SMT工艺工程师必会技能:金相切片( Cross section)分析教材，内附不良缺陷精典案例

一、Cross section(金相切片)制作原则

1. 有系统的制作(Systematicpreparation)

樣品的制備要遵守一些對大部份材料均有效的規則。具有相似性質(硬度及延展性)的不同材料會有相似的反應,所以在制備期間要用到相同的耗材。

2. 再现性(Reproducibility)

當我們的工作是例行性的,在相同條件下檢視相同的樣材時, 我們都希望每次均能得到相同的結果,此即制備結果的再現性。

3. 真实结构(TrueStructure)

理論上, 我們想要檢視的樣品表面應當能夠呈現出我們所要分析的精確結構。理想的情況是樣品表面具備下列條件:

a. 沒有變形 (No deformation)

b. 沒有刮痕 (No scratches)

c. 沒有脫落 (No pull-out)

d. 沒有引入異物 (No introduction of foreignelements)

e. 沒有模糊 (No smearing)

f. 沒有浮雕 (No relief)

g. 沒有邊緣圓化 (No edge rounding)

h. 沒有熱磨損 (No thermal damage)

4. 可接受的制作結果 (Acceptable preparation results)

1) 一般而言, 只有在少數情況下才必須得到真實結構。對大部份檢視工作而言, 幾道刮痕或輕微的“邊緣圓化”無關緊要。因此我們需要一種“可接受的制備結果”。

2) 完工表面(finished surface)只需達到可供從事某種特定分析的良好程度即可。任何超出該要求的制備只是增加整體製作成本而已。

二、Cross section(金相切片)制作過程

˙金相制備過程分為五個階段, 每個階段都必須正確執行以確保獲得滿意的結果。這五個階段為:

切割→鑲埋→研磨→拋光→腐蝕

1. 切割(Cutting)

目的﹕方便后續的鑲埋﹐研磨拋光。

注意﹕1)變形應盡可能的少(磨粒濕式切割)

2)取樣必須代表母材特性

˙切割片的選擇:

切割片的種類	用途
鑽石切割片	用於切割陶瓷或燒結碳化物
氧化鋁切割片	用於切割鐵系金屬
氮化硼切割片	用於切割較硬的鐵系金屬
碳化硅切割片	用於切割非鐵系金屬

2. 鑲埋(Mounting)

方法: 1) 熱鑲埋(150~180℃) _適用於金屬材料

2) 冷鑲埋(常溫~85℃) _適用於非金屬材料

目的: 1) 固定樣品, 方便研磨及拋光

2) 保護邊緣, 增進制備效果

注意: 1) 樣品標記

2) 樣品清洗(超音波)

3) 真空冷埋, 配膠比例, 混合均勻

3.研磨(Grinding)

步驟: 1) 粗磨(320#﹐500#﹐800#)

2) 細磨(1200#﹐2400)

目的: 1) 粗磨_快速移除材料

2) 細磨_精確研磨到觀察面

3) 獲得輕微磨損的表面﹐為拋光作准備

注意: 1) 防止污染

2) 磨痕均勻,方向一致

3) 由粗到細, 不可跳號

4. 拋光(Polishing)

步驟: 1) 粗拋(6μm或3μm) _金鋼石效果較氧化鋁要好

2) 細拋(1μm)_適用鋼, 銅, 鋁

3) 精拋(0.1μm或0.05μm)_適用錫等極軟金屬

目的: 1) 粗拋_快速移除研磨變形層

2) 細磨_移除粗拋變形層

3) 精拋_消除細拋消除細拋變形層

4) 獲得基本無變形層的表面﹐為拋光作准備

注意: 1) 防止污染

2) 拋光痕均勻,方向一致

3) 由粗到細, 不可跳號

5. 腐蝕(etching)

不同金屬適用不同的腐蝕液.

目的: 1) 顯現金屬內部組織結構

2) 分清不同金屬界面

3) 減少制備假象

注意: 1) 按標準比例配置

2) 正確掌握腐蝕時間

3) 注意化學藥劑的使用安全

常用腐蝕液	適用範圍
硝酸酒精	碳鋼, 合金鋼
鹽酸+FeCl3	不銹鋼
氫氟酸液	鋁合金, 鈦合金
氨水+雙氧水+純水	銅合金, 含銅電子零件