金相切片制样模具及制备金相切片样本的方法

摘要

本发明提供一种金相切片制样模具及利用所述模具制备金相切片样本的方法，模具包括：刚性外套、切片灌胶内套和切片标记内套；切片标记内套包括刚性体外壳、刚性体外壳内部的用于放置活字的弹性体内垫；弹性体内垫设有定位孔，切片灌胶内套用于放置样品后注入树脂，所述切片标记内套与活字共同组成切片标记组合件；制备方法包括步骤：取样、灌胶、放置切片标记组合件、后处理与检测；本发明实现了样本制作与标记工序的合并，提高了制样效率、降低了制样成本；使用活字对切片进行标记，能灵活标记样品制作日期及样品标号，形成统一规范的实验样本标记方法，避免多个金相切片之间的混淆，且永久性标记利于后期切片的观察记录与检测结果的复查等。

说明书

技术领域

本发明属于印制电路板生产技术领域，尤其是一种金相切片制样模具及利用该模具制备 印制电路板金相切片的方法。

背景技术

印制电路板是电子组装件中的关键部件之一，随着电子科学技术的快速发展，电子产品 的应用领域正不断扩大，这使得印制电路板制造业的地位获得了提升。鉴于印制电路板的可 靠性直接影响电子产品的质量，因此，提升印制电路板的质量称为业界的关注热点。电子产 品的智能化、便携式发展方向，推动着印制电路板制造技术向多层化、集成化方向进步，使 得印制电路板制造工艺日益复杂，若其中某一环节出现质量问题，将导致印制电路板报废， 降低成品率，因此必须通过一定的检测技术来判定制造产品的品质，以维护企业的市场竞争 能力。目前，印制电路板的检测方法众多，但最直观、经济、准确可靠的就是金相切片检测 技术，该技术成为了印制电路板制造企业的常规产品品质监测技术。

金相切片(cross-section，又名切片)检测技术，是用特制液态树脂将样品包裹固封，然 后进行研磨抛光与观察的一种样件检测方法。检测流程包括取样、固封、标号、研磨、抛光、 显微观察与照相，最后获得样品截断形貌照片、开裂分层大小或尺寸等数据，是一种观察样 品截面组织结构情况的最常用的制样及检测手段，因此观察样本的制作是金相切片检测技术 的关键步骤之一，受到人们的关注，并提出了多种样本制作模具以及使用方法。目前，对于 金相切片制样模具的研究集中在两个方面：(1)如何实现多样品同时制样，以提升制样的效 率，满足样本检测数量快速增长对制样速度的要求。例如：中国专利CN202372390U提出了 一种印制板金相试样封装结构，该模具通过在加设附连板的方式，解决了传统模具只包含一 个试样的问题；中国专利CN201685181U提出通过设置相同的基座、然后在基座上设置不同 的桶体形式解决了相同的技术难题；中国专利CN103792119A通过在金相制样模具中设置多 个样品槽的方式，缩短制样时间提高分析效率。(2)针对特种印制板的性质，提高制样的质 量，提高切片研磨平整度、准确性等。例如：中国专利CN203418469U提出的一种超薄线路 板金相切片固定夹；中国专利CN104684242A提出的一种挠性电路板的金相检测构件及其制 作方法；中国专利CN102879246A提出了一种采用薄膜材料实现封装芯片金相制样方法以及 金相样品模具。通过这些措施，可防止样本在制样阶段的弯曲、形变等问题，解决特种电路 板制样难度高、取样检测数据准确率低、取样检测成本高的问题。发明人在实际应用中发现， 随着需要检测印制板样本数的快速增加，以及实际生产过程中常常需要一次制作并观察多个 金相切片等情况的出现，现有的制样标记方法在实际应用中存在缺陷。例如标记方式人为随 意性大，样本标记容易因放置时间加长、放置环境湿度大或者放置过程中摩擦等情况逐渐褪 色甚至消失等，不规范统一的标记方法与标记难于持久对检测结果的复查、日后问题的追踪 带来了困难。对此，发明人借助铸造原理与活字印刷技术，提出了一种将印制板制样与标记 结合在一起的印制电路板金相切片制样模具及其使用方法。该方法将样件固封与标记一步完 成，可实现对金相切片永久性统一标记，可解决现有制样编号人为随意性大、检测结果重现 受时间影响等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提出一种将制样中的样件固封与样本标 记同时完成的印制电路板金相切片模具及其利用该模具制备印制电路板金相切片样本的方 法。

为实现上述发明目的，本发明提供一种金相切片制样模具，包括：刚性外套、刚性外套 内部的切片灌胶内套和切片标记内套；所述切片标记内套位于切片灌胶内套上方，包括刚性 体外壳、刚性体外壳内部的用于放置活字的弹性体内垫；弹性体内垫设有用于固定活字的定 位孔，所述切片灌胶内套用于放置样品后注入树脂，所述切片标记内套与活字共同组成切片 标记组合件。

弹性体内垫作为活字的支撑载体。弹性体内垫中根据活字的造型、放置活字的数目等加 工定位孔用于活字的定位及支撑。

作为优选方式，所述弹性体内垫上方设有顶盖。顶盖尺寸与切片标记内套的外壁尺寸一 致，可与切片标记内套的刚性体外壳卡紧固定弹性体内垫，同时使活字保持垂直。

作为优选方式，所述定位孔为从弹性体内垫底部向上延伸的盲孔。

作为优选方式，所述定位孔为贯穿弹性体内垫底部的通孔。

作为优选方式，所述刚性外套的内径和切片灌胶内套的外径相同，切片标记内套外壁尺 寸与切片灌胶内套的外壁尺寸大小一致。这样可紧密套装切片灌胶内套，为整个模具提供刚 性支撑作用，防止在制样过程中的机械形变。

作为优选方式，所述刚性外套、切片标记内套的刚性体外壳、活字为金属刚性材料或硬 质塑料制成，切片灌胶内套、弹性体内垫为弹性材料制成。

金属刚性材料如铸铁、不锈钢，硬质塑料如：聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯 乙烯等塑料等。弹性材料如硅胶等。

作为优选方式，所述活字包括用于显示样品制作日期的日期活字、和/或用于显示样品编 号的样品主标号活字、样品副标号活字。

日期活字包括数字“0～9”、“年、月、日”等信息，以便组成****年**月**日等制作日期 标记。样品标号活字包括数字“0～9”、字母“A～Z”等信息，以便组成第**—**号等样本标 记。

作为优选方式，所述活字是立方体结构。

作为优选方式，所述活字的长度比切片标记内套的刚性体外壳厚度长5～8mm。

实际过程中，有时候切片灌胶内套内树脂不会完全填满，且树脂固化过程会收缩，导致 树脂面与切片灌胶内套顶部出现高度差。活字高度比刚性体外壳长5～8mm，使活字足够的 伸入树脂中，以便在收缩的树脂中形成文字。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种利用上述模具制备金相切片样本的方法，包括 如下步骤：

(1)取样：将印制电路板样板放置于模板上，冲头正对需取样的位置，用力转动手轮切 下试样，从试样溜槽口拿取切片，或使用切割机将待检测部位切割下来；

(2)灌胶：将切片灌胶内套放入刚性外套中，将其放置于平板上，然后将切片直立于切 片灌胶内套中，将加有催化剂和固化剂的液态树脂对准样品注入切片灌胶内套中形成胶体；

(3)放置切片标记组合件：将弹性体内垫放入切片标记内套的刚性体外壳中，根据样本 制作日期及样品标号选取相应的活字，并将活字插入内垫相应的定位孔中，将切片标记组合 件外壁涂抹脱模剂，并将其放置于切片灌胶内套的正上方，保障使活字插入胶体3～5mm；

(4)后处理与检测：待胶体固化后，将切片灌胶内套从刚性外套顶出，挤压切片灌胶内 套使切片标记组合件与切片灌胶内套、制备样本分离，获得统一编号的样本；然后将切片样 本进行研磨抛光，在金相显微镜下观察，即可获得相关检测数据。

本发明的有益效果为：实现了样本制作与标记工序的合并，提高了制样效率、降低了制 样成本；使用活字对切片进行标记，能灵活标记样品制作日期及样品标号，形成统一规范的 实验样本标记方法，避免多个金相切片之间的混淆，且永久性标记利于后期切片的观察记录 与检测结果的复查等。

附图说明

图1为实施例1中整个金相切片制样模具剖视图。

图2为实施例1中切片标记内套的剖视图。

图3为实施例1中切片标记内套的刚性体外壳俯视图。

图4为实施例1中切片标记内套的刚性体外壳剖视图。

图5为实施例1中切片标记内套的弹性体内垫俯视图。

图6为实施例1中切片标记内套的弹性体内垫剖视图。

图7为实施例1中切片标记内套的顶盖俯视图。

图8为实施例1中切片标记内套的顶盖剖视图。

图9为实施例1中使用的活字的俯视图。

图10为实施例1中使用的活字的左视图。

图11为实施例1中使用的活字的剖视图。

图12为实施例2中整个金相切片制样模具剖视图。

图13为实施例2中切片标记内套的剖视图。

图14为实施例2中切片标记内套的弹性体内垫俯视图。

图15为实施例2中切片标记内套的弹性体内垫剖视图。

图16为实施例2中使用的活字的俯视图。

图17为实施例2中使用的活字的左视图。

图18为实施例2中使用的活字的剖视图。

图19为实施例3中整个金相切片制样模具剖视图。

图20为实施例3中切片标记内套的剖视图。

21为切片标记内套，110为刚性体外壳，210为弹性体内垫，211为日期活字，212为样 品主标号活字，213为样品副标号活字，310为活字，410为顶盖，510为切片灌胶内套，511 为树脂，512为样品，610为刚性外套，62为卡位。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。

实施例1

一种金相切片制样模具，包括：刚性外套610、刚性外套10内部的切片灌胶内套510和 切片标记内套21；所述切片标记内套21位于切片灌胶内套510上方，包括刚性体外壳110、 刚性体外壳110内部的用于放置活字的弹性体内垫210；弹性体内垫设有用于固定活字的定 位孔，所述定位孔为贯穿弹性体内垫底部的通孔。所述切片灌胶内套510用于放置样品512 后注入树脂511，所述切片标记内套21与活字310共同组成切片标记组合件。

所述刚性外套的内径和切片灌胶内套的外径相同，切片标记内套外壁尺寸与切片灌胶内 套的外壁尺寸大小一致。这样可紧密套装切片灌胶内套，为整个模具提供刚性支撑作用，防 止在制样过程中的机械形变。

所述活字是立方体结构。所述活字包括用于显示样品制作日期的日期活字、和/或用于显 示样品编号的样品主标号活字、样品副标号活字。日期活字包括数字“0～9”、“年、月、日” 等信息，以便组成****年**月**日等制作日期标记。样品标号活字包括数字“0～9”、字母“A～Z” 等信息，以便组成第**—**号等样本标记。所述活字的长度比切片标记内套的刚性体外壳厚 度长5～8mm。

如图5所示，本实施例弹性体内垫的的日期活字211沿弹性体内垫边缘呈圆形分布，样 品主标号活字212和副标号活字213位于弹性体内垫中部，主标号活字和副标号活字均可灵 活选择数字、字母中的一种或组合。

弹性体内垫作为活字的支撑载体。弹性体内垫中根据活字的造型、放置活字的数目等加 工定位孔用于活字的定位及支撑。

所述弹性体内垫上方设有顶盖410。顶盖尺寸与切片标记内套的外壁尺寸一致，可与切片 标记内套的刚性体外壳卡紧固定弹性体内垫，同时使活字保持垂直。

所述刚性外套、切片标记内套的刚性体外壳、活字为金属刚性材料或硬质塑料制成，切 片灌胶内套、弹性体内垫为弹性材料制成。金属刚性材料如铸铁、不锈钢，硬质塑料如：聚 四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯等塑料等。弹性材料如硅胶等。

本实施例还提供一种利用上述模具制备金相切片样本的方法，包括如下步骤：

(1)取样：将印制电路板样板放置于模板上，冲头正对需取样的位置，用力转动手轮切 下试样，从试样溜槽口拿取切片，或使用切割机将待检测部位切割下来；

(2)灌胶：将切片灌胶内套放入刚性外套中，将其放置于平板上，然后将切片直立于切 片灌胶内套中，将加有催化剂和固化剂的液态树脂对准样品注入切片灌胶内套中形成胶体；

(3)放置切片标记组合件：将弹性体内垫放入切片标记内套的刚性体外壳中，根据样本 制作日期及样品标号选取相应的活字，并将活字插入内垫相应的定位孔中，将切片标记组合 件外壁涂抹脱模剂，并将其放置于切片灌胶内套的正上方，保障使活字插入胶体3～5mm；

(4)后处理与检测：待胶体固化后，将切片灌胶内套从刚性外套顶出，挤压切片灌胶内 套使切片标记组合件与切片灌胶内套、制备样本分离，获得统一编号的样本；然后将切片样 本进行研磨抛光，在金相显微镜下观察，即可获得相关检测数据。

实施例2

本实施例和实施例1基本相同，区别在于：本实施例弹性体内垫的的日期活字211在弹 性体内垫中央呈直线分布，样品主标号活字212和副标号活字213位于弹性体内垫中部的日 期活字211的上下两侧，主标号活字和副标号活字均可灵活选择数字、字母中的一种或组合。

如图16-18所示，本实施例使用的活字通过顶部的卡位62悬挂在弹性体内垫上。

实施例3

本实施例和实施例1基本相同，区别在于：所述定位孔为从弹性体内垫底部向上延伸的 盲孔。如图19所示，盲孔用于固定活字同时使活字保持垂直。因此本实施例中切片标记内套 不需要顶盖。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所 属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效 修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。