印刷电路板(Printed Circuit Board,简称PCB),是电子元件的母体,将各种元件等予以导通,组合形成系统成品。PCB 工艺已经发展数十年,但近年来,随着终端产品日趋轻薄短小, PCB 层数越来越多,特别是近年来随着环保的要求,对 PCB 提出了无铅工艺,使得 PCB 组装时需要的温度更高,PCB失效的情况更为常见。因此 PCB的可靠性研究与缺陷分析越来越受到高度重视。
下面以几种常见分析为例,讲解飞纳台式扫描电镜在 PCB 行业的应用。
飞纳电镜·数秒遍览微观世界 飞纳台式扫描电镜在 PCB 行业的应用 印刷电路板( Printed Circuit Board, 简称PCB),是电子元件的母体,将各种元件等予以导通,组合形成系统成品。PCB 工艺已经发展数十年,但近年来,随着终端产品日趋轻薄短小, PCB 层数越来越多,特别是近年来随着环保的要求,对PCB 提出了无铅工艺,使得PCB 组装时需要的温度更高,PCB失效的情况更为常见。因此 PCB 的可靠性研究与缺陷分析越来越受到高度重视。下面以几种常见分析为例,讲解飞纳台式扫描电镜在 PCB 行业的应用。 一、镀层表面分析 镍金镀层是一种较为成熟的表面处理工艺,但是在实际生产中也会碰到诸多可焊性问题。影响镍金镀层可焊性的成因有很多比如镍腐蚀,表面污染等等借助 SEM & EDS 对焊锡不良的 PCB 表面做成像及元素分析,可以很好对焊锡不良成因进行研究。 图1分别展示了正常镍面和三种常见会引起可焊性问题的镍面缺陷:表面污染、孔洞、裂纹。 上海|| 浦东新区丨张江高科技园区丨科苑路88号丨德国中心E座501-503室 飞纳电镜·数秒遍览微观世界 图1飞纳台式扫描电镜下的镍面观察左(上)为正常镍面;右(上)为杂质污染镍面; 左(下)为有腐蚀空洞镍面;右(下)为存在裂纹镍面; 在表面形貌分析中,飞纳台式扫描电镜可以有效效用高、低电压分别成像,判断污染物到底是因为外来缺陷还是因为镀层未镀上。在某案例中,成像发现在金手指区域存在大面积镀层异常区,通过改变加速电压 5kv、10kv、15kv分别进行成像,如图2所示,发现随着穿透深度的深入,异常区黑色逐渐变淡,说明此处为厚度很薄的一层污染物。 图2飞纳台式扫描电镜不同加速电压下的结果图左: 5kv;中: 10kv;右: 15kv 随后又使用飞纳台式扫描电镜能谱一体机对表面杂质进行分析。图3,图4分别为黑色污染区和正常金手指区能谱结果。通过对比可以看出,黑色污染区存在大量 Cu、C和O元素。用户可以根据元素组分反推出污染物来源。 图3飞纳台式扫描电镜能谱一体机黑异常黑色污染区能谱结果 上海|浦东新区丨张江高科技园区丨科苑路88号丨德国中心E座501-503室 .数秒遍览微观世界 图4飞纳台式扫描电镜能谱一体机正常金手指区域能谱结果 二、镍金镀层面截分析 无论是在 SMT 还是 Bonding 工艺中,镀层的厚度都是影响器件最终性能的重要因素。通过金相制样的方法取样、镶嵌、切片、抛磨、氩离子研磨,获得 PCB 横截面结构。使用飞纳台式扫描电镜进行观察,可以得到反映 PCB 镀层厚度的图片,并测量出镍、金层的厚度,如图5所示。为下一步的质量改进提供很好的依据。结合飞纳电镜能谱 EDS 面扫,可以获得元素的分布情况,如图6所示。 飞纳台式科学仪器(上海)有限公司·飞纳中国 上海|浦东新区|张江高科技园区丨科苑路88号德德国中心E座501-503室 图5飞纳台式扫描电镜图层厚度的测量镜 图6飞纳台式扫描电镜能谱一体机能谱 EDS 面扫结果 ( 飞纳台式科学仪器(上海)有限公司·飞纳中国 ) ( 上海丨浦东新区丨张江高科技园区丨科苑路88号丨 德 德国中心E座501-503 室 ) 三、锡须的观察 出于环保的需要,许多国家限制电子产品中重金属的使用。作为重金属,铅的使用受到严格限制,但无铅化却会影响产品质量及可靠性,其中最重要的一个影响就是锡须生长。锡须的生长可能会引起短路,进而引起元件故障,甚至可能导致整个设备的故障。因此,控制锡须生长是改善产品质量的关键。利用飞纳台式扫描电镜能对锡须进行快速而有效的观察,实现质量控制或者生长机理研究。图7为飞纳电镜拍摄的锡须的扫描电镜照片。 图7飞纳台式扫描电镜下锡须的观察结果 四、一次铜、二次铜连接质量检查 观察一次铜、二次铜连接的优劣情况属于难度较大的测试项目,需要借助离子研磨,对表面进行精细抛光。抛光后的样品可以看到铜的晶粒,同时连接面的缺陷也能得以良好表征。使用飞纳台式扫描电镜可以进行对一次铜、二次铜的连 ( 上海|| 浦东新区丨张江高科技园区丨科苑路88号丨德国中心E座501-503室热线||400-857-8882 www.phenom-china.com|service@phenom-china.com ) 接情况观察,如图8所示,左图为存在缺陷的连接面,右图连接状态良好的连接面。 图8飞纳台式扫描电镜下一次铜、二二次铜连接观察左图为存在缺陷的连接面,右图为连接状态良好的连接面 总结:飞纳台式扫描电镜成像速度快、质量高,且其配置使用高亮度的 CeB6灯丝和能获得信号充足成像的背散射探头,并能利用能谱进行元素分析,是进行PCB 可靠性研究与缺陷分析的绝佳选择! 飞纳台式科学仪器(上海)有限公司·飞纳中国 上海|浦东新区|张江高科技园区丨科苑路88号|德德国中心E座 501-503 室 飞纳台式科学仪器(上海)有限公司·飞纳中国热线|ww.phenom-china.com|service@phenom-china.com 飞纳台式科学仪器(上海)有限公司·飞纳中国上海|| 浦东新区丨张江高科技园区丨科苑路丨德国中心E座热线|ww.phenom-china.com|service@phenom-china.com 印刷电路板(Printed Circuit Board,简称PCB),是电子元件的母体,将各种元件等予以导通,组合形成系统成品。PCB 工艺已经发展数十年,但近年来,随着终端产品日趋轻薄短小, PCB 层数越来越多,特别是近年来随着环保的要求,对 PCB 提出了无铅工艺,使得 PCB 组装时需要的温度更高,PCB失效的情况更为常见。因此 PCB的可靠性研究与缺陷分析越来越受到高度重视。下面以几种常见分析为例,讲解飞纳台式扫描电镜在 PCB 行业的应用。 一、镀层表面分析 镍金镀层是一种较为成熟的表面处理工艺,但是在实际生产中也会碰到诸多可焊性问题。影响镍金镀层可焊性的成因有很多,比如镍腐蚀,表面污染等等,借助 SEM & EDS 对焊锡不良的 PCB 表面做成像及元素分析,可以很好对焊锡不良成因进行研究。图1分别展示了正常镍面和三种常见会引起可焊性问题的镍面缺陷:表面污染、孔洞、裂纹。图1 飞纳台式扫描电镜下的镍面观察 左(上)为正常镍面;右(上)为杂质污染镍面;左(下)为有腐蚀空洞镍面;右(下)为存在裂纹镍面;
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复纳科学仪器(上海)有限公司为您提供《镍面、二次铜等样品中镀层表面分析检测方案(扫描电镜)》,该方案主要用于电子元器件产品中镀层表面分析检测,参考标准--,《镍面、二次铜等样品中镀层表面分析检测方案(扫描电镜)》用到的仪器有Phenom ProX_1金属金相领域扫描电子显微镜