Phương pháp đúc mẫu nóng và đúc mẫu nguội (Hot/Cold Mouting)

Phương pháp đúc mẫu nóng và đúc mẫu nguội (Hot/Cold Mouting)

Đúc mẫu là bước chuẩn bị quan trọng trước khi thực hiện các quá trình phân tích tiếp theo như cắt chính xác hoặc đánh bóng mẫu trong phòng thí nghiệm. Việc đúc mẫu giúp dễ dàng cầm nắm mẫu hoặc đưa mẫu vào các bảng giữ mẫu cho quá trình cắt hoặc các khuôn giữ mẫu trong quá trình mài đánh bóng (nhất là đối với các mẫu nhỏ).

Ngày nay, có hai phương pháp chính để đúc mẫu là đúc mẫu nóng (Hot Mouting)đúc mẫu nguội (Cold Mounting). Mỗi phương pháp đúc mẫu sẽ phù hợp với từng loại mẫu khác nhau. Do đó, trước khi bắt đầu quá trình đúc mẫu bạn nên xem xét một số yếu tố về tính chất và đặc điểm của mẫu để lựa chọn được phương pháp đúc mẫu phù hợp

Đúc mẫu nóng (Hot Mounting)

Đúc mẫu nóng là quá trình sử dụng nhiệt độ và áp suất cao của máy đúc nóng mẫu để nén các hợp chất đúc nóng mẫu lại bao bọc xung quanh mẫu. Các hợp chất này có thể là dạng bột hoặc dạng hạt thủy tinh (tùy vào loại hợp chất sẽ cho độ trong, đục khác nhau). Quá trình đúc nóng mẫu này thường được sử dụng cho các mẫu bằng kim loại cứng hoặc các mẫu chịu được nhiệt độ cao. Phương pháp đúc mẫu nóng cho khả năng giữ đường biên mẫu tốt

– Ưu điểm: Quá trình đúc nóng mẫu giúp mẫu được cố định chắc chắn, độ bám dính của nhựa đúc cao
– Nhược điểm: Thông thường các loại nhựa đúc không đạt được độ trong suốt, nên không thể sử dụng cho quá trình quan sát phân tích mẫu bằng kính hiển vi. Mỗi chu kỳ hoạt động của máy đúc nóng mẫu thường bị giới hạn số lượng nhất định không thích hợp cho việc chuẩn bị hàng loạt

Một số loại vật liệu, thiết bị sử dụng cho quá trình đúc mẫu nóng

Các chất thường sử dụng trong quá trình đúc mẫu nóng

Đối với quá trình đúc mẫu nóng, có hai chất thường được sử dụng làm khuôn đúc mẫu là bột epoxy hoặc các dạng hạt nhựa. Hai loại chất này sẽ được nóng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao để tạo thành khuôn bao bọc quanh vật mẫu.

Tham khảo: Bột nhựa Epoxy đúc nóng màu đen – Black Glass Epoxy
                    Bột nhựa Phenolic đúc nóng
                    Nhựa đúc nóng màu xanh – Blue Diallyl Phthalate

Bột đúc nóng mẫu Phenolic PowderBột dẫn điện dùng cho quá trình đúc nóng mẫu

Mẫu sau quá trình đúc nóngNhựa đúc nóng mẫu Blue Diallyl Phthalate

 

Máy đúc mẫu nóng TechPress 3 – Allied High Tech USA

Máy đúc nóng TechPress 3 (Hot Mounting) của Allied là dòng sản phẩm máy đúc nóng chất lượng cao chuyên dùng cho các phòng thí nghiệm kiểm tra chất lượng. Thiết bị hoạt động bán tự động với khả năng lập trình một số thông số cơ bản, có khả năng đúc một lần được 2 mẫu. 

Tham khảo: Máy đúc nóng TechPress 3

Máy đúc nóng mẫu TechPress 3 MountingSản phẩm quá trình đúc nóng mẫu bằng máy đúc mẫu TechPress 3

Đúc mẫu nguội (Cold Mounting)

Đúc mẫu nguội được sử dụng trong điều kiện đúc các mẫu nhạy cảm với nhiệt độ bằng cách sử dụng hỗn hợp chất đóng rắn nguội EpoxyAcrylic. Hỗn hợp này cần được pha trộn theo tỷ lệ hợp lý để đạt được độ đông đặc tốt với thời gian tối ưu và tránh sinh quá nhiều nhiệt  do phản ứng giữa 2 thành phần hóa học (Tỷ lệ phối trộn thường là 10:1). Phương pháp đúc nguội thường được sử dụng trong các trường hợp cần phân tích bên trong cấu trúc của mẫu như chíp, linh kiện, IC… do nhựa Epoxy khi đông cứng có độ trong suốt cao.

– Ưu điểm: Độ trong suốt cao dễ dàng phân tích mẫu bằng kính hiển vi sau khi đông cứng mẫu, dễ dàng chuẩn bị hàng loạt, độ bám dính cao
– Nhược điểm: Cần lưu ý tỷ lệ giữa hai thành phần chất đóng rắn khi pha chế nếu không có thể gây ảnh hưởng đến mẫu hoặc không sử dụng được hỗn hợp (sai tỷ lệ) gây lãng phí.

Lưu ý: Khi sử dụng phương pháp đúc nguội để làm khuôn cho mẫu, trong quá trình phối chế dung dịch cần phối trộn đúng tỷ lê, khuấy nhẹ để tránh tạo bọt khí sẽ gây khó khăn trong quá trình phân tích. Thông thường, bạn nên có thêm một thiết bị hút chân không để hút hết bọt khí trong hỗn hợp trước khi nó đặc lại

Mẫu tạo bằng Epoxy Resin và Chất đóng rắn - EpoxyMount

Các loại vật liệu, thiết bị sử dụng cho quá trình đúc mẫu nguội

Hóa chất đúc mẫu nguội

Như đã mô tả ở trên quá trình đúc mẫu nguội được sử dụng bằng cách pha chế các loại hóa chất giúp đông đặc và giữ mẫu trong khối đúc. Thông thường hóa chất đúc mẫu nguội sẽ được chia thành hai hệ: hệ Epoxy và hệ Acrylic

Chất đúc mẫu nguội hệ Epoxy

Đối với hóa chất Epoxy sử dụng cho đúc mẫu nguội sẽ bao gồm hai thành phần là nhựa Epoxy (Epoxy Resin)chất đóng rắn (Hardener) tỷ lệ sử dụng thường là 10:1 (Epoxy Resin:Hardener). Thông thường, chất đúc mẫu nguội hệ Epoxy được sử dụng để đúc mẫu các loại linh kiện, chíp, IC… có khả năng chịu nhiệt kém và cần phân tích sâu bên trong linh kiện (do Epoxy có độ trong cao và độ thẩm thấu tốt).

– Ưu điểm: Độ trong suốt cao, độ bám dính, thẩm thấu tốt do độ nhớt thấp, độ cứng cao.
– Nhược điểm: Thời gian đông đặc lâu thông thường cần đến vài giờ (cho khuôn đúc cần độ trong suốt cao). Thời gian đông đặc sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau như: chất lượng khuôn, tỷ lệ pha chế, nhiệt độ phòng, hạn sử dụng của các loại hóa chất…

Lưu ý: có thể tăng thời gian đúc mẫu bằng cách tăng tỷ lệ Hardener khi phối trộn dung dịch nhưng khi đó nhiệt độ hỗn hợp sẽ tăng cao có thể gây ảnh hưởng tới mẫu. Nhiệt lượng sinh ra càng lớn thời gian đông đặc càng nhanh

Nhựa Epoxy và chất đóng rắn - EpoxySetNhựa Epoxy và chất đóng rắn Harderer - EpoxyMount

Tham khảo: Nhựa Epoxy (Epoxy Resin) và chất đóng rắn (Hardener) EpoxySet
                    Nhựa Epoxy (Epoxy Resin) và chất đóng rắn (Hardener) EpoxyMount

Chất đúc mẫu nguội hệ Acrylic

Chất đúc mẫu nguội hệ Acrylic bao gồm hai thành phần là bột nhựa Arylicdung dịch đông cứng Arylic (Tỷ lệ thường là 2:1 bột:dung dịch). Đối với quá trình đúc mẫu nguội với hệ Acrylic thời gian đông đặc thường nhanh hơn chỉ khoảng vài phút. Sử dụng phù hợp với hầu hết các loại vật liệu tốt nhất cho các mạch PCBs

– Ưu điểm: Độ bám dính, độ cứng cao, độ thẩm thẩu tốt, thời gian đông đặc nhanh
– Nhược điểm: Độ trong suốt không cao bằng so với hệ Epoxy, do thời gian đông cứng nhanh nên nhiệt độ sinh ra thường lớn (>60°C với loại chất lượng cao và gần 100°C với các loại thông thường) không phù hợp với các mẫu quá nhạy cảm với nhiệt độ.

Tham khảo: Nhựa đông cứng mẫu hệ Acrylic Quickset Acrylic
                    Nhựa đông cứng mẫu hệ Acrylic Quickcure Acrylic

Chất đúc mẫu nguội hệ Acrylic QuickSetchất đúc mẫu nguội hệ acrylic QuickCure

Máy hút chân không

Trong quá trình phối trộn dung dịch sẽ tạo ra các bong bóng khí. Khi đông đặc các bong bóng khí này có thể gây khó khăn cho quá trình phân tích mẫu. Do đó, cần có thiết bị hút chân không để hút các bọt khí không khuôn ra nhằm tăng tính thẩm mỹ cho mẫu và giúp quá trình kiểm tra dễ dàng hơn.

Tham khảo: Máy hút chân không VacuPrep
                    Thiết bị hút chân không Pressure Chamber

Máy hút chân không quá trình đúc mẫu nguội VacuPrepMáy hút chân không quá trình đúc mẫu nguội VacuPrep - 1Máy hút chân không quá trình đúc mẫu nguội Pressure chamber

Đối với các thiết bị phân tích, nghiên cứu phòng thí nghiệm Allied High Tech là thương hiệu hàng đầu thế giới trong lĩnh vực này. Để được hỗ trợ tốt nhất về các dòng sản phẩm trên bạn có thể liên hệ trực tiếp với Lidinco để được tư vấn tốt nhất.

Lidinco là đại diện phân phối chính hãng của Allied High Tech tại Việt Nam.