化学银厚度规格.doc

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1、SterlingäImmersionSilverMetallicSolderabilityPreservativeMacDermidInc.AdvancedSurfaceFinishingTechnicalReportNo.205化银制程中银厚度的测量和规格背景使用SterlingÔ化银制程作为最终表面处理可以达成几个特殊目的。SterlingÔ为一无铅制程，它拥有优良的吃锡能力，在电测和接触导通时有优异的电性导通，另外，平滑的焊点对对细垫距电子安装十分理想。在使用化银和安装时，化银的厚度的控制是一个十分重要的课题。银的沉积厚度会因为几个方面

2、的原因而变化。本文的目的在于让读者熟悉化银沉积的机理，并阐述了为什么在银厚测试时的差异。图1：化银镀层在电子显微镜下的形貌。本文的目的本文目的在于提供以下信息：·阐述了化银厚度测量时的测量差异。·讨论了化银厚度不够而导致的问题。·讨论了OEM和CEM用于规范来料线路板对化银厚度范围的建议。这个建议也可以适用于线路板制造商在出货和制程检验中。影响化银厚度测量的几个因素在实际中测量化银厚度的方法主要有两种：X-射线荧光光谱和增重法。受消费者欢迎的光谱仪可以从几个制造商包括CMI，Veeco,和Fisher那里获得。作为质量控制使用的工具，这些设备

3、都是通过软件控制，以方便校正，数据储存，以及数据处理。在使用时，采用正确的标准是十分必要的。使用标准“薄膜银”是必要的它可以避免错误结果的产生。XRF设备商都有提供适合化银制程使用的这种标准配件。使用XRF测量银厚时已经发现它会受四种因素影响：1.底铜表面的粗糙度。1.表面的银实际厚度2.XRF测量仪器的测量精度。3.基板中溴的干扰。底铜的表面粗糙度银的厚度依赖于底铜的粗糙度多了，是因为银渗透到了底铜的谷底。放大到原子水平，铜表面的粗糙度比宏观的观察到的银厚度还要大（如图2）。X-射线荧光光谱测量到的厚度是位于铜山坡上的银的厚度。当X-射线穿

4、透到达铜面，所有的银离子会遭遇到荧光而影响到测量结果。铜表面的粗糙度也会受到电镀条件的影响。使用脉冲电镀系统时如果操作条件不当，证明会形成特别粗糙的表面。使用原子电镜的曲线图测量，证明了普通电镀铜的粗糙度（从山谷到峰顶）为0.2-0.25微米。任何在表面形貌上的粗度的增加，都会增加了沉积表面，导致银层测量厚度偏高。Sterlingä微蚀可以调整铜面的粗糙度为0.5微米。X-RayBeamSurfaceAtomsMeasuredThickness图2：在原子水准下使用XRF测量金属厚度的示意图实际银厚理论上，浸镀（贾凡尔反应）金属的厚度是不需要

5、控制的。银只能够沉积在裸铜上，因为在化银化学组分中没有还原剂。银的沉积依赖于从固体的铜上获得电子来还原溶液中的溶解银离子。由浸镀机理，理论上推测只有一个原子厚的沉积层。实际上，我们知道银沉积的不止一个原子的厚度。这可以从最近的对消耗量控制的研究来证明，也可以通过深度-曲线图的仪器来证明，比如Auger和SERA.这些仪器确认了银的耗用量的数据并可以用此种方法来估算化银的厚度，这厚度和每天使用XRF测试的结果是一致的。局部较厚的银沉积层局部铜表面的阴极保护区没有化学还原剂，表面上银是如何增加的呢？在整个金属铜表面上，其中有某些部分的表面会比其他

6、表面有更多的阴极保护。在导体表面，极少倾向于表现出局部的电流差异，但当应用在特别薄的化银制程时，这种差异会被夸大。如果某一表面比其他地方更易于丢失电子，电子会涌出该地区，银离子被还原到一个相对的铜阴极保护区。这种现象在图3里描述。Figure3:由阴极保护作用产生的银厚的变化线路和诸元尺寸的影响实际上，我们发现通常是线路上小诸元的地方会比其他地方厚。这种现象在所有的浸镀金属沉积里都很普遍，如化金。最近的研究表明这种厚度的差异是实际差异和测量误差的共同结果。诸元较小更利于阴极的腐蚀和溶液循环运动。他们确实沉积了更厚的金属。图4：不同形状大小，化

7、银厚度的差异（1分钟浸泡）XRF测试更加大了测量结果的差异，X-射线在银和溴之间的频率的重迭使测试遇到了困难。溴在基板和防焊绿漆中作为防火剂。当配圈的尺寸变小时，X-射线受到更多的底材溴的影响产生反射。大多数的设备都使用了“溴修正系统”，为获得精确的测量结果，在测试前都应该激活该系统。溴校正系统有助于测试的再现性，但不能消除溴的干扰。提高测试结果的再现性。多年对浸镀金属层厚度的测量经验建议被测诸元的大小应该超过X-射线光束的3倍以上。例如，通常使用的XRF系统使用的是12mil的平行光灯，为获得正确的测试结果最小的诸元的尺寸为36mil.如果

8、我们对线路板设计的类似的线路都作测量的话。那么这些XRF的测试数据才会更有意义。应用在大量生产中的技术是累积数据形成独立的数据库。这些数据证明了在板面线路上阴极保护