4.4 切片

切片分析最早用于金属材料的金相分析，它是将分析的样品剖面表面经研磨抛光（或化学抛光、电化学抛光）至一定的光滑要求后，用特定的腐蚀液予以腐蚀，显现出微观金相组织，并利用显微镜放大观察。此外，它也用于剖面微观结构的分析。

切片分析适用于电子元器件结构剖析、PCB互连结构剖析、PCBA焊接缺陷剖析、焊点上锡形态及缺陷检测等。

4.4.1 切片样品的制备

切片样品的制备是切片分析成功的关键，剖面的选择、剖面的研磨抛光是切片分析的关键。

1.切片样品的制备步骤

切片样品的制备步骤如下。

（1）取样：使用专用的钻石锯进行取样，或用剪床剪掉无用板材，以取得切样。在取样时，注意不要太靠近分析的对象，以免切割过程对分析对象造成破坏。

（2）封胶：封胶的目的是夹紧试样以减少变形，防止被观察的对象在削磨过程中被拖拉延伸而失真。一般采用透明亚克力专用封胶，也可用其他树脂类胶，只要透明度良好、硬度大、气泡少即可。

（3）磨片：在高速转盘上利用砂纸进行打磨，磨到可以观测的剖面为止。磨削所用的砂纸番号与顺序如下。

①先用150号砂纸进行打磨，磨到剖面即将出现为止。磨削时应加适量的水，以降温和润滑。

②改用600号的砂纸打磨到预设观察对象出现，并修正被磨歪、磨斜的表面。

③最后用1200号或2400号细砂纸，小心消除切面上的伤痕，以减少抛光的时间。

（4）抛光：要看清切片的真相，必须仔细抛光，以消除砂纸的刮痕。

（5）微蚀：如果要观察焊点的金相组织和界面情况，需要对抛光面进行微蚀，以分出各结晶组织。

（6）判读：一般使用显微镜进行观察（放大倍数为25～100倍）。

2.切片制备的设备

切片制备需要用到切割机、真空包埋机、研磨抛光机、金相显微镜等设备仪器，如图4-16所示。

3.剖面的选择

切片制备的关键是选择剖面的位置。如果剖面位置的选择不当，很可能漏掉有价值的信息，甚至得出错误的结果。图4-17是一个波峰焊焊点吹孔的两张不同剖面切片图像。图4-17（a）所示为沿孔的轴线切片的金相图，图4-17（b）所示为垂直于孔轴线切片的金相图。通过这两幅图，很容易断定吹孔发生的原因和位置。如果剖面选择不当，就有可能看不到金属化孔有破洞的现象，也很难断定吹孔是由于孔电镀质量有问题所造成的。

4.4.2 切片分析应用

切片图像的分析，可以直观地看到失效模式或切面的结构。

1.焊点失效分析

图4-18所示为一组BGA焊点切片光学显微照片。从图4-18中可以看到焊点的微观细节。当进行失效分析，特别是原因分析时，需要结合焊接的工艺过程进行判定。

2.PCB互连结构及失效分析

切片在PCB制造及失效分析中应用广泛。通过剖面的图像可以对PCB的互连结构、导体层厚、孔形、孔壁镀铜厚度、塞孔效果进行分析与检测，也可观察分层、孔壁断裂等失效现象，这是一种非常可靠的分析方法。

图4-19所示为PCB过孔与POFV孔的切片图。