微切片制作（十三）
1.13 孔壁怎粗糙
这是业界非常流行的一种说法，笔者时常被问到国际规范对孔壁粗糙是如何检验及允收的。甚至有很多人以话传话，认为规范中允收的上限是1mil，事实上这全是子虚乌有的传说。著名的各国际规范中均从未提到过Hole Roughness一词，只有孔铜破洞（Voids)或孔铜厚度不足等。当然某些供需双方所自行订定的规范则不在此限，且其优先程度也高过国际规范。
"孔壁粗糙"当然是来自钻孔的不良，其中又以钻针情况不佳为主因。说的更仔细一点，那就是针尖上两个第一面（First Facet）的切削前缘（Cutting Lips)出现崩破（Chipping)，无法顺利切削玻璃束所致。或针尖外侧两刃角（Corner)崩损磨圆，失去原来直角修整孔壁的功能。于是在破烂刀具的又劈又撞情形下，经常会把迎面而来的纵向玻织束撞成破裂陷落的坑洞，不过横向撞折断者则尚可维持平坦。下附各图中读者可清楚的看到其孔壁放大的细部情形。
图1 迎面而来纵向纱束被劈散成坑的详情（注意：此切片在采样切板时，剪裁落点太靠近孔体，以致造成内层孔环铜箔被严重拉扯弯曲变形的画面，此样已完成PTH与一次铜，故起伏落差情形更为夸张明显）。
图2 此为六层板之全层通孔，各铜箔内环已明显出现钉头（Nail Heading),并有玻织束被挖破的画面，但这种孔壁钻破与钉头之间似乎并无必然的关系。注意：切片制作时的灌胶一定要小心，不但一定要填满而且烘烤硬化时也不可太急，以防胶内产生空洞。如此不但画面不美且还会影响到孔铜厚度的观察与细部真相。
图3 孔壁上虽已出现一个挖破之凹陷，不过铜箔内环并无明显的钉头。
图4 过度钉头几乎一定会出现较大的挖破，出自钻孔的纵向玻璃纱束之挖破，除与钻针尖部的"刃角"损耗有密切关系外，也与钻针的偏转（Run Out)或摇摆（Wobble)有关。此图可清楚见到钉头已远超过允收规格（钉头宽度不可超过铜箔厚度的1.5倍）。
图5 有时钻孔的机械挖破（Gouging)与过度除胶渣（De-smear)的化学蚀溶之间，虽很不容易分辨，其二者从
不清楚的切片上确是很难厘清的，此处左图500X看见的粗糙很显然是出自过度除胶。右图则是轻微的撞破。
图6 微切片检查必须仔细制做，只有在最清楚效果之下才能做出最正确的判断。一般孔壁粗糙、壁面高低不平，一定会怪罪到钻孔不良，认为是钻针破损所造成的。然而笔者有一张已珍藏了十五年的切片图，看似钻孔粗糙，实际上不仔细端详还真的被冤了大枉呢。请看本画面三束"立式"纵向玻织纱束中间的黑洞，这很明显的说明了是由于纱束中原本就有破洞，然后才被钻尖的切削前缘（Cutting Lips)所顺势剖开的，根本不是钻针不利所挖破的。
请特别注意，画面右边的黑洞及中央的断层，由于落差太大连化学铜与一次铜都镀不上，可见粗糙之严重性。这种由于玻织布中断纱太多而不良的基材板，进而又造成孔壁的粗糙，当然不能怪罪钻孔。但在向基板商索赔之际，没有如山的钻证又如何能开得了口？
图7 正如前图1所说明的，不够锐利的钻针多半会撞断"某一"画面上"立式"纵向的玻织纱束，由此处三个清楚的切片更可进一步证明。
图8 事实上这种钻孔不良孔壁粗糙（严格说应是"挖破"才对）的真相，要纵切孔的半个孔壁上才更能看清全貌。为了减少这种老问题，PCB正厂对钻针与钻孔的管理原则是：一，"0.062"厚的板子一般叠三片高；二，全新钻针经1500击（Hits)后重磨；三，后续每1500H重磨一次，共两次，连新针共重磨三次即报废。至于代工厂或全程外包的板子就很难说了。
图9 左上亦为珍藏十八年以上的八层板精采图片，此图不但可看出"直立"的纱束被挖破，而且还可看出在高温漂锡下（2880C，10秒），部份原本与各内层铜环处在同一平面的树脂已出现了"树脂缩陷"（Resin Receission)，而且共出现了六个地方。可见当年环氧树脂之Tg不高（115-1200C）才有此种现象，目前Tg已进步到1300C 想要再发现已经不容易了。中图为钻孔粗糙镀过一铜的孔壁。右图则只有化学铜层，但仍可看见明显的粗糙。
微切片制作（十四）
1.14 互连后分离
多层板各内层孔环与后来之铜孔壁完成互连后，大功即告成一半，但此等介面"互连"处（Interconnecting)还要耐得住后续各种高温考验而不分离才能算数。通常模拟方法即"2880C十秒钟之漂锡"，特称为热应力试验或漂锡试验（Thermo-Stress Test or Solder Floating Test).经此严苛试验而不出现Separation者才能允收。美式规范（如IPC-6012或MIL-P-5511OE）都只要求一次漂锡，但部分日商客户却要连做五次才行，想要过关必须丝毫不能马虎才不致功亏一篑。
按IPC-6012表4-3的规定，通孔热应力漂锡后待检查的项目共有11项，此种"后分离"系属3.6.2.1节"镀层完整性"所管辖，其中明文规定"各内环与孔壁之互连处不可分离"，且在表3-7中对Class2板类之镀层也规定"不可分离"。不过即使发现"后分离"也不表示通孔性不良，只是制程不够可靠而已。
产生后分离的原因主要是内层孔环之侧面，在化学铜或直接电镀之前，就可能存在氧化物或钝化物皮膜，使得二者附著力不够牢靠所致。是故镀前活化处理一定不可疏忽，其可靠度（Reliability)才会让人放心。以下即选附一些"后分离"的故障画面，以供读者参考。（注意：此处后分离只谈环壁之间的拉开，未涉及其他）。
图1 左为500X经漂锡后之"互连"分离，右为1000X见到的漂锡后分离，两者均为化学铜制程，故因粉红圈而引起的楔形缺口，都由于化学铜良好的导电度而得使铜层镀入填满。右为并可清楚看到铜壁自铜环上，强
力拉开所留下的虚沟与楔形缺口的"铜钉"。
图2 左200X通孔漂锡后之直立切片，可见到铜壁自铜环上强力拉开尚未全离之画面。而该小区域仍未全离者，即镀铜深入楔形缺口所形的"钉子"，更印证前图1000X所呈现"藉断丝连"的铜钉。右500X虽然微蚀不够彻底，但仍可看出"丝连"的铜钉效果。
图3 此二500X切片画面均为明显的"后分离"现象，左图铜壁被热应力强力拉离后的鸿沟清楚可见。右图铜孔壁被强力撕开后，双方"丝丝入扣"雷同地形的对应关系，清晰在目不容置疑。
图4 上左100X图中可见到镀铜孔壁与铜箔孔环之间的拉离，完全是出自两次电镀铜本身的内应力，超过对铜箔孔环侧缘之附著力所致，由于尚未进行漂锡，故与热应力无关。上右200X之正片法镀厚铜孔壁，也由于本身内应力超过对铜环的附著力，而逐步拉离的情形（两图观察前均出现微蚀过度）。
图5 上左500X图示热应力后其铜壁与孔环之间并未完全拉开，而局部拉开所隆起的部分还造成整体铜壁的轻微突出，此罕见之异常现象非常珍贵。上右为100X漂锡孔在强大热应力的拉扯下，使一铜与二铜之间发生轻微的分离。IPC-6012在表3-7中指出Class 2与Class 3板类，不能允收此种分离。
图6 上左1000X画面之漂锡孔，转角处之一次镀铜已被拉断，但二次铜则完好如初，也属一种"部分后分离"。上右200X之漂锡孔，其环与壁互连处似乎已发生后分离，但从背光仔细观察时似乎又未全离。前图5则恰好切到这种现象。好奇之下在相同样板上又进行水平切片，以找出更多局部分离的证据。
图7 从许多水平切孔中找到一个样孔可证明上述说法，上左50X"孔环十字桥"（Thernal Pad)之全景，该PTH 是以十字桥与外面大铜面相通，四块无铜的基材区即为预防过度膨胀的"伸缩缝"。此样左上方
图8 孔铜制程后分离的例子很多，有的提早到镀完铜或半镀即呈现"微分"，再续镀之下即成了真正的"分离"（开始不久即分离者会形成揩镀）。上左图为100X,右图为200X之精采水平切片，可看到孔壁自孔环上出现
图9 左200X为漂锡试验后"互连分离"之另一实例，不但环壁之间产生沟分，而且连内环黑化皮膜处与铜孔壁上亦均出现"树脂缩陷"，热应力之大可见一斑。右为1000X之环壁分离，其间的虚空不容掩饰，但也并不表示全壁整环已空，也不表示电性断路，只是逮到时就不免挂上问号而已
微切片制作（十五）
1.15 孔铜今昔
孔铜壁是经正统PTH与化学铜，或各种直接电镀（Direct Plating；其各种商业有碳膜法之Black Hole、纯钯
法之Neopact、硫化铜法之Crimson，或导电高分子法之DMS-E等）等两大途径，使原本不导电的孔壁完成金属化（Metallization)导通后，继续再以电镀铜增厚孔壁到连规范的要求。目前最新国际规范，1996.7之IPC-6012在其表3-2中对Class 2个人电脑板之孔铜厚度要求，最起码要0.8mil或20μm以上。使得几十年来全球业界所公认"孔铜1mil"的标竿也应声倒地。
IPC之电路板允收规范IPC-6012，是集全美PCB众多精英经长时间讨论所敲定的结论，孔铜厚度底限之所以能降低不外有以下几点理由：
电路板组装（PCBA）之零件绝大部份已改成SMT，通孔多半只用于导电而不再插焊，特称为导通孔。
导通孔Via Hole的纵横比愈来愈高，致使深孔中央的镀铜层很难到达1mil。
盲孔孔底尤其是孔底周围的孔壁不易镀厚；牛角尖式的深盲孔（1：1以上者）其困难度尤烈。
数位讯号之时钟频率愈来愈快（1998 Q4的PC，其CPU内频已高达350MHz，板面外频也增到120MHz）。因而工作电压已降至2.5V，电流当然也跟著变小，孔铜自可顺势减薄。
不过由于客户所知有限，步调不一，PCB本身也欠缺教育，使得上述国际规范孔铜降厚的美意，两年多来反应并不热烈，实地采行者也为数不多。
图1 线路电镀负片法之孔铜是由化学铜、一铜与二铜所共组成。上三200X图分别为化学铜、一铜与二铜之
不同画面。由于化铜层太薄（20-30μin),故无法计厚。
图2 正片法全板电镀铜，系在PTH孔壁金属化之后（如化学铜或其他各种直接电镀法），即全板镀铜直到完成孔壁铜厚之要求，随即以干膜进行盖孔式（Tenting）的影像转移，再直接蚀刻如同内层的做法一般，其流程较短并且无铅的好处。左200X为化学后正片法之喷锡板，右为200X之黑孔法多层板，均只有一层孔铜。
图3 左200X正片法之喷锡板，可清楚看到孔铜只有一层。右200X负片法漂锡之板样也可分辨出孔铜有两层。一般而言，正片法流程短且无需镀锡铅剥锡的麻烦与后患，对环保殷切要求极有帮助，但制程管制要更小心才不致被蚀刻液乘虚而入造成断孔与破环。日本业者的细线板多采正片法。
微切片制作（十六）
1.16 断角之痛
完工的电路板须做热应力漂锡试验（2880C，十秒钟），以模拟板子在后续的多种高温作业。一般FR-4板材的Tg只在125-1300C左右，经历此种高温大热量的冲击下，势必出现X、Y与Z等三方向的剧烈膨胀，其中Z膨胀对通孔镀铜孔壁影响最大，对高纵横比（Aspect Ratio）的深孔尤其容易发生"断角"（Corner Crack)的故障。此缺点之名气极大，只要稍具PCB知识者莫不略知一二，主要是多年来上下游业者对此著墨极多，早已成为品检必做的项目。
断角的原因当然是电镀铜层的高温延伸率(High Temp.Zlongation)低于Z膨胀的实际状态，而在应力集中的外环转角处发生断裂。通孔漂锡后的直立切片，凡出现断角者几乎一定被逮到，很少有漏网之鱼，甚至连条件较松的焊接动作（2600C，三秒钟）也会发生断角。IPC-6012图3-3中，将孔壁镀铜层的断裂分成六种，事实上常见者也只有B或C类之断角而已。
漂锡或波焊的板子，与高温直接接触的板面特称为"Solder Side焊锡面"，此面（或孔口）受到的热量比距离热源稍远的零件面Componeat Side还要来得更猛。因而Z膨胀造成外环翘起的角度，自然比零件面外环翘起角度来的更大，拉断胀断的机会也就更多了。避免断角途径有二：
一、增加板材树脂的Tg，减少板厚方向Z膨胀的程度，但此点并不容易做到，将另辟专文仔细说明之。
二、增强镀铜层的高温（1880C）延伸率至少保持在2％以上，可对镀铜槽液进行活性碳处理，减少镀铜层的有机污染，或更换品牌更好的光泽剂。
漂锡断角是一种制程警讯，可提醒业者对问题与故障及早采取行动，以避免组装完工后再出现断角断壁，
以致电讯不通大灾大难的后患来到。
图1 通孔的波焊过程中，其焊锡面之孔环外缘呈V字型翘起的程度，一定大于零件面的V字型，且由于板材传热不良，使得零件面热量较少容易冷却，故锡柱外表稍呈凹陷状。而焊锡面则热量多冷得慢，故外表面呈现下垂状圆滑的隆起突出。此等现象可从上列右插脚大孔50X的全貌看得一清二楚，没啥好辩。因而故意将断角处朝下安排才算正确表达。但热量更大的漂锡试验，其上端却常出现圆弧状，而自锡池拉起的焊面反而呈不规则状（如上左二图），上左二图为漂锡孔，上右图为波焊孔
图2 此上左400X与右200X之两断角图，均为笔者二十年前所做，读者可清楚见到一次焦磷酸铜，其片状结晶与二次铜之非固定形状结晶相差颇大。下右图一次焦磷酸铜已被拉断，而二次硫酸铜仍未拉裂之强烈对比亦清晰可见，系属IPC的"A破裂"。但下左图三处分裂则目前尚无术语说明之。
图3 刻意将断角处以1000X之明视与暗视放大详细观察，似乎可隐约体会到其等外环被Z膨胀努力垂直掀起，斜向活生生的拗断的动作过程（此图又刻意将断角朝上摆正，以想像掀起的模拟动作）。注意：铜箔被钝角之钻针切削时，其摩擦之大量生热竟使得电镀铜箔的柱状结晶（Columner Structure)也被强热所影响而出现再结晶（Recrystallization)的结构攻击真相，也历历在目。
这种断角透露出两种意义，其一是树脂Tg不足，以致产生太大的Z膨胀；其二是电镀铜层的物性不良，尤其是"延伸率"太低，须从添加剂的管理上改善，方能彻底解决问题。
图4 此处两个200X的通孔直立切片上，可见到左图孔环上的电镀铜层，从铜箔表面竟被活生生的拉起，表示Z方向的热应力已远超过"厚化铜"对铜箔表的附著力，此种厚化铜附著力不足的案例很多，将另辟专文介绍之。右图只镀过一次铜就去漂锡，转角竟出现两处断裂，造成全壁整孔的拉脱变长的情
图5 上列两200X图，左图出现一铜断而二铜全断，但孔壁已被弹开的情形。右图也出现断角及弹开的双重故障。
微切片制作（十七）
1.17 外环浮起
IPC-6012在3.6.2.9节针对完工板"外环浮离"所定的允收规格是："允许外缘局部浮离，但须符合3.3.4之目检及格标准"。也就是说喷锡或熔锡后的外环"不许浮离"，但经过热应力漂锡试验者，则不在此限。
通孔（尤以小孔径高纵横比者为甚）经过漂锡、波焊（Wave Soldering)时，直接与高热"液锡"接触之焊锡面（Solder Side)，会立即接受到大"批"的热量，产生X、Y、Z三方面的剧烈膨胀。加上板材传热不良，FR-4环氧树脂Tg不高，因而造成原本"外孔环"与"孔壁"的垂直关系，在猛拉骤扯又未能完全复原之下，竟然将角度拉大成了V字型的场面。而且焊锡面的V型与距火坑稍远零件面的V型相比较时，焊锡面的V型要胀的更大更猛，板材与通孔的许多正常结构也都一一为之走样变形而故障频频，"外环浮离"只是其中之一而已。事实上自从零件大部分都以SMT组装在板面上后，通孔的主要角色只剩下"导通"而已，于是就不断被逼得瘦身减肥，而出现了所谓的小孔、深孔等，为避免此等众多小号的"孔口"遭到波焊的入内攻击，均纷纷要求填塞绿漆，为PCB业者又带来了更棘手的难题。
由塞绿漆的趋势看来，孔内根本进不了锡，也无所谓的还有什么Zone A的说法了。本手册中各种漂锡后失败故障的种种情况，事实上在下游组装的量产板中是很难遇到的，然而客户对品质的要求与对"可靠度"的期望是永无止境的。下列各种遭受酷形后经不起考验而呈现出的惨状，经笔者尽量收集可以说是一应俱全，特以非常清楚的画面提供读者参考。
图1 左50X者为显示漂锡时通孔的上下位置与形象，通常上端孔口温度稍低且会先冷，故剖面呈现稍为下凹，而下端孔口不但温度高热量大而且固化的时间也较晚，因而出现凸弧形下垂。此种标准锡柱剖面之认知，对各种故障情况的判断甚有帮助。中图及右图均为多层板焊锡面孔口之200X画面，已出现严重的孔环浮离，连基材也被拉开的凄惨真相。
图2 上左100X漂锡孔口的孔环不但驾空浮离，并出现严重长串的铜壁"弹开"。右200X漂锡孔口出现外环浮离，使得转角处一铜与铜箔之间发生分裂（Crack A与Crack B)，且内层也发生裂环（另辟专文介绍此一故障）。
图3 左400X焊锡面孔口浮离处可见到一铜被拉裂，右400X可见到外环一铜断裂，二铜尚好，且一铜与外环铜箔侧面也被拉开等情景，内环上还看到很标准的"树脂缩陷"。
图4 上左100X之漂锡孔口，可看到两次镀铜层均自铜箔环面上活生生被硬拉扯开。上右100X之六层板老照片中，甚至看到L4与L5间的三张胶片被拉扯而形成的大裂口。注意此老式六层板的组合方式很妙，是用三张薄基板及胶片所压合而成，该三张Thin Core分别是.010，0.5/2.0；。010 0.5/0.5；.010 2.0/0.5；而外层铜环与孔铜竟镀到1.5mil以上。因当年军规规定六层板的L2与L5两接地层必须2 oz铜箔才行。
图5 左100X之十层老式军用板，系采聚亚醯胺（Polyimide)树脂胶片所压制，由于Tg高达2600C，故虽经热应力漂锡的考验，其孔口转角路不但未出现断裂，且外环之V型翘起也很小，可见树脂Tg的重要性了。此十多年前的多层板，其品质之优良即使放诸今日也堪称完美。
微切片制作（十八）
1.18 内环裂伤
IPC-6012将多层板漂锡试验所发生的内环破裂或微裂称为Type Crack,对于Class 2电脑板类是不能允收的。此等"内环"之破裂大多发生在漂锡那一面的次内层。发生的原因是由于该内层铜箔（Grade 1 电镀铜箔）耐不住高温热应力的拉扯，只要改用Grade 3之HTE(High Temp.Elongation)Foil即可摆平，也就是改采"高温延伸率（1800C，2％以上）及格的铜箔就能过关。
此种毛病严格说来也是十年以上的老问题了，对高纵横的深孔比较容易发生。当年出现故障与解决问题都被认为是一件很了不起的事，就目前的科技知识水准来看，实在也不值得夸耀，只不过是Grade 3的HTE铜箔价格较贵，不是现时降价连连的主机板与周边卡板所能负担得起的。
在数位讯号传输速度愈来愈快之下，任何讯号线（指导线、孔环、孔壁等各种导体）上的瑕疵，都会影响到"讯号"（Signal)的特性阻抗Zo。因而要求也愈来愈不轻松。不过正常出货的喷锡板很少会发生"裂环"的，
只有刻意做的"热应力"漂锡试验才会发生此种故障。以下即为笔者收集的各种切片的照相。
图1 左为军用八层板200X之通孔漂锡切片，可清楚看到朝下的焊锡面出现甚大的V字变形，以及与锡面接触的第二层内环发生微裂。右为500X之特写镜头，其微裂尚未裂透的画面也清晰可辩。注意二十年前多层板很少，军用板尤其是凤毛麟角，价格自然高高在上，1ft2大小的八层板每片售价高达新台币两万余元者也很稀松平常。因而其通孔镀铜厚度竟在3mil以上，真是匪夷所思，有图为证之下应不致被认为是胡吹乱盖才对。其实当时所谓High End的板子，其难度连目前笔记型电脑板的十分之一都不到。
图2 左为300X的裂环画面，右亦为300X轻微内环破裂情形。
金相切片试验操作指导书 （ISO45001-2018/ISO9001-2015）1.0试验目的 1.1检查孔内镀层厚度及镀层的均匀度； 1.2检查孔内壁的粗糙度及钻孔的质量； 1.3检查多层板内层有无铜环。 2.0试验器材 2.1冲床2.2正置式金相切片显微测试仪2.3研磨机 2.4180W/800W/1500W/2000W研磨砂纸2.5氨水 2.630%双氧水2.7水晶胶（包括固化剂和催化剂） 2.8永久性塑料胶模2.910ml量杯2.10胶头滴管 3.0试验步骤 目镜 物镜 左右旋钮 开关 上下旋钮
3.1切片的制作 3.1.1将待测板放置在冲床上调整好位置，冲出一定尺寸的含有待测孔的试样； 3.1.2将样品用双面胶粘在永久性胶膜底面（离孔近的一面粘在底面） 3.1.3用纸杯装胶膜可以容纳的水晶胶，添加固化剂搅拌均匀后再添加催化剂。添加固化剂和催化剂与水晶胶的比例是1/40，调好后加入待测的切片胶膜中； 3.1.4静置约20分钟后水晶胶凝固为透明固体，待其完全冷却后从胶膜中拿出，用180CW研磨砂纸研磨，将两面研磨平整后用400CW研磨砂纸将切片待测孔磨出孔口并无限接近孔中心位置后换1500CW/2000CW砂纸将粗糙的研磨面研磨平整、光滑后，在抛光布上放适量抛光粉加水搅拌成黏糊状后，仔细将切片两面抛光； 3.2显微测试仪的使用 3.2.1测试——把连接电脑和测试仪的线插好，打开开关，选择适当的倍率。打开电脑上的测试软件，调整测试仪上的上、下、左、右旋钮直到能在电脑测试程序中清晰地看到切片测试孔的铜箔。点击“测量操作”，选择与显微测试仪物镜一致的倍率，点击“点到点”或“直线”图标进行测量。若要重新测量，可点击“重置”图标来删除。 3.2.2校正——把校正用的标尺放在测试仪台上，调整测试仪至最清晰。点击“倍率校正”，将鼠标移至标尺上一刻度线的一端点击左键，拖动鼠标到该刻度线的另一端单击左键，生成与刻度线对齐的重合线，移动鼠标到另一刻度线的一段与刻度线对齐重合，单击左键。弹出数值输入窗口，输入测量单位数，每小格是0.01mm即0.1个单位。再选择对应的倍率对应的倍率物镜，确定即可。校正后要测量一次，保证偏差在±0.003之间，若超出应重新校正。
金相切片制作过程 金相切片的制作过程，通过采用大量图片和举例的方式，论述了金相切片技术在印制板生产中的应用，特别是在解决生产中出现质量问题方面的应用。 印制电路板是电子元器件不可缺少的一部分，广泛应用于电子行业，其质量可靠与否必须通过一定的检测技术来判定。印制板制造工艺复杂，若其中某一环节出现质量问题，将导致印制板报废。那么检验印制板须分过程中检验和成品检验。我们常用的检验手段有用放大镜目检，背光检验等。作为检验手段之一的金相切片技术，因其投资小，应用范围广，而被印制板生产厂家采用。金相切片是一种破坏性测试，可测试印制板的多项性能。例如：树脂沾污，镀层裂缝，孔壁分层，焊料涂层情况，层间厚度，镀层厚度，孔内镀层厚度，侧蚀，内层环宽，层间重合度，镀层质量，孔壁粗糙度等。总之，如同医生用x 光给病人看病一样，它可以观察印制板表层和断面微细结构的缺陷和状况。本人在工作中对其有一定了解。现分几方面简述如下： 1. 金相切片(Microsectioning)的制作过程 金相切片制作工艺流程如下： 抽取待检生产板→ 取样→ 精密切割到符合模具大小→ 镶嵌→ 粗磨→ 细磨→ 抛光→ 微蚀→ 观测 1）生产线上抽取需做金相切片的生产板。 2）用剪床切取试样中心和边缘需做金相切片的部分。 3）使用精密切割机，切割试样到符合装模尺寸大小，注意保持切割面与待观测面平行或垂直。 4）取一金相切片专用模具，将试样直立于模内，让待检部位朝上。取一纸杯将冷埋树脂（固态）与固化剂（液态）按1.4:1 体积比混合，搅拌均匀，倒入模具内，直到样品完全浸没，将模具静置 10-20 分钟，待树脂完全固化。 5）待固化完全后，先用较粗的金相砂纸将样品磨至接近待检部位，再按金相专用砂纸目数由小到大的顺序进行粗磨和细磨。注意要磨到截面圆心的孔中央，且截面上两条孔壁平行，不出现喇叭孔(如图1)，样品表面无明显划痕为止。
金相切片作业指导书 （ISO9001-2015） 1.0目的 规范金相切片的制作过程，以及制作过程中，各种设备、备件、工具的使用方法。确保金相切片的正常制作和作业安全。 2.0范围 实验室工作人员和其他需要进行金相切片的人员。 3.0职责 品质工程师负责监督设备的使用和日常维护，制定本文件，并培训实验室操作人员。 实验室人员按照本文件要求进行操作。 4.0所需设备和辅助材料 4.1快干型镶嵌胶 4.2固定夹具 4.3加力型剪刀 4.4硅胶模具 4.5搅拌杯、搅拌棒 4.6抛磨机 4.7600目水砂皮、1000目水砂皮、1500目水砂皮、2500目水砂皮 4.8抛光片 4.93um、1um、0.25um抛光剂 4.10抛光冷却液
5.0制作流程 预切→灌胶→研磨→抛光→微蚀→显微镜观察、测量和拍照 6.0操作方法 6.1预切 6.1.1剪下需要做切片的样品，确保需要检测的位置，没有变形、损伤等问题。 6.1.2在抛磨机上安装600目水砂皮，对样品进行预磨，磨除剪下样品时损伤的区域，将切面磨至接近需要检测的区域。 6.2灌胶 6.2.1将样品待检测的一面向下，使用固定放稳。 6.2.2把固定好的样品放入硅胶模具中。 6.2.3按照固液体积比例为1:1.1-1.4，混合搅拌镶嵌胶的两种组份。 6.2.4把搅拌好的镶嵌胶缓缓倒入硅胶模具，使液体完全覆盖切片部分。 6.2.5静置10-20分钟，待灌胶完全冷却后，剥出切片。 6.3研磨 6.3.1使用600目水砂皮，对切片正反面进行预磨，使两面平整，并修平切片边缘。 6.3.2使用1000目水砂皮，将切片磨至待检测的断面处；旋转90度消除磨痕。 6.3.3使用1500目水砂皮，消除800目水砂皮造成的损伤层；旋转90度，消除磨痕。 6.3.4使用2500目水砂皮，消除1500目水砂皮造成的损伤层；旋转90度，消除磨痕。 6.4抛光
金相切片制作指引 1. 切片适用范围 1.1适用于对流程中层压、钻孔、沉铜、电镀、塞孔等电路板内在特性的品质分析； 1.2适用于印制线路板的半成品及成品的内在品质验证和评价； 1.3适用于失效产品或其他试验后的印制线路板品质状况的鉴定、分析和评价。 2. 器具和物料 仪器：单轴铣床、微切片模具、切片研磨机、金相显微镜。 物料：各类砂纸（80#，180#，600#，800#，1200#，2500#，3000#，5000#等），水晶胶，抛光粉（0.05um级Al2O3），微蚀液，移液管，吸水纸（或卫生纸）。 3. 切片分类 3.1垂直切片：垂直切片最常使用，是指剖切片与PCB平面垂直的切片，主要用于检测孔壁、镀层、介质等质量状况，也可用于验证钻孔孔径、层间偏位、塞孔等质量状况。 3.2水平切片：水平切片是指剖切片与PCB平面平行的切片，通常用于孔位精度，内层短路等质量及原因调查用。 4. 切片制作 4.1 制作流程：问题分析需求→取板→ERP查询→取样→灌胶→研磨→抛光→微蚀→分析→切片封口→装袋标识。 4.2流程要点： （1）取样：取样时，切割位置距离微切孔的距离不得少于2.5mm；样片中需剖切检测的孔数不得少于3个。（2）灌胶：倒适量水晶胶后，滴入2～3滴催化剂，搅拌均匀，待气泡散尽，再滴入2～3滴固化剂，搅拌均匀。灌胶时，必须从一边慢慢注入，保证微孔内胶液充分填充。 （3）研磨：先用80#和180#的砂纸研磨至孔壁；然后用600#砂纸磨至离孔中心的1/3-1/2之间、通孔的两行平行孔壁出现为止；再依次使用800#、1200#，2500#，5000#的细砂纸分别研磨1～2分钟；研磨时，应不断旋转切片90°研磨，约2～3次为宜。 （4）抛光：抛光切片以在显微镜下观察砂纸磨痕完全消失为合格。 （5）微蚀：在抛光好的剖切面上滴一滴微蚀液，约2～3s后立即用吸水性强吸水纸擦拭干净即可（微蚀时间不可过长，避免微蚀过度铜面氧化）；微蚀后应能使各层次清晰辨别。
金相切片的制作过程 1.0材料与设备 设备： 1.1二速研磨/抛光机 1.2.显微镜 材料： 1.1冷埋树脂粉； 1.2冷埋树脂固化剂（可用水晶树脂胶系列代替）； 1.3透明切片模； 1.4 研磨砂纸（P180#、P600# P1000# P1500# P2000# P2500# P3000#）; 1.5金相切片微蚀液； 1.6抛光布； 1.7强力胶泥 1.8抛光粉； 辅料： 1.1 10%的硫酸除氧化； 1.2酒精清洗残留胶渍； 1.3两个量具（用于装树脂粉末和固化剂）； 1.4搅拌条； 1.5吸水棉。
2.0程序： 2.1.1从生产板中剪切需检测样品。依附图Fig 1所示在相应的区域切取样品标本。 2.1.2对于检孔的板而言，为防止被检查区域被损坏，样品剪切应保证离孔边缘最少1mm注意剪切测试时不能穿过孔，否则会因为会损坏孔边缘和外观，导致在孔壁有空洞或分层。 2.2装备与镶埋样品标本： 2.2.1塑钢透明切片模的准备： 221.1用胶纸封住塑钢透明切片模的两端，然后在中间装上少许强力胶泥用于固定样品； 2.2.1.2用镊子夹住被剪切的样品，标准样品被剪切的边缘离孔边缘保留 1 mm剪切的边缘朝上平放置于塑钢透明切片模中间。 2.2.2铸造样品的过程： 2.2.2.1先后倒入合适体积比的冷埋树脂粉和冷埋树脂固化剂于量杯中（如果用树脂胶系列，则先后倒入合适体积比的树脂胶、促化剂和树脂固化剂）； 2.2.2.2用搅拌条轻轻搅拌，确保树脂粉与固化剂充分混合至到树脂粉末完全溶解。树脂系列原料混合调配体积比是确保样品成型的关键。 2.2.2.3慢慢将混合树脂倒入切片模具中，倒树脂时必须从样品的一侧往下 倒，以确保树脂穿流过孔，从而清除孔内的空气，避免树脂在后续的固化过程中产生气泡。不要直接从样品上面直接倒入混合树脂，否则将很容易导致空气滞留在树脂模型中，从而导致后续的操作误差影响到实验数据的真实性。 2.2.2.4混合树脂变硬前，在不得以的情况下，可以用搅拌条去除切片模具内的气泡。 2.2.2.5混合树脂完全固化在5-15分钟。 2.2.2.6模型完全固化后，我们需要对固化模进行以下质量检查。 *样品与混合树脂之间不能有间隙。 *混合树脂填实好镀通孔。
微切片制作（十三） 1.13 孔壁怎粗糙 这是业界非常流行的一种说法，笔者时常被问到国际规范对孔壁粗糙是如何检验及允收的。甚至有很多人以话传话，认为规范中允收的上限是1mil，事实上这全是子虚乌有的传说。著名的各国际规范中均从未提到过Hole Roughness一词，只有孔铜破洞（Voids)或孔铜厚度不足等。当然某些供需双方所自行订定的规范则不在此限，且其优先程度也高过国际规范。 "孔壁粗糙"当然是来自钻孔的不良，其中又以钻针情况不佳为主因。说的更仔细一点，那就是针尖上两个第一面（First Facet）的切削前缘（Cutting Lips)出现崩破（Chipping)，无法顺利切削玻璃束所致。或针尖外侧两刃角（Corner)崩损磨圆，失去原来直角修整孔壁的功能。于是在破烂刀具的又劈又撞情形下，经常会把迎面而来的纵向玻织束撞成破裂陷落的坑洞，不过横向撞折断者则尚可维持平坦。下附各图中读者可清楚的看到其孔壁放大的细部情形。 图1 迎面而来纵向纱束被劈散成坑的详情（注意：此切片在采样切板时，剪裁落点太靠近孔体，以致造成内层孔环铜箔被严重拉扯弯曲变形的画面，此样已完成PTH与一次铜，故起伏落差情形更为夸张明显）。
图2 此为六层板之全层通孔，各铜箔内环已明显出现钉头（Nail Heading),并有玻织束被挖破的画面，但这种孔壁钻破与钉头之间似乎并无必然的关系。注意：切片制作时的灌胶一定要小心，不但一定要填满而且烘烤硬化时也不可太急，以防胶内产生空洞。如此不但画面不美且还会影响到孔铜厚度的观察与细部真相。 图3 孔壁上虽已出现一个挖破之凹陷，不过铜箔内环并无明显的钉头。 图4 过度钉头几乎一定会出现较大的挖破，出自钻孔的纵向玻璃纱束之挖破，除与钻针尖部的"刃角"损耗有密切关系外，也与钻针的偏转（Run Out)或摇摆（Wobble)有关。此图可清楚见到钉头已远超过允收规格（钉头宽度不可超过铜箔厚度的1.5倍）。 图5 有时钻孔的机械挖破（Gouging)与过度除胶渣（De-smear)的化学蚀溶之间，虽很不容易分辨，其二者从
金相切片的制作过程 1.0 材料与设备 设备： 1.1 二速研磨/抛光机 1.2.显微镜 材料： 1.1 冷埋树脂粉; 1.2 冷埋树脂固化剂(可用水晶树脂胶系列代替); 1.3 透明切片模; 1.4 研磨砂纸(P180#、P600#、P1000#、P1500#、P2000#、P2500#、P3000#); 1.5 金相切片微蚀液; 1.6 抛光布; 1.7 强力胶泥 1.8 抛光粉; 辅料： 1.1 10%的硫酸除氧化; 1.2 酒精清洗残留胶渍; 1.3 两个量具(用于装树脂粉末和固化剂); 1.4 搅拌条; 1.5 吸水棉。 2.0 程序： 2.1 准备测试样品标本：
2.1.1从生产板中剪切需检测样品。依附图Fig 1所示在相应的区域切取样品标本。 2.1.2对于检孔的板而言，为防止被检查区域被损坏，样品剪切应保证离孔边缘最少1mm。注意剪切测试时不能穿过孔，否则会因为会损坏孔边缘和外观，导致在孔壁有空洞或分层。 2.2装备与镶埋样品标本： 2.2.1 塑钢透明切片模的准备： 2.2.1.1 用胶纸封住塑钢透明切片模的两端，然后在中间装上少许强力胶泥用于固定样品; 2.2.1.2用镊子夹住被剪切的样品，标准样品被剪切的边缘离孔边缘保留1 mm，剪切的边缘朝上平放置于塑钢透明切片模中间。 2.2.2 铸造样品的过程： 2.2.2.1先后倒入合适体积比的冷埋树脂粉和冷埋树脂固化剂于量杯中(如果用树脂胶系列，则先后倒入合适体积比的树脂胶、促化剂和树脂固化剂); 2.2.2.2用搅拌条轻轻搅拌，确保树脂粉与固化剂充分混合至到树脂粉末完全溶解。树脂系列原料混合调配体积比是确保样品成型的关键。 2.2.2.3慢慢将混合树脂倒入切片模具中，倒树脂时必须从样品的一侧往下倒，以确保树脂穿流过孔，从而清除孔内的空气，避免树脂在后续的固化过程中产生气泡。不要直接从样品上面直接倒入混合树脂，否则将很容易导致空气滞留在树脂模型中，从而导致后续的操作误差影响到实验数据的真实性。 2.2.2.4混合树脂变硬前，在不得以的情况下，可以用搅拌条去除切片模具内的气泡。 2.2.2.5混合树脂完全固化在5-15分钟。 2.2.2.6模型完全固化后，我们需要对固化模进行以下质量检查。 * 样品与混合树脂之间不能有间隙。 * 混合树脂填实好镀通孔。 * 混合树脂中不能有气泡。 2.3研磨带样品标本的切片模：
1.目的 规范金相切片的制作过程，以及制作过程中，各种设备、备件、工具的使用方法。确保金相切片的正常制作和作业安全。 2.范围 实验室工作人员和其他需要进行金相切片的人员。 3.职责 品质工程师负责监督设备的使用和日常维护，制定本文件，并培训实验室操作人员。 ?实验室人员按照本文件要求进行操作。 4.所需设备和辅助材料 4.1快干型镶嵌胶 4.2固定夹具 4.3加力型剪刀 4.4硅胶模具 4.5搅拌杯、搅拌棒 4.6抛磨机 4.7600目水砂皮、1000目水砂皮、1500目水砂皮、2500目水砂皮 4.8抛光片 4.93um、1um、0.25um抛光剂 4.10抛光冷却液 5.制作流程 预切→灌胶→研磨→抛光→微蚀→显微镜观察、测量和拍照 6.操作方法 6.1预切 6.1.1剪下需要做切片的样品，确保需要检测的位置，没有变形、损伤等问题。 6.1.2在抛磨机上安装600目水砂皮，对样品进行预磨，磨除剪下样品时损伤的区域，将 切面磨至接近需要检测的区域。 6.2灌胶 6.2.1将样品待检测的一面向下，使用固定放稳。 6.2.2把固定好的样品放入硅胶模具中。 6.2.3按照固液体积比例为1:1.1-1.4，混合搅拌镶嵌胶的两种组份。 6.2.4把搅拌好的镶嵌胶缓缓倒入硅胶模具，使液体完全覆盖切片部分。 6.2.5静置10-20分钟，待灌胶完全冷却后，剥出切片。 6.3研磨 6.3.1使用600目水砂皮，对切片正反面进行预磨，使两面平整，并修平切片边缘。 6.3.2使用1000目水砂皮，将切片磨至待检测的断面处；旋转90度消除磨痕。 6.3.3使用1500目水砂皮，消除800目水砂皮造成的损伤层；旋转90度，消除磨痕。