电路板之微切片与切孔

电路板之微切片与切孔

1.概述

电路板品质的好坏，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根据，微切片做的好不好，真不真与讨论研判的正确与否大有关系在焉。一般生产线为品质监视(monitoring)或出货时品管为求品质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，若的确想要做好品质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看的微切片，不致造成误判。

2.分类

电路板的解剖式破坏性切片法大体上可分为三类：

(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：4 P37，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，将切半不封胶的通孔置于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的很薄时，则底材将呈透明状，可进行背光法(B ack 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后的仔细抛光，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，使在磨削时不致被拖立延伸而失真，封胶一般多用特殊的尃密商品，以Buhler的各系列的尃用封胶为宜，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状的蓝色橡皮模具内，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。此种特用的橡皮模也是Buhl er 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密合，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灌满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，可同时磨九个圆柱，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，使切样上的各通孔缓缓的刮过胶面，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，故磨削时间能够节省，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，也可用边缘匝状固定器将纱纸固定，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号以上细砂纸轻磨几下，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做助剂，做转微接触式的抛光，注意在抛光时要时常改变切样的方向，使有更均匀的效果，直到砂痕完全消失为止。少量切样可改用一般布头，及擦铜油膏即可进行，也要时常改变抛动的方向，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，效果才更好，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，以找出金属的各自层面，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。不行时只有再轻抛数次，重做微蚀，以找出真像。微蚀液配方如下：

“10 cc氨水 + 10 cc纯水 + 2?3滴双氧水”

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秒后立即用水将蚀液冲掉，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1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，自可找出其中原由。

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。