电路板之切片与切孔

电路板之切片与切孔

1.概述：

电路板质量的好坏，问题的发生与解决，制程改进的情况，在在都需要微切片（microsectioning）做为观察研究与判断的更据，微切片做的好不好，真不真与讨论分析得正确与否大有关系在焉。一般生产纤维质量监视（monitoring）或出货使得品管为求质量的保证等所做的多量切片，因系在匆忙及经验不足情况下所赶出的，故至多只能看到自己真相的六、七成而已，有的在缺乏指导及比较情况下，甚至连一半的实情都看不到，在一片模糊及含混的影像下，能看出什么来？这样的切片有什么意义？若只是为了应付公事当然不在话下，若的确想要做好质量及彻底找出问题解决问题，则必须仔细做切、磨、抛及咬等功夫才会有清晰可见的微切片，不致造成误判。

2.分类：

电路板的解剖式破坏性切片法大体可分为三类：

（1） 一般切片（正式名称为微切片）

可对通孔区及板面其它区域灌满封胶后做了垂直切片（Vertical Section），也可对通孔做水平切片（Horizontal Section）是一般常见的做法。

（见杂志NO：4P37，附图见后）

（2） 切孔

是小心用钻石锯片将一排通孔自正中央切成两半，或用砂纸将一排通孔磨去一半，将切片不封胶的通孔置于20X—40X的立体显微镜（或称实体显微镜）下观察半个孔壁的全部情况。此时若也将通孔的后背再磨得很薄时，则底材将呈透明状，可进行背光法（Back light）检查孔铜层敷盖的情形。

（3） 斜切片（45°或30°）

可对多层板面区或通孔区做层次间45°的斜切，然后以实体显微镜观察45°切面上导体间的情形。

3制作技巧：

除第二类切孔法是用以观察半个孔壁的原状表面情况外，其余第一及第三类都需最好的仔细抛光，才能看到各种真实的情况，此点为切片的成败关键此点至为重要不可掉以轻心。以下为制作过程的重点。

3.1取样：

以特殊的切模自板上任何处取样或用剪床剪样，注意不可太逼近孔边,以防造成通孔受拉力而变形，也应注意取样的方法，最好先切剪下来，再用钻石锯片切下所要的切样，减少机械应力的后患。

3.2封胶

封胶的目的是将通孔灌满，把要观察的孔壁固定夹紧，使在磨削是不致被拖立延伸而失真，封胶一般多用特殊的专密商品，以Buhler的各系列

的专用封胶为宜，但价格很贵，可改用其它种类，但以透明度良好硬度大，气泡少者为佳，例如：黑色用于小零件封胶用的环氧树脂，牙膏状的二液型环氧树脂封填胶，南宝树脂，甚至绿漆也可充用，注意以减少气泡为要，为使硬化完全，多需烤箱催化使快速反应。

为使切样的封胶方便进行，正式的方法是用一种卷挠式的弹簧夹具，将样片夹入，使在封胶时保持直立状态。正式切片的封胶体是灌注于圆柱的蓝色橡皮模具内，硬化后只要推挤橡皮模子即可轻易将样片圆柱推出，非常方便。此种特用的橡皮模具也是Buhler的产品且国内不易买到，一般较麻烦的做法及简易的做法有：

3.2.1在锯短的铝管内壁喷以脱模剂，另将样片用双面胶带直立在玻璃

板上再把铝管套在样片周围，要使管的下缘与玻璃板的表面蜜合使胶液

不致漏出，待硬化后即可将圆柱取出或改用漏斗斜壁形的模具更容易脱

模。

3.2.2用胶粉在热压模具以渐增之压力使能满灌通孔并同时进行硬化成

为实体，在各种切片圆体中，以此种最美观。

3.2.3将多个切片以钢梢串起，在于特殊的模具中将多片同时以液胶灌

满，同时可磨多片，称为Nelson-Zimmer法，同时磨九个圆柱，而每个

柱中可封入5.6个切片之多，是一种大量的做法。

3.2.4用购买现成的压克力模具，将样片置入，封胶即可。

3.2.5最简单的做法是将胶体涂在PE纸上，使切片上的各通孔缓缓地刮

过胶面，强迫胶膏挤入孔内，然后倒插入木板槽缝中，集中入烤箱，使

其烤硬，也可改用绿漆填胶。

3.2.6少量切样可用竹签条直接在孔口处填胶，然后直立烤硬，最后两

种因胶体很少，故磨削时间可以节省，但要保持磨面的水平，要靠功夫

及手势了，但真正的好切片是由此种简单的方法做出来的。

3.3磨片（Grinding）

是利用砂纸的切削力将样片磨到孔的正中央，以便观察孔壁断面情况的步骤。为节省时间大量制作，多用快速转盘做快速磨削法，可用有背胶的砂纸贴在盘面 上，也可用边缘匝固定器将砂纸固定，或纸有中心洞套入转轴心上，在水湿及高速转动时；砂纸会平贴在盘面上而可以进行磨削。少量简单的切样只要用手在一般砂纸上平磨即可连转盘也可以省掉，以上所用的砂纸番号以下述为宜。

3.3.1 220号粗磨到孔壁断层的两条并行线将要出现为止，注意要喷水

或他种液体以减热。

3.3.2改用400号再磨到孔中央的指示线出现。

3.3.3 改用600号以上细沙纸轻磨几下，以改正不平行的斜磨即可。

3.4 抛光（Polish）

要看到切片的真相，必须要做仔细的抛光，消除砂纸的刮痕。大量时，转盘式毛毯加氧化铝悬浮液当作助剂，做转微接触式的抛光，注意在抛光时要时常改变切样方向，使有更均匀的效果，直到沙痕完全消失为止。少量切样可改用一般布头，及擦铜油膏即可进行，也要时常改变抛动方向，前后左右以及圆周式运动，手艺功夫做的好时，效果要比高速转盘抛光要更为清晰，更能保存真相，但较费时。抛光的压力要轻，往复次数要多，效果更好，而且油性抛光所得铜面的真相要比水性抛光更好。

3.5 微蚀(microetch)

将抛光面用水或稀酒精洗净及吹干后，即可进行微蚀，以找出金属的各层面，以及结晶状况，此种微蚀看似简单，但要看到清楚细腻的真像，却很不容易，不是每次一定成功的。不行时只有在轻抛数次，重做微蚀，以找出真像。微蚀液配方如下：

“10cc氨水+10cc纯水+2~3滴的双氧水“

混合均匀后，即可用棉花棒沾液，在切片表面轻擦约2秒钟，注意铜面处发出气泡的现象，2~3秒后立即将蚀液冲掉，并立即用卫生纸擦干，勿使铜面继续氧化，否则100X显微下会出现棕黑色及粗糙不堪的铜面，良好的微蚀将呈现鲜红铜色，且结晶及分界清楚。

注意上述微蚀液至多只能维持一个小时，棉花棒用1—2次后也要换掉，以免污染切面上铜面的结晶。读者需多做摸索，自可找出其中原因。

早期用“铬酸（Cr03）加入少量硫酸及食盐的方法“已经落伍，而且会使锡铅层发黑，不宜再用，氨水法则锡铅面仍呈现洁白，其中常见之黑点分布那是铅量较多区现象。

要做研究判断的切片必须要做仔细的抛光及微蚀的工作，否则只有白费功夫而已，一般出货性大量的切片，只好集体抛光，检查前再做微蚀，如此至少也可看到真像8.9分。

3.6照像

原抛光片若为100分时，则由显微镜下看到的倒立影像，按显微镜的性能只可以看到85%~95%的程度，而用拍立得照下来时，最好也只有80%~90%,经拍立得像片再翻照成幻灯片时，当然更要打折75%~85%了，但为求记录及沟通起见，照像是最好的方法了，此种像片价格很贵，一定要有画面才能去面影，否则实在毫无意义。照像最难处在焦距的对准，此点困难很多。