При имеющей место миниатюризации электронных компонентов для их соединения на печатных платах используется несколько методов, таких как клеевое соединение, пайка и проводное соединение.
Сборочные контактные площадки на печатных платах защищены органическим защитным покрытием для обеспечения паяемости, либо соответствующим гальваническим покрытием из драгоценных металлов, в качестве чистового покрытия поверхности. Такие чистовые поверхности должны легко наноситься, при этом процесс их нанесения должен быть непродолжительным и исключать образование толстых и дорогостоящих слоев из драгоценных металлов.
Указанным требованиям соответствуют опции процесса нанесения покрытий методом химического восстановления, включая иммерсионное золочение по подслою никеля (золото под пайку) (ENIG) и иммерсионное золочение по подслою никеля и подслою палладия (ENEPIG).
Если процесс ENIG в основном используется для потребительских изделий в дешёвом сегменте, то процесс ENEPIG предназначен для новых потребностей в надежной компоновке и соответствует требованиям об отсутствии свинца «Правил ограничения содержания вредных вещества (RoHS)». Использование метода ENEPIG обеспечивает хорошую поверхность для пайки, поверхность для подсоединения золоченых проводов, поверхность для подсоединения алюминиевых проводов, а также контактную поверхность.
Принимая во внимание недавний рост цен на золото, стоимость процесса ENEPIG стала еще более привлекательной, так как в нем используется очень тонкий слой золота и палладия, по сравнению с себестоимостью электронных устройств, в которых требуется толстый слой, наносящийся посредством электроосаждения золота.
Прибор X-Strata980 производства компании Oxford Instruments дает возможность пользователям контролировать основные характеристики во время разработки и производства электронных компонент, например, толщину и состав элементного слоя, таким образом, повышая качество и производительность и при этом снижая затраты.
Производственный процесс ENEPIG
|
Данный процесс включает в себя осаждение никеля методом химического восстановления, затем осаждение палладия методом химического восстановления и иммерсионное золочение.
|
|
Анализ качества покрытий ENIG и ENEPIG посредством прибора X‑Strata980 компании Oxford Instruments |
|
Прибор и программное обеспечение
Прибор X-Strata980 компании Oxford Instruments представляет собой настольный, высокопроизводительный, энергодисперсионный, рентгено-флуоресцентный спектрометр для определения толщины многослойных покрытий и проведения анализа состава на небольших площадях, таких как площадки на печатных платах. Он соответствует требованиям в отношении методов испытаний стандартов ISO 3497, ASTM B568 (Американское общество по испытаниям и материалам) и DIN 50987. Система оснащена своим собственным источником возбуждения, проверенной в эксплуатации рентгеновской трубкой мощностью 100 Вт с микрофокусировкой производства компании Oxford Instruments, а также высокопроизводительным детектором на основе кремниевого PIN диода (точечного диода), охлаждаемого посредством эффекта Пелтье.
Такая комбинация обеспечивают прекрасную точность, а также низкие предельные значения определения при короткой продолжительности измерений. Результаты измерений толщины и анализа состава можно получить за секунды.
Все функции прибора запускаются посредством программы SmartLink, программного обеспечения с интуитивным интерфейсом, совместимого со средой MS Windows, используемого на IBM совместимых ПК. Для пользователей требуется минимальное обучение, а простой пользовательский интерфейс дает возможность пользователям на всех уровнях получать надежные данные.
После проведения калибровки достаточно просто поместить образец в камеру для анализа, закрыть дверку прибора, выделить часть или характеристику образца, которую вы хотите измерить, и начать процесс измерения. Предварительные результаты отображаются на блоке, по вашему выбору (определяется в методе), через несколько секунд после начала работы, и они постоянно обновляются до окончания измерения. В конце анализа можно распечатать и/или сохранить отчет о проведенном анализе, используя встроенный или пользовательский шаблон.
В качестве опции для автоматического анализа имеется двухкоординатный позиционирующий столик: пользователи могут установить режим повторяющегося анализа образцов и проверить однородность толщины покрытия посредством измерения в ряде точек на образце.
Главное меню анализа
Метод
Калибровка методом фундаментальных параметров создана для мгновенного определения толщины слоев золота (Au), палладия (Pd) и никеля (Ni) на медной (Cu) подложке.
Параметры, используемые для калибровки, были отобраны из списка предварительно загружаемых приложений в SmartLink.
Название метода – Au/Pd/Ni/Cu, рентгеновская трубка была установлена на значения напряжения и тока 50 кВ и 1,7 мА, соответственно. При калибровке использовался одиночный эталонный образец с известной толщиной слоя (золотая фольга толщиной 0,12 мкм над палладиевой фольгой толщиной 0,40 мкм над никелевой фольгой толщиной 10 мкм над медной подложкой), измерение проводилось в течение 120 секунд.
Примечание: для обеспечения максимальной точности рекомендуется использовать стандартные образцы с толщиной, близкой к толщине образцов, подлежащих измерению.
Подготовка и представление образцов
Фактически подготовка образцов не требуется, но рекомендуется очистить образцы перед проведением анализа для удаления возможного загрязнения поверхности. Затем следует просто аккуратно поместить образец на аналитический столик прибора X-Strata, при этом использовать быстро направляемый и включаемый фокус лазера для достижения правильного фокусного расстояния и нажать на кнопку Go (Начало) для начала измерения.
|
|
|
Перекрестие используется для высокоточного определения положения проведения анализа на образце.
|
|
Изображение образца |
Увеличенное изображение на экране |
|
Технические характеристики
В Таблице 1 приведены технические характеристики прибора, полученные при измерении двух стандартных образцов с известной толщиной слоев. Толщина слоев золота и никеля в двух стандартных образцах была одинаковая. Отличалась только толщина слоя палладия, и разница для толщины слоя палладия показана в Таблице 1.
Точность: Точность определяется близостью, с которой результаты многократных анализов (10 в данном исследовании) определенного образца совпадают друг с другом. Она выражается в 95% уровне достоверности (2 стандартных отклонения).
Примечание: для повышения точности при использовании небольших коллиматоров (например, с диаметром отверстия 0,1 мм) следует увеличить продолжительность анализа.
Правильность: Правильность отражает совпадение между результатом анализа образца и величиной сертифицированной (заданной) концентрации образца.
|
Таблица 1: Результаты 30-секундного анализа покрытий ENEPIG на медной подложке |
Au, мкм |
Pd, мкм |
Ni, мкм |
||
|
Коллиматор 0,3 мм |
Среднее от 10 повторений |
0,044 |
0,087 |
0,243 |
4,11 |
|
|
Заданное значение |
0,042 |
0,090 |
0,240 |
3,91 |
|
|
Стандартное отклонение |
0,001 |
0,005 |
0,005 |
0,05 |
|
|
Точность (степень достоверности 95%) |
0,003 |
0,011 |
0,010 |
0,10 |
|
|
Относительное стандартное отклонение, % |
3 |
6 |
2 |
1 |
|
Коллиматор 0,1 мм |
Среднее от 10 повторений |
0,045 |
0,085 |
0,227 |
4,11 |
|
|
Заданное значение |
0,042 |
0,090 |
0,240 |
3,91 |
|
|
Стандартное отклонение |
0,003 |
0,011 |
0,016 |
0,09 |
|
|
Точность (степень достоверности 95%) |
0,006 |
0,022 |
0,032 |
0,18 |
|
|
Относительное стандартное отклонение, % |
7 |
13 |
7 |
2 |
|
|
|
|
Таблица 2: Результаты 60-секундного анализа покрытий ENEPIG на медной подложке. |
Au, мкм |
Pd, мкм |
Ni, мкм |
||
|
Коллиматор 0,3 мм |
Среднее от 10 повторений |
0,041 |
0,086 |
0,240 |
4,07 |
|
|
Заданное значение |
0,042 |
0,090 |
0,240 |
3,91 |
|
|
Стандартное отклонение |
0,001 |
0,004 |
0,004 |
0,02 |
|
|
Точность (степень достоверности 95%) |
0,002 |
0,007 |
0,008 |
0,05 |
|
|
Относительное стандартное отклонение, % |
2 |
4 |
2 |
1 |
|
Коллиматор 0,1 мм |
Среднее от 10 повторений |
0.043 |
0,090 |
0,234 |
4,13 |
|
|
Заданное значение |
0,042 |
0,090 |
0,240 |
3,91 |
|
|
Стандартное отклонение |
0,002 |
0,013 |
0,009 |
0,06 |
|
|
Точность (степень достоверности 95%) |
0,004 |
0,026 |
0,018 |
0,12 |
|
|
Относительное стандартное отклонение, % |
5 |
14 |
4 |
2 |
Заключение
Прибор X-Strata980 производства компании Oxford Instruments, предназначенный для определения толщины и анализа качества покрытий, представляет собой экономически выгодное решение для контроля качества при использовании процесса нанесения покрытий. Он обеспечивает повышение производительности, а также проведение быстрого, автоматического анализа, тем самым позволяя пользователю снижать производственные издержки за счет снижения отходов и устранения избыточного нанесения покрытия.
Простой пользовательский интерфейс устройства X-Strata980 обеспечивает возможность работы с устройством для любого персонала, как в лабораторных условиях, так и на производственной линии.
