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切片上的 5 种异常痕迹:如何区分真缺陷与制样现象

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在一组切片图像中,并非所有看起来奇怪的东西都是缺陷。切割、镶嵌和研磨样品也会产生痕迹 — 这些痕迹看起来很像真正的裂纹、真正的分层或有缺陷的焊接。在这一点上犯错误的代价是双倍的:当错误被发现时,工厂不仅走错了方向,而且失去了合作伙伴的信任。

本文回顾了五种常见的奇怪标记,如何将它们与真正的缺陷区分开,以及样品制备过程中应控制哪些内容。

1. 五个奇怪而又常见的痕迹

痕迹 原因是样品制备 如何区分真实错误
平行划痕 砂纸的磨粒在表面形成凹槽 平行、均匀、仅在表层,可重新打磨精加工
金属毛刺被拉出 压力太大会导致软金属粘在切削刃上 金属条又长又薄,位于表面之上,而不是深入到材料中
由于剪切力而开裂 切削刃对脆性材料产生强烈冲击 从样品边缘沿着切割线出现
镶嵌造成的假间隙 模制塑料没有完全渗透到小间隙中,留下空洞 空洞具有模制形状,通常位于难以穿透的地方
镀层或金属间化合物层损失 过度抛光,薄层被擦除 没有可见金属间化合物带,但有斜边痕迹,厚度向边缘逐渐减小
将塑料成型样品放置在实验室桌子上的体视显微镜下
样品表面始终包含有关缺陷的信息和制备过程的痕迹。

2. 一般区分原则

  1. 方向:样品制备产生的痕迹通常沿切削刃方向或磨削方向,而不是沿结构应力方向。
  2. 按地点:样品制备产生的痕迹通常位于样品的表层或边缘,很少深入材料。
  3. 根据重复:如果再次研磨,痕迹消失,则很有可能是加工痕迹。重磨后,真正的误差仍然存在。
  4. 按形式:真正的缺陷通常具有清晰的边缘,有时还带有相关的次要痕迹(氧化、变形、相邻空洞);加工痕迹通常干净、均匀且单向。
  5. 根据对照样品:与精心准备的样品相比,许多样品的加工痕迹往往相似,而真实误差分布不均匀。

3. 过渡边缘 — 最容易混淆的地方

材料之间的过渡区是许多真正缺陷集中的地方,但也是打磨过程中容易产生毛刺和拖痕的地方。这是一个需要在高倍率下观察并与许多样本进行比较才能得出结论的区域。

该区域有毛刺迹象:软金属被拉到周围较硬的材料上,产生异常厚金属层的感觉。如果以较轻的步骤再次抛光,该层就会消失。

带有小划痕和裂纹的过渡区的放大切片图像
在同一区域,磨痕和真正的微裂纹可能彼此相邻,并且看起来非常相似。

4. 样品制备时的控制点

步骤 控制点 如果做错了后果
剪下图案 根据材料选择合适的刀片,控制速度和切割力 假裂纹、金属毛刺
镶嵌样品 采用真空镶嵌或冷镶嵌,气体控制 假间隙,看似虚空的虚空
粗磨 控制压力和时间 薄镀层损失,擦除要研究的区域
抛光 使用逐渐减小的砂条,轻轻抛光 划痕、划伤的金属表面
干净 拍摄前清洗掉磨料和杂质 粘在表面的颗粒看起来像缺陷
拍照 光线充足,放大倍数足够,有刻度 难以评估大小和形态

5. 结束前的检查表

  • 重新打磨并检查痕迹是否仍然存在或消失。
  • 与相同条件下制备的对照样品进行比较。
  • 检查痕迹的方向是结构方向还是加工方向。
  • 磨料颗粒或金属毛刺的可能性已被排除。
  • 在过渡区以高倍率观察。
  • 报告中明确指出了可疑痕迹,而不是忽略或确认。
样品制备工具和成型样品均布置在实验台上
控制样品制备的每个步骤是避免错误结论的最便宜的方法。

6. 常见问题

您如何知道裂纹是真实的还是由切割造成的?

再次研磨并观察。如果裂纹仍然存在且其方向与结构有关,则为真裂纹。如果磨削方向丢失或改变,则为加工痕迹。

涂层与表面之间的间隙是否是由于镶嵌造成的?

是的。如果成型树脂没有完全渗透到小间隙中,就会留下看起来像剥落的间隙。需要通过空洞的形状和邻近区域的填充程度来区分。

金属间化合物层的损失是焊接错误吗?

并非总是如此。金属间化合物层非常薄,因此当抛光太用力时很容易被擦除。有必要检查边缘处是否有倒角迹象,并将其与更温和地制备的样品进行比较。

需要多少样本才能清楚区分?

三个样本是合理的最小值:如果所有三个样本中都出现相同的标记并且都具有相同的方向,则它很可能是加工标记。真正的错误通常不会以完全相同的方式重复。

如果还是不确定的话,结论是什么?

在报告中记录确定性程度,并清楚说明可疑痕迹,并附有现场照片。对不确定性的诚实陈述比明确但错误的结论更有价值。

七、结论

切片报告的质量不仅取决于图像读取技巧,还取决于样品制备规程。加工痕迹可能会导致错误的结论,而错误的结论会导致错误的纠正措施 — 比正确制备样品的初始成本要昂贵得多。

要做的四件事:始终重新打磨以确认标记;结束前消除毛刺和磨料;准备至少三个样品以评估重复性;明确指出疑点,而不是过度证实。

参考资料

  • IPC-TM-650 方法 2.1.1 — 显微切片、样品制备部分。
  • IPC-A-610 — 电子装配验收标准。
  • IPC-6012 — 刚性印刷电路板的技术要求。
  • J-STD-001 — 电气焊接和电子组装的要求。

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