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為電路板選擇合適的鍍層分析儀

發(fā)布時(shí)間：2018-09-19

市場(chǎng)對(duì)通信設(shè)備、電子可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)的需求，加之汽車(chē)和其他行業(yè)對(duì)電子產(chǎn)品的日益依賴(lài)，正推動(dòng)線(xiàn)路板市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。在提高電子元件的產(chǎn)量和滿(mǎn)足更高質(zhì)量期望的同時(shí)，企業(yè)正在尋求提高質(zhì)量的方法。

 

使用合適的分析儀是此過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。X射線(xiàn)熒光光譜(XRF)是一種廣泛用于測(cè)量鍍層厚度和成分的鍍層技術(shù)，因?yàn)槠渚哂袩o(wú)損、快速和直觀(guān)的特點(diǎn)。XRF儀器具有多種形式，其特征決定了儀器對(duì)應(yīng)用的適用性。

 

特征尺寸

要測(cè)量小樣品上的鍍層，XRF鍍層測(cè)厚儀使用以下兩種方法之一，將X射線(xiàn)管的光束尺寸減小到毫米的幾分之一(即微米)：傳統(tǒng)上使用的是機(jī)械準(zhǔn)直器，具有小孔的金屬塊放置在光管的前面，只允許與孔對(duì)準(zhǔn)的X射線(xiàn)穿過(guò)并到達(dá)樣品。較新的技術(shù)使用毛細(xì)聚焦管光學(xué)元件 — 一種由彎曲和錐形小玻璃管陣列組成的聚焦光學(xué)器件。X射線(xiàn)經(jīng)反射引導(dǎo)通過(guò)管道，類(lèi)似于光纖技術(shù)中的光引導(dǎo)方式。毛細(xì)聚焦管光學(xué)元件與微束X射線(xiàn)管匹配，以收集更多的X射線(xiàn)管輸出，將其聚焦到更小的面積，其通量比機(jī)械準(zhǔn)直系統(tǒng)的通量大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

 

毛細(xì)聚焦管光學(xué)元件通常僅包含一個(gè)光斑尺寸，旨在測(cè)量非常小的面積。這也可以測(cè)量更大的樣品，但可能需要對(duì)多個(gè)測(cè)量位置的結(jié)果進(jìn)行平均，或者執(zhí)行掃描以獲得整體樣品的代表性結(jié)果。具有多個(gè)機(jī)械準(zhǔn)直器的儀器可提供更大的靈活性，因?yàn)榭梢葬槍?duì)要測(cè)量的樣品對(duì)準(zhǔn)直器形狀和尺寸進(jìn)行優(yōu)化。而且，使用大型準(zhǔn)直器可以更快速地分析更大的面積。

由于電子電路和電子元件不斷變得更小、更復(fù)雜，所以表面處理需要在更小的特征上進(jìn)行電鍍。

 

應(yīng)用的復(fù)雜性

在任何XRF儀器中，X射線(xiàn)源被用來(lái)激發(fā)樣品中元素的發(fā)射熒光。在發(fā)射熒光中，每個(gè)元素都會(huì)釋放出一系列具有特征能量的X射線(xiàn)。使用能量色散型XRF儀器，探測(cè)器可同時(shí)檢測(cè)到被X射線(xiàn)管激發(fā)的所有元素的熒光。探測(cè)器是以下兩種類(lèi)型之一：封氣正比計(jì)數(shù)器或固態(tài)半導(dǎo)體。較常見(jiàn)的固態(tài)檢測(cè)器稱(chēng)為PIN二極管或硅漂移探測(cè)器(SDD)。

 

這些探測(cè)器之間的關(guān)鍵區(qū)別之一是分辨率 — 或者清楚地區(qū)分具有相似能量的元素的能力。當(dāng)樣品中存在鎳和銅時(shí)，比如ENIG或ENEPIG樣品，正比計(jì)數(shù)器不能完全解析鎳和銅的峰值。該儀器依賴(lài)于數(shù)學(xué)峰形擬合或使用了附件硬件的順序分析，附件硬件將增加測(cè)量時(shí)間。固態(tài)探測(cè)器可以完全解析這些峰值，同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)元素以進(jìn)行更快速的分析。兩種探測(cè)器均可能滿(mǎn)足IPC -4552A和IPC – 4556規(guī)范。對(duì)于元素易于分辨的表面處理(例如浸銀、浸錫或HASL)，固態(tài)探測(cè)器的分辨率無(wú)任何優(yōu)勢(shì)。

 

除樣品中存在的元素之外，還要考慮鍍層厚度和光束尺寸。固態(tài)探測(cè)器具有優(yōu)勢(shì)。SSD在測(cè)量非常薄的涂層方面具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)檫@些探測(cè)器的背景噪聲往往低于正比計(jì)數(shù)器。如果電鍍小于?2μin(0.05μm)，則值得考慮使用固態(tài)探測(cè)器。然而，當(dāng)使用機(jī)械準(zhǔn)直器測(cè)量非常小的面積時(shí)，由于較大的有效面積，比例計(jì)數(shù)器可以提供更好的精度和測(cè)量時(shí)間。

 

功能

XRF鍍層儀器具有多種形狀和尺寸，甚至包括用于測(cè)量較大產(chǎn)品和總成部件的手持式儀器。您的決定將受到三個(gè)考慮因素的影響：樣品室設(shè)計(jì)、樣品臺(tái)和先進(jìn)的可用性特征。

 

樣品室大小和儀器占用空間可根據(jù)線(xiàn)路板尺寸進(jìn)行選擇。小型線(xiàn)路板可以放入任何尺寸樣品室;但較大的線(xiàn)路板使用更大的樣品臺(tái)和更大的樣品室則更方便。有些樣品室完全封閉，這樣可以防止在分析過(guò)程中線(xiàn)路板意外移動(dòng)。其他樣品室開(kāi)槽，這樣便于樣品裝載。開(kāi)槽樣品室中的底座或樣品臺(tái)足夠大，可支撐線(xiàn)路板，使其不會(huì)彎曲，從而避免影響結(jié)果。

 

樣品臺(tái)可為固定或電動(dòng)型，并且可編程。固定樣品臺(tái)足以對(duì)易于定位檢測(cè)面積的電路板上一個(gè)或幾個(gè)位置進(jìn)行點(diǎn)檢。用戶(hù)可以使用固定樣品臺(tái)手動(dòng)定位樣品，但是對(duì)于具有復(fù)雜設(shè)計(jì)和極小特征的電路板，在電動(dòng)樣品臺(tái)上的處理效果會(huì)更好，這種樣品臺(tái)可提供更好的準(zhǔn)確度來(lái)進(jìn)行微調(diào)。程控樣品臺(tái)還能夠在樣品的不同位置進(jìn)行一系列測(cè)量，從而使用戶(hù)可執(zhí)行其他任務(wù)。

 

除XRF儀器中常見(jiàn)的特征之外，還有一些高級(jí)特征可以提高工作效率并使儀器更易于操作。其中之一是廣角相機(jī)。除用于準(zhǔn)確定位樣品進(jìn)行分析的窄視角外，一些儀器還提供了更寬的角度來(lái)顯示更多的樣品。這使得從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置變得更容易、更快速，并確保正在測(cè)量正確的位置。另一個(gè)特征是模式識(shí)別，其指示軟件查看樣品圖像，并準(zhǔn)確定位準(zhǔn)確的預(yù)定義測(cè)量位置。這為用戶(hù)節(jié)省了大量的設(shè)置時(shí)間。

 

日立分析儀器的FT、X - Strata和MAXXI系列涂層分析儀提供全面的光束尺寸、探測(cè)器和配置。由于許多應(yīng)用可通過(guò)這些儀器中來(lái)進(jìn)行，因此選擇需要平衡現(xiàn)在所生產(chǎn)線(xiàn)路板以及計(jì)劃在未來(lái)生產(chǎn)的線(xiàn)路板的功能、性能和成本。我們的鍍層專(zhuān)家致力于為您提供正確的解決方案。