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摘要：本文详细介绍了PCB板的金相切片的制作过程，以实物图片方式加以辅助说明，论述了金相显微镜在印制板工艺中的应用，特别是如何发现和解决出现焊点质量问题方面的应用。
关键词：金相显微镜；印制板；
中图分类号：O766+.1 文献标识码：A 文章编号：
引言
印制电路板（PCB）焊接工艺无铅化是未来的发展趋势，焊点可靠性是无铅化焊接工艺的关键，其质量可靠与否必须通过一定的检测技术来判定。通过金相切片制作，显微镜放大观察分析线路板焊点失效情况，可发现PCB焊点钎料杂质、缺陷[1]。
一、金相切片的制作过程
金相切片制作工艺流程如下：
在PCB切片取样过程中，由于板基较为脆弱，使用精密切割机时需控制进给速度，同时保持切割面与覆铜面垂直。在切割焊盘孔时不要对半切除，而是约切除去2/5个焊盘孔，以便给预磨留有一定的空间。
图 1PCB板切割取样实物图
PCB的样件镶嵌不同于其他金相研究的镶嵌过程。为保证PCB板的焊点切面与镶嵌外表面垂直，必须使用专门的定位夹具，同时使用透明的镶嵌材料（如水晶胶），以方便观察PCB在镶嵌块中的位置。（见下图）
图 2 PCB板样机镶嵌实物
将镶嵌好的样机用1200#～4000#的砂纸在研磨機上磨至焊盘孔的1/2处。在微磨过程中需注意不能过磨及欠磨。将微磨好的切片放至湿毛毡或湿绒布上进行抛光，抛光时要加入抛光液或抛光粉等抛光物质，抛光时要不时地转换方向，可使表面均匀光滑，具有良好的观测性能。
二、 金相切片的观察
将样品的待检部位朝上，平放于显微镜的观测台上，依据待检部位的具体情况，精调载物台旋钮。选用低倍数的放大物镜，手动粗调物镜台上下移动旋钮，直至能看到被测样品。
再选择高的放大倍数，手动精调物镜台上下移动旋钮，直到能够清晰地观察其真实图像为准。期间调整光源，让目镜观察亮度适合，通过CCD把观察图像输出到电脑上，在电脑显示器放大分析图像。
三、 PCB焊点覆铜厚度测量
把PCB制样的放大图片在分析软件打开,然后加载相应倍数标尺，点击专用部分里的长度测量。量测时不应包括覆铜图片中两侧凸起的毛边部分，要从有明显连续的最底部量测；如果最小铜厚处为树脂渗入，则量测时不能包括渗入部分，从树脂最底部量测[2]。
通过平均值法，多次测量覆铜两点间距离。最终厚度测量结果如下：线段条数：10；最小长度：33.238μm；最大长度：36.434μm；总计长：351.463μm，平均长35.146μm。
其中试验测量厚度35.146μm符合1(oz/Ft2)覆铜厚度的要求。（注：外层成品厚度一般为：基铜厚度+(0.5~1) OZ/Ft2；内层厚度基本与基铜厚度相等。）
图3PCB覆铜厚度显微镜测量图
四、 PCB焊点质量分析
通过金相显微镜高倍放大功能，可观察PCB焊点切片处内层环宽与孔壁结合情况[3]。如下图4中所表示的PCB焊点层间情况，能发现内层环宽与孔壁之间有明显的间隙，会导致焊点实效[4]，属于不合格品。
图4PCB焊点显微镜放大图（1000X）
根据印制板制作工作过程分析，该焊点质量问题可能为中间层压合后钻孔留下的环氧树脂膜，用高锰酸钾清洗不彻底，孔壁镀铜后与内层环宽结合不好所致。
结束语
印制板的生产过程，是一个工艺流程复杂的，总会出现这样那样的质量问题。通过有效利用金相切片技术，能非常准确找出各类问题。根据分析问题，发现原因，可以有效地优化制造工艺，较少人为失误，从而保证印制板的产品质量。由于本人的水平经验有限，在此陈述了平时在应用金相显微镜的实际工作方法，与大家共享和交流。
参考文献
[1] 杨维生. 印制板显微剖切检测技术研究. 2004
[2] 史建卫. SMT焊点质量检测方法. 2007
[3] 谢晓明. 焊点失效分析方法简介. 2003
[4] 罗道军. 无铅焊点失效之铜扩散机理. 2003
作者简介：
1．李冲 男 34岁 工程师国电南瑞科技股份有限公司 主要从事电子设备结构设计开发
2．王海军 男 28岁 助理工程师 国电南瑞科技股份有限公司 主要从事印制板制造工艺研究
3. 李敏 女 29岁 初级药剂师中国医学科学院皮肤病医院 主要从事药品的试验检测研究
关键词：金相显微镜；印制板；
中图分类号：O766+.1 文献标识码：A 文章编号：
引言
印制电路板（PCB）焊接工艺无铅化是未来的发展趋势，焊点可靠性是无铅化焊接工艺的关键，其质量可靠与否必须通过一定的检测技术来判定。通过金相切片制作，显微镜放大观察分析线路板焊点失效情况，可发现PCB焊点钎料杂质、缺陷[1]。
一、金相切片的制作过程
金相切片制作工艺流程如下：
在PCB切片取样过程中，由于板基较为脆弱，使用精密切割机时需控制进给速度，同时保持切割面与覆铜面垂直。在切割焊盘孔时不要对半切除，而是约切除去2/5个焊盘孔，以便给预磨留有一定的空间。
图 1PCB板切割取样实物图
PCB的样件镶嵌不同于其他金相研究的镶嵌过程。为保证PCB板的焊点切面与镶嵌外表面垂直，必须使用专门的定位夹具，同时使用透明的镶嵌材料（如水晶胶），以方便观察PCB在镶嵌块中的位置。（见下图）
图 2 PCB板样机镶嵌实物
将镶嵌好的样机用1200#～4000#的砂纸在研磨機上磨至焊盘孔的1/2处。在微磨过程中需注意不能过磨及欠磨。将微磨好的切片放至湿毛毡或湿绒布上进行抛光，抛光时要加入抛光液或抛光粉等抛光物质，抛光时要不时地转换方向，可使表面均匀光滑，具有良好的观测性能。
二、 金相切片的观察
将样品的待检部位朝上，平放于显微镜的观测台上，依据待检部位的具体情况，精调载物台旋钮。选用低倍数的放大物镜，手动粗调物镜台上下移动旋钮，直至能看到被测样品。
再选择高的放大倍数，手动精调物镜台上下移动旋钮，直到能够清晰地观察其真实图像为准。期间调整光源，让目镜观察亮度适合，通过CCD把观察图像输出到电脑上，在电脑显示器放大分析图像。
三、 PCB焊点覆铜厚度测量
把PCB制样的放大图片在分析软件打开,然后加载相应倍数标尺，点击专用部分里的长度测量。量测时不应包括覆铜图片中两侧凸起的毛边部分，要从有明显连续的最底部量测；如果最小铜厚处为树脂渗入，则量测时不能包括渗入部分，从树脂最底部量测[2]。
通过平均值法，多次测量覆铜两点间距离。最终厚度测量结果如下：线段条数：10；最小长度：33.238μm；最大长度：36.434μm；总计长：351.463μm，平均长35.146μm。
其中试验测量厚度35.146μm符合1(oz/Ft2)覆铜厚度的要求。（注：外层成品厚度一般为：基铜厚度+(0.5~1) OZ/Ft2；内层厚度基本与基铜厚度相等。）
图3PCB覆铜厚度显微镜测量图
四、 PCB焊点质量分析
通过金相显微镜高倍放大功能，可观察PCB焊点切片处内层环宽与孔壁结合情况[3]。如下图4中所表示的PCB焊点层间情况，能发现内层环宽与孔壁之间有明显的间隙，会导致焊点实效[4]，属于不合格品。
图4PCB焊点显微镜放大图（1000X）
根据印制板制作工作过程分析，该焊点质量问题可能为中间层压合后钻孔留下的环氧树脂膜，用高锰酸钾清洗不彻底，孔壁镀铜后与内层环宽结合不好所致。
结束语
印制板的生产过程，是一个工艺流程复杂的，总会出现这样那样的质量问题。通过有效利用金相切片技术，能非常准确找出各类问题。根据分析问题，发现原因，可以有效地优化制造工艺，较少人为失误，从而保证印制板的产品质量。由于本人的水平经验有限，在此陈述了平时在应用金相显微镜的实际工作方法，与大家共享和交流。
参考文献
[1] 杨维生. 印制板显微剖切检测技术研究. 2004
[2] 史建卫. SMT焊点质量检测方法. 2007
[3] 谢晓明. 焊点失效分析方法简介. 2003
[4] 罗道军. 无铅焊点失效之铜扩散机理. 2003
作者简介：
1．李冲 男 34岁 工程师国电南瑞科技股份有限公司 主要从事电子设备结构设计开发
2．王海军 男 28岁 助理工程师 国电南瑞科技股份有限公司 主要从事印制板制造工艺研究
3. 李敏 女 29岁 初级药剂师中国医学科学院皮肤病医院 主要从事药品的试验检测研究