為了顯示材料的真實(shí)顯微組織，準(zhǔn)確的觀察、辨別、記錄和測量，正確的試樣制備過程是必不可少的。試樣的制備質(zhì)量是決定檢測結(jié)果的關(guān)鍵因素，猶如那句經(jīng)典的計(jì)算機(jī)諺語所說：“如果輸入的是垃圾，那么輸出的也是垃圾?！?/p>

      標(biāo)樂是材料制備和分析領(lǐng)域的ling導(dǎo)者。作為標(biāo)樂金相制樣的dai理商，我們不僅提供齊全的設(shè)備和耗材，更有團(tuán)隊(duì)為您提供需要的應(yīng)用知識、技術(shù)支持和服務(wù)。今天我們?yōu)榇蠹規(guī)淼氖翘沾山鹣嘀苽涞慕?jīng)驗(yàn)分享：

【陶瓷】

       陶瓷材料特別硬和脆，可能含有孔洞，必須用金剛石切割片切割。如果試樣需要熱腐蝕，那么試樣鑲嵌時(shí)就必須考慮樣品還要從樹脂中取出，此時(shí)環(huán)氧樹脂真空填充孔洞可以不考慮。由于陶瓷自身的特點(diǎn)，不需要考慮變形和塑性流變的問題，但制備過程中可能會產(chǎn)生裂紋晶粒破裂的問題。

熱壓氮化硅組織 (不知名的黏結(jié)劑)

(未腐蝕，500X )

       脫落是陶瓷制備的主要問題，因?yàn)橥ǔ衙撀洚?dāng)成孔洞。研磨方法采用金屬黏結(jié)金剛石盤，硬研磨盤或硬拋光布的機(jī)械制備方法。SiC砂紙對陶瓷材料幾乎無效，因?yàn)閮烧邘缀跻粯佑?。因此在所有的制備步驟中，幾乎全部使用金剛石。陶瓷材料制備時(shí)的載荷比較高，經(jīng)常超過手工制備的載荷。本篇文章中列出了兩種常用的陶瓷制備程序。

MasterPolish 2 懸浮液用于陶瓷Z后的制備步驟，獲得的表面光潔度要高于1μm的金剛石拋光。

【陶瓷材料】

方案一：

方案二：

【實(shí)用小貼士】

      使用切割片，在盡可能靠近需要制備、需要檢查的平面處進(jìn)行切割，這樣除了把可能的損傷量降到Z少外，還能為隨后制備提供Z佳的表面。粗磨相當(dāng)慢，應(yīng)盡量想辦法避免組織結(jié)構(gòu)的損傷。

      制備時(shí)候可能需要粗的研磨劑。然而，粗的研磨劑可能導(dǎo)致嚴(yán)重的晶粒脫落，因此在研磨過程中，盡量使用細(xì)的研磨劑以減少晶粒脫落現(xiàn)象。

難熔材料組織：鋁(基體)，氧化鋯(灰色)，硅(白色) (未腐蝕，200x)

Si-SiC 陶瓷 10%草酸電解腐蝕(500X)

（來源：上海西努光學(xué)科技有限公司）

柔性電路板材料

電子產(chǎn)品在我們生活中扮演著重要的角色。我們每天使用的手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、汽車和電腦中都存在柔性電路板。

1898 年，德國柏林的阿爾伯特·漢森（Albert Hanson）在專 利中首次提出柔性電路板的概念，描述了在一張紙上涂上石蠟制作成扁平導(dǎo)體。

雖然蠟紙有足夠的柔韌性，但現(xiàn)在的FPC基本都使用聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材。聚酰亞胺材料具有非易燃性，幾何尺寸穩(wěn)定，具有較高的抗拉強(qiáng)度，并且具有承受焊接溫度的能力，是幾乎所有芯片的首 選材料。

聚酯具有較低的介電常數(shù)，吸收的潮濕很小，但是不耐高溫。聚酯的熔化點(diǎn)為250℃，玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）為80℃，這限制了它們要求在大量端部焊接的應(yīng)用場合使用。在低溫應(yīng)用場合，它們呈現(xiàn)出剛性，但成本較低。它們適合于使用在如電話和其它無需暴露在惡劣環(huán)境中使用的產(chǎn)品上。

柔性電路板類型

基本類型

1、單面FPC

? 當(dāng)今生產(chǎn)中最常見的類型
? 最常用且最適合動態(tài)撓曲應(yīng)用

2、雙面FPC

? 有兩個(gè)導(dǎo)電層
? 可帶或不帶電鍍通孔生產(chǎn)

3、多層FPC

? 多層 FPC
? 具有三層或更多導(dǎo)電層
? 電路層通過電鍍通孔互連

4、剛撓結(jié)合柔性電路板

? 混合結(jié)構(gòu)，是由剛性和撓性基板有選擇地層壓組成
? 以金屬化孔形成導(dǎo)電連接

5、雙通道/背板柔性電路板

?只包含一個(gè)導(dǎo)電層
? 經(jīng)過處理，允許從兩側(cè)接觸導(dǎo)線
? 常用于集成電路封裝

為什么要進(jìn)行金相制備？

因電子樣品尺寸和重量的小型化、輕型化發(fā)展，使其廣泛應(yīng)用在消費(fèi)性民用電器、醫(yī)療器械、汽車電子等行業(yè)。為了滿足這些行業(yè)需求，在電路的設(shè)計(jì)和加工方面也在不斷地改進(jìn)。電子產(chǎn)品的生產(chǎn)改進(jìn)，是一個(gè)多種工序相互協(xié)作的過程。前道工序產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響下道工序的產(chǎn)品生產(chǎn)，甚至直接關(guān)系到最 終產(chǎn)品的質(zhì)量。因而，關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制，對最 終產(chǎn)品的好壞起著至關(guān)重要的作用。作為檢測手段之一的金相切片技術(shù)，在這一領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的巨大作用。電路板橫截面金相制備用于評估壓層系統(tǒng)和鍍層結(jié)構(gòu)質(zhì)量，如：鍍通孔，焊接裂縫、空隙等現(xiàn)象，以確定是否符合性能規(guī)格要求。

在特定情況下，可采用更針對性的方案。如對FPC通孔的中心處進(jìn)行橫截面觀察，或者逐漸減薄樣品并觀察每一層的質(zhì)量。分析過程中收集的信息越多，產(chǎn)品進(jìn)一步改善的可能性就越大。在分析過程中，配備專業(yè)設(shè)備，如標(biāo)樂的IsoMet 1000 精密切割機(jī)和AutoMet 系列半自動研磨拋光機(jī)可極大簡化制備過程，提高制備效率。

制備流程

NO .1

確定電路橫截面的觀察位置。使用鋒利的切割設(shè)備，如剃須刀片、金剛石刀片，要求平滑地切割電路。

NO.2

將樣品固定在兩個(gè)載玻片之間，確保樣品平整、垂直。使用環(huán)氧樹脂粘合，夾緊后放置在 100°C 的烘箱中約 10 分鐘或直至樹脂固化。

NO.3

根據(jù)試樣在不變形的情況下可承受的最高溫度，選擇合適的鑲嵌料。選擇保邊性良好、放熱溫度低的 EpoThin 2 或 EpoxiCure 2 環(huán)氧樹脂。

NO.4

將鑲嵌模具放入 SimpliVac 真空鑲嵌機(jī)中，使用夾具（如 UniClip 試樣支撐夾具）夾持樣品，以便在澆注環(huán)氧樹脂時(shí)提供支撐力，并保證樣品垂直，以確保研磨表面垂直于載玻片中的柔性電路板。

NO.5

使用 SimpliVac 真空鑲嵌機(jī)進(jìn)行冷鑲嵌，確保樣品和樹脂之間具有良好的附著力和滲透性。試樣完全固化后，拆除鑲嵌磨具。

NO.6

按下表制備方案完成樣品金相切片制備。

NO.7

清潔并觀察樣品橫截面。測量并記錄鍍層的平均厚度，根據(jù)客戶的 SOP 完成所有其他項(xiàng)目評估。

小結(jié)

小結(jié)一

為了確保足夠的研磨時(shí)間，可在每步結(jié)束后在顯微鏡下觀察樣品表面。

當(dāng)顯微鏡觀察到均勻的劃痕，且繼續(xù)研磨劃痕并不會細(xì)化，表明當(dāng)前步驟已完成，可以徹底清潔樣品并進(jìn)入下一步。

小結(jié)二

自動化制備可以更加穩(wěn)定地去除材料，并提高制樣結(jié)果的一致性。人工手動制備很難保證樣品表面受到均勻的施加壓力。不均勻的作用力會導(dǎo)致樣品傾斜，鍍層厚度或IMC厚度等實(shí)測值因樣品傾斜的因素，測量數(shù)據(jù)會遠(yuǎn)大于實(shí)際數(shù)據(jù)。這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)會因制備因素的不可靠，導(dǎo)致項(xiàng)目判定失效。

金相制樣的目的是顯示樣品的真實(shí)組織。樣品可以是金屬、陶瓷、燒結(jié)碳化物或者其他固態(tài)材料。金相制樣是指在試樣尺寸較小或者形狀不規(guī)則導(dǎo)致研磨拋光苦難而進(jìn)行的鑲嵌或夾持來使試樣拋磨方便，提高工作效率及實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性的工藝方法。金相制樣一般分為冷鑲和熱鑲。

　　金相制樣的制備方法：

　　金相制樣要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：取樣、鑲嵌、磨光(粗磨和細(xì)磨)和拋光。每項(xiàng)操作都必須細(xì)心精確，任何階段的失誤都可能影響后面的操作步驟，在甚至不正確的制作可能造成假組織，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論，因而金相制樣設(shè)備的好與壞，尤其金相制樣質(zhì)量是決定拋光工序成敗的關(guān)鍵。拋光是將制樣上磨制產(chǎn)生的磨痕及變形層去掉，使其成為光滑鏡面的工序。

　　1）取樣

　　金相制樣式樣的選取應(yīng)根據(jù)研究的目的，取其具有代表性的部位。待確定好部位，就可以把式樣截下，式樣的尺寸通常采用直徑12～15mm，高12～15mm的圓柱體或邊長12～15mm的方形式樣。取樣方法可用手鋸、鋸床切割或錘擊等方法。

　　2）鑲嵌

　　如式樣尺寸太小，直接用手來磨制困難時(shí)，可把式樣鑲嵌在低熔點(diǎn)合金或塑料中，以便于式樣的磨制和拋光。

　　3）磨制

　　切好或鑲好的式樣在砂輪機(jī)上磨平，尖角要倒圓。然后用2﹟、1?﹟和1﹟等粗砂布磨光，再換400.600.800.1000.1200.1500.2000.2500.3000等金相砂紙逐級細(xì)磨，一直磨到W10砂紙方可進(jìn)行粗拋光和細(xì)拋光。磨制式樣時(shí)，每換一次磨制步驟（即每換一號砂紙）時(shí)，式樣磨制方向應(yīng)轉(zhuǎn)90°。這樣才能看出上次磨痕是否磨去。式樣在每一號砂布（紙）上磨制時(shí)，要沿一個(gè)方向磨，金相制樣切忌來回磨削，而且給式樣施加的壓力要適當(dāng)。

　　4）拋光

　　細(xì)磨的式樣還需進(jìn)行拋光。拋光的目的是去除細(xì)磨時(shí)遺留下來的細(xì)微磨痕而獲得光亮的鏡面。式樣的拋光是在專用的拋光機(jī)上進(jìn)行的，轉(zhuǎn)速一般100～150r/min。拋光時(shí)在拋光盤盤面上鋪有絲絨等織物，并不斷滴注拋光液。拋光液是由àl2O3、Cr2O3或MgO等極細(xì)粒度的磨料加水而形成的懸浮液，依靠拋光液中極細(xì)的拋光粉末與式樣磨面間產(chǎn)生的相對磨削和滾壓作用來消除磨痕。拋光時(shí)應(yīng)使式樣磨面均勻地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，并沿盤的邊緣到ZX不斷作徑向往復(fù)運(yùn)動。除機(jī)械拋光方法外，還有電解拋光、化學(xué)拋光等其他拋光方法。

　　5）浸蝕

　　經(jīng)拋光后的式樣還必須經(jīng)過浸蝕后才能在顯微鏡下進(jìn)行觀察。浸蝕主要是依靠浸蝕劑對金屬的溶解或電化學(xué)腐蝕過程，使金屬式樣表面的晶粒與晶界及各組成相之間呈現(xiàn)輕微的凹凸不平，在顯微鏡下就可以清楚地觀察到式樣表面，浸蝕時(shí)間要適當(dāng)，一般式樣磨面發(fā)暗時(shí)就可停止。如果浸蝕不足重復(fù)浸蝕。浸蝕完畢后立即用清水沖洗，然后用酒精沖洗，用吹風(fēng)機(jī)吹干，金相制樣完成即可置于金相顯微鏡上進(jìn)行觀察。

（來源：上海西努光學(xué)科技有限公司）

一，鋁合金的分類

      鋁合金按照生產(chǎn)工藝可分為“鑄造鋁合金”和“變形鋁合金”兩大類，鑄造鋁合金是采用鑄造工藝直接獲得所需零件的鋁合金，按其主要加入的元素可分為4個(gè)系列，即：鋁硅系、鋁銅系、鋁鎂系及鋁鋅系。

本文所測樣品即屬于鋁硅合金。

二，遇到晶界看不清楚怎么辦？陽極覆膜來解決。

檢測設(shè)備及照明條件：

1.制樣設(shè)備：標(biāo)樂AbrasiMet250 切割機(jī)，EcoMet250Pro 磨拋機(jī)

2.檢測設(shè)備：奧林巴斯BX53M金相顯微鏡

3.觀察方式：明場和偏光

操作步驟：

1. 制樣

試樣切割合適大小，試樣不進(jìn)行鑲嵌，直接進(jìn)行電解拋光或者機(jī)械拋光，得到光亮表面。

2. 電解腐蝕

對試樣進(jìn)行電解腐蝕，覆膜液配比按照氟硼酸：蒸餾水=5g：200ml的比例進(jìn)行配比，電壓控制在25V左右，電流控制在0.2-0.4A，時(shí)間90S左右。

3. 金相觀察

試樣用酒精清洗吹干后放到金相顯微鏡下觀察。

4. 分析

采用劃線截點(diǎn)法進(jìn)行計(jì)算平均晶粒截距。

三、注意事項(xiàng)

1.使用電解拋光是電流和電壓要小一點(diǎn)，防止腐蝕過度，出現(xiàn)表面腐蝕坑。

2.覆膜過程中要用玻璃棒不斷攪拌覆膜液，覆膜液溫度控制在40℃以下。

3.覆膜過程中保證電流電壓穩(wěn)定，電壓控制在25V左右，電流控制在0.2-0.4A。

（來源：上海西努光學(xué)科技有限公司）

一，鋁合金的分類

鋁合金按照生產(chǎn)工藝可分為“鑄造鋁合金”和“變形鋁合金”兩大類，鑄造鋁合金是采用鑄造工藝直接獲得所需零件的鋁合金，按其主要加入的元素可分為4個(gè)系列，即：鋁硅系、鋁銅系、鋁鎂系及鋁鋅系。

本文所測樣品即屬于鋁硅合金。

二，遇到晶界看不清楚怎么辦？陽極覆膜來解決。

檢測設(shè)備及照明條件：

1.制樣設(shè)備：標(biāo)樂AbrasiMet250 切割機(jī)，EcoMet250Pro 磨拋機(jī)

2.檢測設(shè)備：奧林巴斯BX53M金相顯微鏡

3.觀察方式：明場和偏光

操作步驟：

1. 制樣

試樣切割合適大小，試樣不進(jìn)行鑲嵌，直接進(jìn)行電解拋光或者機(jī)械拋光，得到光亮表面。

2. 電解腐蝕

對試樣進(jìn)行電解腐蝕，覆膜液配比按照氟硼酸：蒸餾水=5g：200ml的比例進(jìn)行配比，電壓控制在25V左右，電流控制在0.2-0.4A，時(shí)間90S左右。

3. 金相觀察

試樣用酒精清洗吹干后放到金相顯微鏡下觀察。

4. 分析

采用劃線截點(diǎn)法進(jìn)行計(jì)算平均晶粒截距。

三、注意事項(xiàng)

1.使用電解拋光是電流和電壓要小一點(diǎn)，防止腐蝕過度，出現(xiàn)表面腐蝕坑。

2.覆膜過程中要用玻璃棒不斷攪拌覆膜液，覆膜液溫度控制在40℃以下。

3.覆膜過程中保證電流電壓穩(wěn)定，電壓控制在25V左右，電流控制在0.2-0.4A。

（來源：上海西努光學(xué)科技有限公司）