PCB设计中金属厚度测试

 金属厚度测试
    电路图形以及镀通孔的镀层厚度可以用以下两种方法来衡量:
    1 )非破坏性方法-[3反向散射法;
    2) 破坏性方法一微截面法或横截面法。
    1.非破坏性方法
    测试印制电路板镀层最常用的非破坏性方法就是β反向散射法,其对于导电图形和镀通孔电镀期间和电镀完成后及蚀刻操作开始之前来衡量镀层的厚度是一种特别有用的方法。该方法利用安装在适当探测器上的放射性同位素发出自射线,探测器由自射线放射掘和接收器组成。将检测器放置到需要检测表面厚度的金属镀层上面,探测器发出的一部分β射线撞击到金属表面并反射回来β反射回来的射线的强度随着金属镀层厚度的增加而减少。采用适当的标准刻度,β射线电子计数器直接给出以微米为单位的镀层厚度。该仪器给出的只是镀层平均厚度,它主要用来测量铜箔上金、锡、锡·铅合金镀层的厚度,环氧树脂上铜层的厚度以及铜箔上光阻剂的厚度。要探测较大范围镀层的厚度需要β射线粒子交替进行几次探测操作。该技术是一种快速、准确且非破坏性的镀层厚度测量方法,因此它在印制电路板制造的质量控制领域应用非常广泛,一个不熟练的操作员甚至都可以进行操作。
    2. 破坏性方法
    最常用的破坏性检测技术是对金属镀层微切片的厚度给出直接的测量,它包括金相学标本的准备以及在显微镜下进行的检验。
    将镀金属的印制电路板进行垂直或水平的切割,在显微镜下观察其可见层结构并拍照,这样就可以确定导电图形和通孔壁镀层厚度的变化了。通常使用金刚石圆锯对电路板进行水平横切,并用转轮抛光机采用金刚石磨浆或砂纸进行抛光。将风干的试样放到放大倍数为30 - 1000 倍的显微镜下,对每一个镀通孔壁的三处不同位置进行观察和拍照,通常其报告结果为一个平均值。这种微切片技术用于薄的镀层会带来较大的误差,例如对于l μn 厚的镀层,其误差可能高达50% ,但对于较厚的镀层,误差会大大减少,对于5μm 厚的镀层来讲,其误差只有2% 左右。
    该技术的优点是其可以应用于各种形状的镀层,包括通孔镀层。另外像镀层的数量和类型、均匀性、破洞的情况以及导体的底切等额外的信息也可以很容易的获得,但该方法耗费时间且需要熟练的操作人员操作。
   3 疏孔度试验
    疏孔度试验用来检测电镀表面如疏孔、裂纹等镀层的不连续。该试验对于金手指特别重要,因为通过镀层的疏孔使基金属受到侵蚀会使金手指的表面电接触性能受到不利的影响,因此,疏孔和裂纹是贵金属镀层的主要测试对象。
    镀层上的疏孔可以通过多种技术检测,最常用的是电记录测试和一些气态试剂疏孔度试验。气态试剂试验需要将镀好的印制电路板暴露在二氧化硫中24h 。将样品放入一个容积为101 的密闭容器中,并向该容器加入0.5cm3的水和100cm3 的气态二氧化硫,过24h 后将容器打开,向其中注入100cm3的硫化氢并在此时将容器密闭。镀层存在疏孔的位置其基金属会被腐蚀,这可以通过肉眼或显微镜观察到。这种疏孔度试验最常用于铜及其合金基板上金、铅系金属、锡·镍合金镀层的测试。
    4 电记录测试
    该测试使用硫化镉试纸,将湿润的试纸插入到电路板铜箔与铝板之间并压紧,铜箔充当阳极,铝板作为阴极,使一定的电流流过这种类似三明治的夹层结构。电流经过铜板镀层金属上的疏孔并经过硫化镉试纸流到铝板上,如果此时在硫化镉试纸上有黑色斑点形成,则说明该处的金属镀层有疏孔,没有疏孔的镀层则不会在试纸上形成这类黑色斑点。镀镍的印制电路板常使用这种疏孔度测试,通过这种方法甚至可以发现电路板镀层上的微裂纹。
    5 粘接力测试
    粘接力表示镀层与金属的结合强度,当镀层的粘接力很差时,可能会导致镀层裂开或卷翘,粘接力决定了粘接的质量。为进行这项测试,需要将一条胶带均匀粘压在金属镀层的表面(没有气泡) ,然后将胶带从边缘处用力拉起,这样金属表面镀层的粘接力就得到了检验。
    6 焊接性测试
    焊接性是对镀层表面对熔融焊锡完全浸润能力的一种衡量,该测试通常用于抛光完工后的印制电路板。测试时将1 in2的经过助焊剂处理的样板与没有氧化物与杂质的焊锡相接触,测试推荐温度为240 'C /s。将清洁的电路板用10 倍放大镜观察以下几点:
    1)浸润:形成均匀的焊锡层;
    2) 半漫润:焊锡覆盖层不规则;
    3) 不浸润:焊锡覆盖层不规则且暴露基金属。
    试样必须呈现95%的完全漫润才算合格。

相关