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PCB镀金层厚度的测量方法

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PCB镀金层厚度的测量方法PCB镀金层厚度的测量方法(一) 2008-11-20 15:41:35 资料来源:PCBcity 作者: 汪洋 莫云绮 何为 摘  要  结合我们在为客户PCB镀金层厚度测量服务时所遇到的问题和解决方法,详细的介绍了几种PCB镀金层厚度测量方法的原理、测定流程及其适用范围。 关键词   PCB 镀金层 厚度 测量方法   近几年,我国PCB制造业高速迅猛发展。PCB板线路设计越来越复杂,线路密度越来越高,分离的线路和键合点也越来越多,复杂的印制板要求它的最后表面化处理工艺具有可焊的、可键合的、长寿的,并具有低的接...

PCB镀金层厚度的测量方法
PCB镀金层厚度的测量方法(一) 2008-11-20 15:41:35 资料来源:PCBcity 作者: 汪洋 莫云绮 何为 摘  要  结合我们在为客户PCB镀金层厚度测量服务时所遇到的问 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 和解决方法,详细的介绍了几种PCB镀金层厚度测量方法的原理、测定流程及其适用范围。 关键词   PCB 镀金层 厚度 测量方法   近几年,我国PCB制造业高速迅猛发展。PCB板线路 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 越来越复杂,线路密度越来越高,分离的线路和键合点也越来越多,复杂的印制板要求它的最后表面化处理工艺具有可焊的、可键合的、长寿的,并具有低的接触电阻。金具有高化学稳定性、易抛光、延展性好、导电性好、易焊接、耐高温及极好的耐腐蚀性和抗氧化性等优点。在印制电路板行业得到了广泛应用。对印制板板面及金手指镀金层厚度的精确控制越来越受到各印制板制造企业品质部门的关注。   PCB镀金层厚度的测量方法分为破坏性及非破坏性测量两大类。其中破坏性测量分为直接金相切片法、金上镀镍后金相切片法、化学溶解法;非破坏性测量主要是X射线光谱法。   本文结合我们在为客户PCB镀金层厚度测量服务时所遇到的问题和解决方法,详细的介绍了以上几种PCB镀金层厚度测量方法的原理、测定流程及其适用范围。 1.直接金相切片法   金相切片技术因其投资小、应用范围广,而广为印制板生产厂家采用。该方法适用于PCB金手指表面直接电镀硬金厚度的测量。金相切片制作方法严格依据IPC-TM-650 2.1.1(Microsectioning, Manual Method) 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,其简要工艺流程如下图1所示。 图1 金相切片制作简要流程 应注意的几个问题是: 1.​ 镶嵌时应使抛磨的截面与待测金覆盖层的表面互相垂直; 2.​ 金相切片研磨时应采用与金覆盖层相适应的最小压力; 3.​ 研磨方向应从较硬到较软的 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 方向进行研磨,研磨应进行到因切割而产生的任何不规则面完全被除掉为止; 4.​ 为了使得金覆盖层与基体金属镍间获得最大对比度,同时去除抛光时附在硬金属上的任何软金属除去,可对抛光后得截面进行微蚀。 5.​ 对于较厚的硬金,直接金相切片法可以对其厚度进行测量(如图1所示)。而对于较薄的金,研磨过程中的延展使得金层厚度的测量无法反应其真实值,即使在具有超高放大倍率的扫描电镜中仍然无法判断[1](如图2所示)。 图1 厚金镀层截面SEM图(3000X) 图2 薄金镀层截面SEM图(10000X) 2.金上镀镍后金相切片法   对于过薄的金层,通常的金相切片制作后的微蚀往往将截面处的金完全去除,如不进行微蚀质地柔软的金会沿着研磨方向扩展产生披峰。在这种情况下,可以将样品再进行化学镀或电镀一层镍,然后再按常规的金相切片制作流程进行操作。简要工艺流程如下图3所示。   图3 加镀镍层后金相切片制作简要流程 金相切片制作完成后辅助扫描电镜对截面进行观察测量。代表性的图片如下: 图4金上镀镍后截面SEM图(5000X) 3.化学溶解法   近来某些企业和研究所对化学溶解法有所研究,其思路是用氰化物对PCB焊盘表面的金进行选择性的溶解,然后依据标准稀释,再进入ICP-OES(自感耦合等离子体发射光谱仪)中进行定量分析。然后将结果除以金镀层的面积和金的密度,得出金镀层的厚度。 焊盘表面金的溶解实质上是一个电化学的过程,大致遵循下列反应[2]: 4Au+8NaCN+O2+2H2O→4NaAu(CN)2+4NaOH   ICP-OES主要以射频发生器、等离子体炬管、雾化器三部分组成。自感耦合等离子体发射光谱分析是以射频发生器提供的高频能量加到感应耦合线圈上,并将等离子炬管置于该线圈中心,因而在炬管中产生高频电磁场,用微电火花引燃,使通入炬管中的氩气电离,产生电子和离子而导电,导电的气体受高频电磁场作用,形成与耦合线圈同心的涡流区,强大的电流产生的高热,从而形成火炬形状的、并可以自持的等离子体,由于高频电流的趋肤效应及内管载气的作用,使等离子体呈环状结构。样品由载气(氩)带入雾化系统进行雾化后,以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道,在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发,发射出所含元素的特征谱线。根据特征谱线的存在与否,鉴别样品中是否含有某种元素(定性分析);根据特征谱线强度确定样品中相应元素的含量(定量分析)。   其计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 如下,镀金层表面积测量示意图见图5所示:        其中:T—镀金层厚度;    M—ICP-OES测得的金的总质量;    S—镀金层的面积;    ρAu—金的密度;    L—单个金焊盘的长度;    W—单个金焊盘的宽度。 图5 镀金层表面积测量示意 2.金上镀镍后金相切片法   对于过薄的金层,通常的金相切片制作后的微蚀往往将截面处的金完全去除,如不进行微蚀质地柔软的金会沿着研磨方向扩展产生披峰。在这种情况下,可以将样品再进行化学镀或电镀一层镍,然后再按常规的金相切片制作流程进行操作。简要工艺流程如下图3所示。   图3 加镀镍层后金相切片制作简要流程 金相切片制作完成后辅助扫描电镜对截面进行观察测量。代表性的图片如下: 图4金上镀镍后截面SEM图(5000X) 3.化学溶解法   近来某些企业和研究所对化学溶解法有所研究,其思路是用氰化物对PCB焊盘表面的金进行选择性的溶解,然后依据标准稀释,再进入ICP-OES(自感耦合等离子体发射光谱仪)中进行定量分析。然后将结果除以金镀层的面积和金的密度,得出金镀层的厚度。 焊盘表面金的溶解实质上是一个电化学的过程,大致遵循下列反应[2]: 4Au+8NaCN+O2+2H2O→4NaAu(CN)2+4NaOH   ICP-OES主要以射频发生器、等离子体炬管、雾化器三部分组成。自感耦合等离子体发射光谱分析是以射频发生器提供的高频能量加到感应耦合线圈上,并将等离子炬管置于该线圈中心,因而在炬管中产生高频电磁场,用微电火花引燃,使通入炬管中的氩气电离,产生电子和离子而导电,导电的气体受高频电磁场作用,形成与耦合线圈同心的涡流区,强大的电流产生的高热,从而形成火炬形状的、并可以自持的等离子体,由于高频电流的趋肤效应及内管载气的作用,使等离子体呈环状结构。样品由载气(氩)带入雾化系统进行雾化后,以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道,在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发,发射出所含元素的特征谱线。根据特征谱线的存在与否,鉴别样品中是否含有某种元素(定性分析);根据特征谱线强度确定样品中相应元素的含量(定量分析)。   其计算公式如下,镀金层表面积测量示意图见图5所示:        其中:T—镀金层厚度;    M—ICP-OES测得的金的总质量;    S—镀金层的面积;    ρAu—金的密度;    L—单个金焊盘的长度;    W—单个金焊盘的宽度。 图5 镀金层表面积测量示意 4.X射线光谱法   X-射线光谱法测定金属镀层厚度是基于能量足够强的X射线照射基体和覆盖层使其组成元素产生不同波长或能量的特征二次辐射。金属镀层厚度和产生的二次辐射强度有一定的关系。通过X射线荧光测厚仪,先用已知单位面积厚度的标准组合绘制出其关系曲线,然后再在同样条件下测出待测样品的辐射强度,通过关系曲线,得到金属镀层的单位面积厚度[3]。X-射线光谱法能快速、无损地检测金属镀层的厚度。   X-射线光谱法测量镀层厚度主要分为两种:  1)发射方法   通过测量覆盖层特征辐射强度的测厚方法。当覆盖层厚度小于饱和厚度(饱和厚度是指一定条件下,材料的荧光辐射强度不再随材料的厚度增加而产生可检测变化的最小厚度)时,此强度将随着覆盖层厚的的增加而增加(如图6所示)。测量时将仪器调整到接收选定的覆盖层材料的特征能量带,这样,薄覆盖层产生低强度而厚覆盖层产生高强度。  2)吸收方法   通过测量基体的特征辐射强度的测厚方法。穿过覆盖层的射线,由于被覆盖层吸收而产生衰减,所以在覆盖层厚度小于饱和厚度时,其强度随覆盖层厚的增加而减少(如图7所示)。用吸收方法进行测试时,利用基体材料的特征能带,薄覆盖层产生高强度而厚覆盖层产生低强度,在实际运用时,要确保无中间镀层。  3)比率方法   目前,大多数X射线荧光测厚仪可将发射方法与吸收方法结合起来,用镀层和基体各自特征辐射强度的比率来测量厚度。该种方法基本上消除了测试样品和检测器之间距离的影响。 图6镀层厚度测量标准曲线-X射线发射方法  图7 镀层厚度测量标准曲线X射线吸收方法   符合标准的X射线测厚装置主要包括一个初级X射线源、准直器、样品台、检测器和一个评估系统(如下图8所示)。 图8X射线测厚装置 影响测量结果的因素: 1.​ 校正标准块   测量厚度时必须用厚度校准标准块进行校准。标准块的不确定度一般小于5%,但对于薄覆盖层或由于粗糙度、孔隙和扩散等原因,保证5%的不确定度十分困难。 1.​ 金属镀层厚度   金属镀层厚度范围影响测量不确定度,镀层材料不同,测厚极限范围也不同。 1.​ 测量面积   测量面积由准直器孔径大小决定,准直器孔的面积一般不应大于金属镀层表面上可供测量的面积。   另外镀层元素组成、密度、表面清洁度,基体元素成分、厚度等对测量结果均有影响,在测量之前应对各种影响因素考虑后,再对设备进行必要的调整及校准。 参考文献 1.​ GB T 4677.6 -84 《金属和氧化覆盖层厚度测试方法 截面金相法》 2.​ 周文波,刘涛等《金的提取技术》,《矿业快报》, 2006,(2):14-17 3.​ GB/T 16921-2005《金属覆盖层 覆盖层厚度测量 X射线光谱方法》
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