PCB切片制样如何避免孔铜撕扯假象
来源：捷配
时间: 2026/01/26 09:56:44
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在 PCB 失效分析和质量检测中，切片制样是最常用的手段之一。通过制作 PCB 切片，我们可以观察孔壁铜层的厚度、结合力、是否存在裂纹等关键指标。但很多新手工程师在制样过程中，经常会遇到孔铜撕扯假象的问题 —— 明明 PCB 的孔铜质量合格，切片后却出现了铜层撕裂的痕迹，导致误判。作为一名制样经验丰富的 PCB 工程师，今天就来给大家分享如何避免孔铜撕扯假象，确保切片分析结果的准确性。
首先，我们要搞清楚孔铜撕扯假象的本质。孔铜撕扯假象是指在 PCB 切片的研磨、抛光过程中，由于操作不当，导致孔壁的铜层被外力撕扯，形成类似裂纹或分层的伪缺陷。这种假象和真实的孔铜缺陷在形貌上非常相似，很容易让检测人员误判为孔铜质量问题，从而造成不必要的返工和成本浪费。
孔铜撕扯假象的产生，主要和制样过程中的四个关键环节相关：样品切割、研磨、抛光和腐蚀，每个环节的操作不当都会引发假象。
第一个环节是样品切割。切割是切片制样的第一步，也是最容易产生撕扯假象的环节。如果使用的切割机精度不高，或者切割速度过快，钻头在切割过程中会对孔壁产生强烈的机械冲击和摩擦力。由于铜层的延展性较好，在冲击力的作用下，孔壁的铜层会被拉伸、撕扯，形成不规则的撕裂痕迹。尤其是对于高纵横比的深孔，孔壁的铜层较薄，更容易在切割过程中受损。
第二个环节是研磨。研磨的目的是将切割后的样品截面打磨平整，但如果研磨的砂纸粒度选择不当，或者研磨的压力过大，也会导致孔铜撕扯。比如，直接使用粗粒度的砂纸（如 180 目）进行研磨，砂粒的切削力过大，会直接刮伤孔壁的铜层；如果研磨时施加的压力不均匀，样品的截面会出现倾斜，孔壁的铜层会被单侧拉扯，形成撕裂假象。
第三个环节是抛光。抛光是为了让样品截面达到镜面效果，便于后续的显微镜观察。但如果抛光布的材质过硬，或者抛光膏的粒度不合适，抛光过程中产生的摩擦力会让孔壁的铜层发生塑性变形，甚至出现微小的撕裂。此外，抛光时的转速过快，样品和抛光布之间的离心力会加剧铜层的撕扯，形成假象。
第四个环节是腐蚀。腐蚀的目的是让铜层和基材的界面更加清晰，但如果腐蚀液的浓度过高，或者腐蚀时间过长，腐蚀液会过度侵蚀铜层的边缘，导致铜层边缘出现不规则的剥落，看起来像是撕扯造成的缺陷。
既然找到了孔铜撕扯假象的产生原因，接下来就给大家分享一套避免假象的标准化制样流程，从切割到腐蚀，每个环节都做好精准把控。
第一步，精准切割，减少机械冲击。
首先要选择高精度的金相切割机，配备金刚石切割片，切割片的厚度控制在 0.3-0.5mm，减少切割时的切口宽度和机械损伤。切割前，要用夹具将 PCB 样品牢牢固定，确保样品的截面和切割片垂直，避免斜切。切割时，要控制切割速度，低速慢切，速度保持在 1000-1500r/min，同时开启冷却液，降低切割过程中的温度，避免高温导致铜层软化变形。切割的位置要尽量靠近待测过孔，距离过孔边缘 0.5-1mm 为宜，减少后续研磨的工作量。
第二步，梯度研磨，循序渐进减少损伤。
研磨要采用 “从粗到细” 的梯度方式，避免跳级研磨。首先使用 400 目的砂纸进行粗磨，目的是去除切割时产生的毛刺和损伤层，研磨时施加均匀的压力，保持样品截面和砂纸平行，研磨至截面平整无划痕即可。然后依次使用 800 目、1200 目、2000 目的砂纸进行细磨，每更换一次砂纸，要将样品旋转 90°，研磨至前一级砂纸的划痕完全消失。研磨过程中要不断加水，起到润滑和降温的作用，避免砂粒堵塞砂纸，同时减少研磨热对铜层的影响。
第三步，精细抛光，打造镜面效果。
抛光分为粗抛和精抛两个阶段。粗抛使用丝绒材质的抛光布，配合粒度为 1μm 的金刚石抛光膏，抛光转速控制在 800-1000r/min，施加轻微且均匀的压力，抛光时间为 2-3 分钟，去除细磨留下的划痕。精抛使用丝绸材质的抛光布，配合粒度为 0.05μm 的二氧化硅抛光液，抛光转速降至 500-800r/min，抛光时间为 1-2 分钟，直到样品截面达到镜面效果，在光学显微镜下观察不到任何划痕。抛光完成后，要用清水将样品冲洗干净，避免抛光膏残留。
第四步，温和腐蚀，清晰呈现界面。
腐蚀液要选择合适的配方，对于 PCB 切片，常用的腐蚀液是氯化铁溶液（浓度为 5%-10%）或过硫酸铵溶液（浓度为 10%-15%）。腐蚀时，采用滴涂的方式，将腐蚀液轻轻滴在样品的截面上，腐蚀时间控制在 5-10 秒，具体时间要根据铜层的厚度调整。腐蚀完成后，立即用清水冲洗样品，然后用无水乙醇脱水，最后用吹风机吹干。切记不要过度腐蚀，否则会导致铜层边缘剥落，形成假象。
除了以上四个关键环节，还有两个小技巧可以进一步避免孔铜撕扯假象。一是在制样前，对样品进行封胶处理，使用环氧树脂将样品包裹起来，增强样品的结构强度，减少研磨和抛光过程中孔壁的受力；二是在观察切片时，结合 SEM 进行多角度观察，真实的孔铜裂纹边缘会比较粗糙，且有氧化痕迹，而撕扯假象的边缘比较光滑，没有氧化现象，通过这个特征可以有效区分。
PCB 切片制样是一项精细的技术活，只有严格把控切割、研磨、抛光、腐蚀每个环节的操作细节，才能避免孔铜撕扯假象，得到真实准确的分析结果。
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