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岛津EPMA-8050G在印刷线路板中的应用

发布时间:2022-04-28      点击次数:244

    PCB(Printed Circuit Board),中文名称为印刷线路板,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气相互连接的载体,具有高密度化、高可靠性、可测试性、可组装性等一系列的优点。几乎每种电子设备,小到电子手表、计算器,大到计算机、通信电子设备,只要有集成电路等电子元件,为了使各个元件之间的电气互连,都要使用印制板。目前印制板的品种已从单面板发展到双面板、多层板和挠性板;结构和质量也已发展到超高密度、微型化和高可靠性程度;新的设计方法、设计用品和制板材料、制板工艺不断涌现。下文将举例介绍电子探针(EPMA)在印刷板工艺优化方面的应用。

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                                                1. 岛津场发射电子探针EPMA-8050G 

岛津EPMA-8050G型电子探针(图1)搭载高质量场发射电子光学系统,结合岛津的52.5°高X射线取出角和全聚焦晶体,可以实现:

 

1、优越的空间分辨率EPMA-8050G可达到的更高级别的二次电子图像分辨率3nm(加速电压30kV)。

(加速电压10kV时20nm@10nA/50nm@100nA/150nm@1μA)

 

2、大束流更高灵敏度分析:可实现其他仪器所不能达到的大束流(加速电压30kV时可达3μA)。在超微量元素的检测灵敏度上实现了质的飞跃,将元素面分析时超微量元素成分分布的可视化成为现实。

 

岛津研发部门使用EPMA-8050G仪器对智能手机天线中的多层压印刷电路板(Laminated multilayer PCBs)进行了表面微区元素和形貌分析。

 

图2. 展示多层压电路板横截面中的多元素重叠分布,元素含量数据以颜色编码形式展现,其中,红色富Cu区域代表铜箔层,清晰可见4层大致10 μm厚度的铜箔层分布;绿色富C区域代表树脂层;蓝色富Al区域代表填料层;左边缘分布的粉色区域则代表富N的保护层;而右边缘黄色区域则代表与树脂混合的含Si填料,用于提升电路板的耐热性。

                                              

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         多层夺印刷电路板的横截面多元素层叠分布图

3.分别展示了多种元素的分布情况,清晰可见P元素与Al元素、Si元素分布于相同的层状区域,表明填料层中主要以有机磷阻燃剂为主,且符合印刷电路板的无卤素要求。

                                                                                                                                                                                                                   

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                             图3背散射和元素表面分布图像图3背散射和元素表面分布图像


将多层压印刷电路板剥离分层处理后可分别对其铜箔层和树脂层表面以及层间界面进行分析。图4. 展示了分层处理后的界面信息,其中,蓝色虚线左侧代表铜箔层表面,右侧则代表树脂层表面。铜箔层表面呈现细粒不规则的“雪球"状突起构造,树脂层表面则分布对应的凹状构造。元素重叠分布图中可清晰显示铜箔层中的C元素残留以及树脂层中的Cu元素残留,这些层间残留元素的含量可用于表征电路板的层间粘合强度。                                                                                          

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                           图4铜箔层和树脂层界面的背散射和元素表面分布图像


图5. 展示了高放大倍数条件下铜箔层表面不同区域的二次电子图像。电子信号在铜箔层内传导过程中通常在高频段产生传导损失的现象被称为“集肤效应(Skin effect)"。这种效应(传导损失)随着铜箔层表面不规则程度变大而变大,然后表面过于平整同样会影响电路板的层间粘合强度,因此电路板制作工艺的优化需要平衡这两方面的因素。

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                         5铜箔层表面二次电子图像

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