征在于，步骤包括：S1、使用环氧树脂对待制样元器件进行灌封，待树脂固化后将样品切割接近至待观测面；S2、使用320～400目的SiC磨料湿磨砂纸进行第一步研磨，将样品研磨至距元器件待观测截面约0.2～0.5mm处；S3、依次使用牌号为(2～3)N目和(4～6)N目的SiC磨料湿磨砂纸分别进行第二步和第三步研磨，并将研磨后样品放入L1磨抛清洗剂进行超声清洗；清洗后样品在金相显微镜下检查，元器件截面软质金属区域内，没有相应砂纸粒径的研磨料或陶瓷碎屑嵌杂颗粒即为清洗效果良好；如未达到清洗效果，则需重复30s的L1磨抛清洗剂研磨清洗、超声清洗与检查操作，直至达到良好清洗效果；第三步研磨后应到达元器件待观测截面位置；S4、依次使用粒径为3μm和1μm氧化铝悬浮液或金刚石悬浮液，用抛光布对研磨后样品进行第一步和第二步抛光；并将抛光后样品放入L2磨抛清洗剂进行超声清洗；清洗后样品在金相显微镜下检查，软质金属区域没有相应抛光颗粒的嵌杂即为清洗效果良好；如未达到清洗效果，则需重复30s的L2磨抛清洗剂抛光清洗、超声清洗与检查操作，直至达到良好清洗效果；S5、使用粒度为0.02～0.1um氧化铝溶胶或二氧化硅溶胶抛光液，用抛光布对样品进行第三步抛光，并将抛光后样品放入L2磨抛清洗剂进行超声清洗，清洗后样品使用高压气枪吹干或镜头纸擦干。2.根据权利要求1所述的一种用于银铜铝压接端子截面的磨抛清洗方法，其特征在于，S1中，将样品切割接近至待观测面时，刀具转速为2000～3000r/min，刀具进给速度：金属材质的刀具进给速度不大于3mm/min，陶瓷材质的刀具进给速度不大于1mm/min。3.根据权利要求1所述的一种用于银铜铝压接端子截面的磨抛清洗方法，其特征在于，L1磨抛清洗剂质量百分比为：70％～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹瑞，倪晓亮，吴亚宁，王旭，孟猛，王智彬，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：