电子元器件用引线的镀层厚度测量-金相法
时间：2024-03-20 阅读：234
随着电子产品遍布人们生活、生产的方方面面，半导体制造技术的发展迅猛，其中引线键合技术作为元器件的互连封装技术，也备受研究学者们的关注。引线键合是一种使用细金属线，利用热、压力、超声波能量为使金属引线与基板焊盘紧密焊合，实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通。在理想控制条件下，引线和基板间会发生电子共享或原子的相互扩散，从而使两种金属间实现原子量级上的键合。
因此引线的材料尤为重要，如镀锡铜包钢线，需要同时发挥钢芯的高强度、铜层的良好导电性、锡层的优良可焊性，而每一种材料的厚度都会影响其相应的性能。因此对引线每一层的厚度测量非常有必要。引线厚度测量的方法有化学溶解法、金相法、射线法等，其中金相法能进行可视性测量，精度高，还可以观察镀层质量。
本文就某种镀锡铜包钢线，采用金相法进行镀层厚度测量。
原始样品为直径小于1mm的镀锡铜包钢线，裁剪至约10mm的长度，并尽量保证金属丝不变形。
↑原始样品↑
样品测试目标包括位于边缘处的镀层，需对它进行良好的镶嵌保护，避免后续研磨形成圆角，影响测量准确度。
镶嵌采用浇注冷镶嵌的方法，选用标乐型号为EpoKwick FC的环氧树脂及相应固化剂套装，这款树脂流动性很好、收缩率较低，对样品的保护效果很好。镶嵌流程如下图所示。
↑镶嵌流程示意图↑
该过程还使用了型号为SamplKup™的模杯，模杯直径为25mm，并配合型号为Release Agent的脱模剂使用。
为了引线倾斜以获得垂直横截面，选择带着相同直径尺寸的PCB基板对引线进行固定，镶嵌效果如下图。
↑镶嵌后的样品↑
研磨与抛光采用标乐的手自一体磨抛机AutoMet250的半自动模式。参数如下表所示。
↑机械磨抛参数↑
研磨抛光步骤可选择适于有色金属的通用耗材，需注意的是后续抛光的时间与载荷。从9um抛光步骤开始，抛光的时间需要足够长以去除上一步骤抛光造成的损伤，尤其是延展损伤。力值还需适当调小，避免当下的步骤带来过大的延展损伤。最终抛光后的截面尽可能大地降低了延展损伤，提高了后续的显微镜测量准确度。
最终研磨结果如下图：
↑引线截面整体↑
↑引线截面左边缘↑
↑引线截面右边缘↑
↑引线截面上边缘↑
↑引线截面下边缘↑
以上分别取铜层和锡层测量的4点数据取平均值，即可得到相应的镀层厚度值。
标乐手自一体研磨机 AutoMet250
徕卡金相显微镜DM4M